TD—LTE鏈路預(yù)算探討

羅新軍 劉豐

【摘要】 通過(guò)對(duì)TD-LTE覆蓋范圍的影響因素進(jìn)行理論分析，采用TD-LTE鏈路預(yù)算模型對(duì)TD-LTE上下行業(yè)務(wù)信道和控制信道進(jìn)行鏈路預(yù)算分析，選取合適的傳播模型對(duì)小區(qū)覆蓋范圍進(jìn)行評(píng)估。

【關(guān)鍵詞】 TD-LTE 鏈路預(yù)算 RB配置 模型

一、概述

TD-LTE系統(tǒng)在物理層、空口協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等方面采用了諸多關(guān)鍵技術(shù)用以提升網(wǎng)絡(luò)性能；OFDM及MINO技術(shù)，鏈路自適應(yīng)技術(shù)，支持多種靈活帶寬配置，IP化、扁平化的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，靈活的上下行時(shí)隙配比及特殊子幀配置等。

本文分析了TD-LTE技術(shù)特征對(duì)其網(wǎng)絡(luò)覆蓋的影響，綜合考慮TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量與干擾的關(guān)系，采用更加科學(xué)的TD-LTE鏈路預(yù)算方法。

二、TD-LTE覆蓋距離影響因素分析

在TD-LTE系統(tǒng)中影響系統(tǒng)覆蓋性能的關(guān)鍵參數(shù)主要包括工作頻段、天線類型、發(fā)射功率、頻率復(fù)用、RB配置、CP配置、GP配置等。

TD-LTE的工作頻段較之2G、3G頻段高、空間傳輸衰減大，穿透能力差，影響其覆蓋距離。

TD-LTE基于多天線MINO技術(shù)，采用SFBC發(fā)射分集及波束賦形可帶來(lái)下行分集增益；接收分集提升上行鏈路接收增益。

在同等條件下，因下行發(fā)射功率是在整個(gè)系統(tǒng)帶寬所有RB上均勻分配的， RB配置的增加，對(duì)覆蓋影響不大；若UE已工作在最大發(fā)射功率下，RB配置增大會(huì)引起上行底噪抬升，基站上行覆蓋性能下降。

頻率復(fù)用系數(shù)越大，小區(qū)間干擾越小，覆蓋半徑增加，有助于改善覆蓋性能。頻率復(fù)用系數(shù)為3，即異頻組網(wǎng)，影響覆蓋性能的主要是系統(tǒng)功率；頻率復(fù)用系數(shù)為1，即同頻組網(wǎng)，影響覆蓋性能的主要是C/I，干擾受限。

OFDM技術(shù)能有效對(duì)抗多徑衰落及窄帶干擾，但無(wú)法克服ICI及ISI；在每個(gè)OFDM符號(hào)之前引入CP，只要各徑的多徑時(shí)延與定時(shí)誤差之和不超過(guò)CP長(zhǎng)度，就能消除多徑帶來(lái)的ISI和ICI。正常CP和擴(kuò)展CP分別可以在1.4km和5km的時(shí)延擴(kuò)展范圍內(nèi)提供抗多徑保護(hù)能力。

GP主要由傳輸時(shí)延和設(shè)備收發(fā)轉(zhuǎn)換時(shí)延構(gòu)成，一般設(shè)備收發(fā)轉(zhuǎn)換時(shí)延是固定的，GP的設(shè)定值代表了系統(tǒng)可容忍的傳輸延時(shí)，決定了eNB到最遠(yuǎn)UE的距離，GP越大，覆蓋距離越大。

三、TD-LTE鏈路預(yù)算模型

建立TD-LTE鏈路預(yù)算模型如公式（1）所示。

最大允許路徑損耗=ERIP-余量-穿透損耗-人體損耗- 接收機(jī)靈敏度 （1）

其中：ERIP=設(shè)備最大發(fā)射功率-線纜損耗+天線增益；余量=陰影衰落余量+干擾余量；穿透損耗=墻體損耗；天線增益包括發(fā)射天線增益、接收天線增益及其他增益。

四、TD-LTE鏈路預(yù)算

由TD-LTE覆蓋范圍影響因素分析可知，對(duì)TD-LTE的鏈路預(yù)算需要確定相關(guān)區(qū)域的覆蓋、容量、干擾需求及由此配置的相關(guān)關(guān)鍵參數(shù)。

4.1 鏈路預(yù)算關(guān)鍵參數(shù)

TD-LTE的鏈路預(yù)算關(guān)鍵參數(shù)主要包括：所要承載業(yè)務(wù)的邊緣速率、寬帶參數(shù)、天線數(shù)量及發(fā)射模式、收發(fā)信機(jī)參數(shù)、其他損耗等。

根據(jù)實(shí)際工程應(yīng)用，對(duì)這些鏈路預(yù)算關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行取定，進(jìn)行鏈路預(yù)算分析。通常系統(tǒng)總帶寬20MHz、RB總數(shù)100個(gè)、常規(guī)CP配置；基站采用2天線收發(fā)（分集增益、賦形增益）；目標(biāo)SINR的取定限于滿足一定邊緣速率的用戶需要。

4.2 上行鏈路預(yù)算

TD-LTE上行鏈路預(yù)算包括業(yè)務(wù)信道和控制信道的鏈路預(yù)算。

4.2.1 上行業(yè)務(wù)信道鏈路預(yù)算

對(duì)與上行鏈路預(yù)算相關(guān)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)一步取定，通常UE的發(fā)射功率23dBm，人體損耗2dB，天線增益0dB，上行塔放增益3dB，插損和饋線損耗3dB，接收機(jī)噪聲系數(shù)2dB，接收端多天線增益3dB，控制信道開(kāi)銷1dB，穿透損耗22dB，干擾余量4.5dB，陰影衰落余量7dB。

接收機(jī)底噪聲功率=熱噪聲密度KT+帶寬B+接收機(jī)噪聲系數(shù) （2）

帶寬B =10lg（RB×180000）；

接收機(jī)靈敏度=接收機(jī)底噪聲功率+ SINR-（上行接收天線增益+多天線增益+上行塔放增益-饋線損耗） （3）

根據(jù)公式（2）、（3）、（1）計(jì)算上行業(yè)務(wù)信道的鏈路預(yù)算（室內(nèi)）值。當(dāng)用戶上行速率1Mbps， RB配置48個(gè)，SINR為-4.4dB時(shí)，值為115.43；當(