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CDMA/CDMA2000 1X RF Planning Guide
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1 How to Use This Guide
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 1 - 3
1.2 Quick Guide to Contents of Each Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 - 4
2 Basic CDMA Spectrum Planning
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 3
2.2 North American and International Frequency Blocks . . . . . . . . . . . . . 2 - 3
2.3 CDMA Channel Spacing - General. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 5
2.3.1 Minimum Spacing Between CDMA Carriers . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 5
2.3.2 Maximum Spacing Between CDMA Carriers . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 8
2.3.3 Multiple Market Spectrum Planning Considerations. . . . . . . . . . 2 - 11
2.3.4 Multiple Carrier Overlay Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 11
2.3.4.1 IS-2000 1X New Carrier Overlay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 14
2.3.4.2 IS-2000 1X Shared Carrier Overlay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 15
2.3.5 Guard Band Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 15
2.3.5.1 AMPS Guard Band Recommendation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 17
2.3.5.2 2nd CDMA Carrier with AMPS Guard Band. . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 17
2.3.5.3 Greater Than Two CDMA Carriers with AMPS Guard Band . . . . 2 - 18
2.4 Channel Spacing and Designation - 800 MHz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 19
2.4.1 Segregated Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 20
2.5 Channel Spacing and Designation - 1900 MHz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 23
2.6 Dual-Mode vs. Dual-Band . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 2 - 25
2.7 Spectrum Clearing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 25
2.8 Background Noise Measurements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 26
2.8.1 Suggested Measurement Method. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 27
2.8.1.1 Test System Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 27
2.8.1.2 Test System Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 28
2.8.2 Test Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 29
2.8.3 Data Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 30
2.9 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 30
ii CDMA/CDMA2000 1X RF Planning Guide Mar 2002
Table of Contents - continued
3 CDMA Capacity
3.1 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 5
3.2 Reverse Link Pole Capacity Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 5
3.2.1 Data Rates. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 11
3.2.2 Median Eb/(No+Io) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 12
3.2.3 Voice or Data Activity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 13
3.2.4 Cell Interference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 14
3.2.5 Sectorization Gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 15
3.2.6 Power Control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 17
3.3 Reverse Link Soft Blocking Capacity Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 18
3.3.1 Conventional Blocking Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 18
3.3.2 CDMA Soft Blocking Capacity Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 18
3.3.2.1 Assumptions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 19
3.3.2.2 Theoretical Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 19
3.3.2.3 Single Cell Case. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 22
3.3.2.4 Multiple Cell System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 3 - 23
3.4 Reverse Link Noise Rise Capacity Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 32
3.4.1 Reverse Link Noise Rise Capacity Limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 32
3.4.2 Reverse Noise Rise Capacity Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 33
3.4.3 Probability Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 35
3.4.4 Reverse Link Noise Rise Capacity Estimation Examples . . . . . . 3 - 37
3.4.4.1 Example #1: Voice Only . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 37
3.4.4.2 Example #2: Voice and Data Users . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 38
3.4.5 Reverse Link Noise Rise Capacity Estimates for IS-2000 1X . . . 3 - 41
3.4.5.1 Noise Rise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 3 - 41
3.4.5.2 F-factor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 42
3.4.5.3 Average Eb/No . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 43
3.4.5.4 Eb/No Standard Deviation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 43
3.4.5.5 Processing Gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 44
3.4.5.6 Activity Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 44
3.4.5.7 Traffic Mix. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 3 - 45
3.4.5.8 Throughput Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 45
3.4.5.9 IS-2000 1X Reverse Noise Rise Capacity Analysis Results . . . . . 3 - 46
3.5 Forward Link Pole Capacity Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 52
3.5.1 Forward Link Load Factor Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 52
3.5.2 Forward Link Pole Capacity Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 53
3.6 Forward Link Fractional Power Capacity Estimation . . . . . . . . . . . . . 3 - 54
Mar 2002 CDMA/CDMA2000 1X RF Planning Guide iii
Table of Contents - continued
3.7 Forward Link Noise Rise Capacity Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 57
3.7.1 Forward Link Noise Rise Capacity Limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 58
3.7.2 Forward Noise Rise Capacity Estimation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 59
3.7.3 Forward Link Noise Rise Capacity Estimation Examples . . . . . . 3 - 60
3.7.3.1 Example #1: Voice Only . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 61
3.7.3.2 Example #2: Voice and Data Users . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 62
3.7.4 Forward Link Noise Rise Capacity Estimates for IS-2000 1X . . 3 - 65
3.7.4.1 Noise Rise . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 65
3.7.4.2 I-factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 3 - 66
3.7.4.3 Average Eb/No . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 66
3.7.4.4 Eb/No Standard Deviation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 67
3.7.4.5 Processing Gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 3 - 67
3.7.4.6 Activity Factor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 68
3.7.4.7 Orthogonality Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 69
3.7.4.8 Traffic Mix. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 69
3.7.4.9 Throughput Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 69
3.7.4.10 IS-2000 1X Forward Noise Rise Capacity Analysis Results . . . . . 3 - 70
3.8 Forward vs. Reverse Link Capacity Comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 76
3.9 EIA/TIA Specifications and RF Air Interface Limitations. . . . . . . . . . 3 - 80
3.9.1 IS-95 Forward Channel Structure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 80
3.9.2 IS-95 Reverse Channel Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 81
3.9.3 IS-2000 1X Forward Channel Structure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 82
3.9.3.1 IS-2000 Forward Channels (Motorola Implementation) . . . . . . . . . 3 - 83
3.9.3.2 IS-2000 Forward Link Radio Configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 86
3.9.3.3 IS-2000 Walsh Code Allocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 88
3.9.4 IS-2000 Reverse Channel Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 91
3.9.4.1 IS-2000 Reverse Channels (Motorola Implementation) . . . . . . . . . 3 - 91
3.9.4.2 IS-2000 Reverse Link Radio Configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 92
3.10 Handoffs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 94
3.10.1 Soft Handoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 94
3.10.2 Inter-CBSC Soft Handoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 95
3.10.3 Hard Handoffs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 95
3.10.3.1 Anchor Handoff. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 95
3.10.3.2 IS-95 to IS-2000 Hand-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 95
3.10.3.3 IS-2000 to IS-95 Hand-down . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 96
3.10.3.4 Packet Data Handoffs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 96
3.10.3.5 Inter-Carrier Hand-across . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 96
3.11 Budgetary Estimate of Sites for Capacity (Voice Only) . . . . . . . . . . . . 3 - 96
3.11.1 Required Parameters for Initial System Design . . . . . . . . . . . . . . 3 - 97
3.11.1.1 Busy Hour Call Attempts and Completions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 97
3.11.1.2 Average Holding Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 97
3.11.1.3 Erlangs per Subscriber. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 97
iv CDMA/CDMA2000 1X RF Planning Guide Mar 2002
Table of Contents - continued
3.12 IS-95 and IS-2000 Simulations. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 3 - 102
3.13 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 104
4 Link Budgets and Coverage
4.1 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 3
4.2 Radio Frequency Link Budget. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 4
4.2.1 Propagation Related Parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 6
4.2.1.1 Building Loss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 4 - 6
4.2.1.2 Vehicle Loss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 4 - 9
4.2.1.3 Body Loss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 9
4.2.1.4 Ambient Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 9
4.2.1.5 RF Feeder Losses. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 9
4.2.1.6 Antennas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 12
4.2.2 CDMA Specific Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 14
4.2.2.1 Interference Noise Rise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 14
4.2.2.2 Soft Handoff Gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 18
4.2.2.3 Eb/No . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 19
4.2.3 Product Specific Parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 20
4.2.3.1 Product Transmit Power. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 20
4.2.3.2 Product Receiver Sensitivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 24
4.2.4 Reliability (Shadow Fade Margin) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 29
4.2.5 Example Reverse (Uplink - Subscriber to Base) Link Budget. . . 4 - 36
4.2.6 RF Link Budget Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 40
4.3 Propagation Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 41
4.3.1 Free Space Propagation Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 41
4.3.2 Hata Propagation Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 43
4.3.3 COST-231-Hata Propagation Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 44
4.3.4 Additional Propagation Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 45
4.4 Forward Link Coverage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 46
4.4.1 BTS Equipment Capabilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 47
4.4.2 CDMA Signal Power Distribution Characteristics and PA Sizing 4 - 51
4.4.3 General Power Relationships . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 51
4.4.4 Design Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 53
4.4.4.1 Comparison to Average Rated Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 53
4.4.4.2 Comparison to High Power Alarm Rating. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 54
4.4.4.3 Comparison to Walsh Code Limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 54
4.4.5 General Power Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 54
4.4.5.1 Minimum ARP Based on LT-AVG Estimate . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 55
4.4.5.2 Minimum HPA Based on VST-AVG Estimate . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 56
4.4.5.3 Exceeding the High Power Alarm Rating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 56
4.4.5.4 Carrier Load Management Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 57
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4.4.6 Power Allocation in Mixed Mode Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 58
4.4.7 Government Regulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 65
4.5 CDMA Repeaters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 65
4.5.1 CDMA Repeater Design Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 66
4.5.1.1 Coverage Impact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 4 - 66
4.5.1.2 Cascaded Noise Figure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 69
4.5.1.3 Interference and Capacity Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 73
4.5.1.4 Filtering Issues. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 73
4.5.2 CDMA Repeater Installation Considerations. . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 74
4.5.2.1 Antenna Isolation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 4 - 74
4.5.2.2 Repeater Antenna Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 77
4.5.2.3 Repeater Gain Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 78
4.5.3 CDMA Repeater Optimization Considerations . . . . . . . . . . . . . . 4 - 79
4.5.3.1 Timing Impacts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 79
4.5.3.2 Optimization Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 4 - 81
4.5.4 CDMA Repeater Maintenance Considerations . . . . . . . . . . . . . . 4 - 81
4.5.4.1 Future Expansion Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 82
4.5.4.2 Environmental Changes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 83
4.5.4.3 Operations and Maintenance Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 83
4.6 Theoretical vs. Simulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 83
4.7 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 85
5 PN Offset Planning and Search Windows
5.1 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 3
5.2 Number of Pilot Offsets per CDMA Frequency. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 3
5.3 PN Offset Planning - General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 5 - 3
5.3.1 Consequences and Sources of Offset Interference . . . . . . . . . . . . 5 - 3
5.3.2 PN Offset Planning - Parameters and Terms . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 5
5.3.3 Converting Between Chips and Time or Distance . . . . . . . . . . . . 5 - 8
5.3.4 Search Windows and Geography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 9
5.3.5 Search Windows and Scan Intervals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 11
5.4 PN Offset Planning - Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 12
5.4.1 Mitigating Adjacent Offset Interference - General . . . . . . . . . . . 5 - 12
5.4.1.1 Adjacent Offset Interference Protection Based on Timing . . . . . . . 5 - 12
5.4.1.2 Adjacent Offset Interference Protection Based on Signal Strength 5 - 14
5.4.2 Protection Against Co-Offset Interference . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 15
5.4.3 Incorrect Identification of an Offset by the Base Station . . . . . . . 5 - 18
5.4.4 PILOT_INC and the Scan Rate of Remaining Set Pilots . . . . . . . 5 - 19
5.4.5 Summary of Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 20
vi CDMA/CDMA2000 1X RF Planning Guide Mar 2002
Table of Contents - continued
5.4.6 Guidelines for Assigning Offsets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 22
5.4.7 Guidelines for Changing PILOT_INC
at Inter-CBSC Boundaries. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 25
5.5 Reuse Patterns. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 5 - 26
5.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 27
6 RF Antenna Systems
6.1 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 3
6.2 CDMA Cell Site Antenna Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 3
6.2.1 Antenna Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 3
6.2.2 Antenna Gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 4
6.2.3 Antenna Beamwidth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 6
6.2.4 Voltage Standing Wave Ratio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 6
6.2.5 Return Loss. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 6 - 6
6.2.6 Power Rating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 7
6.2.7 Front to Back Ratio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 7
6.2.8 Side Lobes & Back Lobes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 7
6.2.9 Antenna Downtilting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 8
6.2.10 Antenna Height. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 8
6.3 CDMA Antenna Placement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 9
6.3.1 Antenna Isolation Considerations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 9
6.3.1.1 CDMA/AMPS Transmit/Receive Antenna Isolation Requirements 6 - 10
6.3.1.2 Measuring Port-to-Port Antenna Isolation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 13
6.3.1.3 Reducing the Required Antenna Isolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 13
6.3.1.4 Typical Antenna Isolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 14
6.3.1.5 CDMA Antenna Placement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 14
6.3.2 Antenna Diversity (Spacial) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 15
6.3.2.1 Horizontal Antenna Diversity and Recommended Separation . . . 6 - 16
6.3.2.2 Vertical Antenna Diversity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 16
6.4 CDMA Antenna Sharing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 17
6.4.1 Multiple Frame Antenna Sharing with 800 MHz BTS Products . 6 - 17
6.4.2 Multiple Carrier Cavity Combining
With 1900 MHz BTS Products. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 20
6.4.2.1 Output Power Without Combining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 20
6.4.2.2 Type of Combining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 20
6.4.2.3 Multiple Carrier Scenarios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 21
6.4.3 Duplexing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 22
6.4.3.1 Pre-Engineered Kits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 23
6.4.3.2 Duplexers and Intermodulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 23
6.4.3.3 Proper Installation and Maintenance of Duplexed Antennas . . . . 6 - 24
Mar 2002 CDMA/CDMA2000 1X RF Planning Guide vii
Table of Contents - continued
6.5 CDMA Antenna Sharing With Other Technologies . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 28
6.5.1 SC9600 BTS/HDII Shared Facilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 28
6.5.1.1 Common Transmit Antenna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 29
6.5.1.2 Common Receive Antenna(s) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 32
6.5.2 Duplexed AMPS/CDMA Antennas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 39
6.6 GPS Antennas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 41
6.7 Ancillary Antenna System Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 41
6.7.1 Directional Couplers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 41
6.7.2 Surge (Lightning) Protectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 41
6.7.3 Transmission Line . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 42
6.7.3.1 RF Performance of Transmission Lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 42
6.7.3.2 Physical Characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 42
6.7.3.3 Choice of Transmission Line. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 43
6.7.4 Transition Feeder Cables (Jumper Cables). . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 43
6.8 RF Diagnostic System. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 44
7 RF Antenna Systems - Advanced Topics
7.1 Dual Polarized Antennas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 7 - 3
7.1.1 Fundamental Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 3
7.1.1.1 Dual Polarization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 3
7.1.1.2 Diversity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 7 - 4
7.1.1.3 Diversity Gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 5
7.1.1.4 Cross-Correlation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 7 - 7
7.1.2 Isolation Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 11
7.1.3 Performance Impacts - Industry and Motorola Findings . . . . . . . 7 - 12
7.1.4 Antenna Selection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 14
7.1.4.1 Dual Polarized Antennas versus Singularly Polarized Antennas . . 7 - 14
7.1.4.2 Antenna Selection Criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 15
7.1.5 Transmission at 45° . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 15
7.1.6 Incorporation of Dual Polarized Antennas into a Link Budget . . 7 - 16
7.1.7 Dual Polarized Antenna Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 17
7.2 In-Building Distributed Antenna Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 18
7.2.1 In-Building System Architecture Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 19
7.2.2 Coaxial Cable System Design Using A Link Budget. . . . . . . . . . 7 - 20
7.2.2.1 Design Procedure Flow Chart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 20
7.2.2.2 Gathering Building Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 21
7.2.2.3 Determining the Base Station Location. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 23
7.2.2.4 Estimating the Antenna Placement within the Building . . . . . . . . . 7 - 24
7.2.2.5 Selecting the Antenna Type: Omni vs. Directional . . . . . . . . . . . . . 7 - 24
7.2.2.6 Choosing the Base Station Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 25
viii CDMA/CDMA2000 1X RF Planning Guide Mar 2002
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7.2.2.7 Choosing the Cable Topology: Splitters, Couplers, and Taps . . . . 7 - 25
7.2.2.8 Estimating Cable Lengths from the Base Station to the Antennas 7 - 30
7.2.2.9 Selecting the Coaxial Cable Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 30
7.2.2.10 Link Budgets For In-Building Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 32
7.2.2.11 Evaluating the First Pass and Iterating the Design . . . . . . . . . . . . 7 - 38
7.2.3 Active Coaxial Cable System Design. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 38
7.2.3.1 Downlink Amplifier Design Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 39
7.2.3.2 Uplink Amplifier Design Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 40
7.2.3.3 Optimizing Amplifier Placement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 45
7.2.4 Fiber Optics for In-Building Systems. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 47
7.2.4.1 Fiber Optic Distribution System Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 47
7.2.4.2 When To Use Fiber Optics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 47
7.2.4.3 Fiber Optic System Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 48
7.2.5 In-Building Antenna Systems Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 49
7.3 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 50
8 Synchronization of the CDMA System
8.1 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . 8 - 3
8.2 Base Station Synchronization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 3
8.3 Synchronization Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 5
8.3.1 Global Positioning System . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 8 - 5
8.3.2 Low Frequency Receiver (LFR). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 6
8.3.3 High Stability Oscillator (HSO) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 7
8.4 Synchronization Redundancy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 7
8.5 Synchronization Source Antenna Planning and Installation . . . . . . . . 8 - 8
8.5.1 GPS Antenna/Preamplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 9
8.5.1.1 Specifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 9
8.5.1.2 Cabling Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 10
8.5.1.3 Multiple Frame GPS Cabling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 10
8.5.2 Remote GPS Antenna/Receiver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 11
8.5.2.1 RGPS Receiver Specifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 13
8.5.2.2 Cabling Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 14
8.5.2.3 Multiple Frame RGPS Cabling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 15
8.5.3 LFR Antenna / Preamplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 16
8.5.3.1 Specifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 17
8.5.3.2 Cabling Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 17
Mar 2002 CDMA/CDMA2000 1X RF Planning Guide ix
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9 Inter-System Interference (ISI)
9.1 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 - 3
9.2 Cellular/PCS Inter-System Interference. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 - 3
9.2.1 Intra-Band Interference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 - 4
9.2.1.1 AMPS Cells to CDMA Subscribers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 - 6
9.2.1.2 AMPS Subscribers to CDMA Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 - 9
9.2.1.3 CDMA Cells to AMPS Subscribers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 - 9
9.2.1.4 CDMA Subscribers to AMPS Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 - 9
9.2.2 Inter-Band Interference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 - 10
9.2.2.1 Preventative Measures: BS-to-BS Interference. . . . . . . . . . . . . . . . 9 - 13
9.2.2.2 Preventative Measures: Subscriber-to-Subscriber Interference . . . 9 - 27
9.3 PCS and Microwave Interference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 - 28
9.4 References . . . . . . . . . . . .
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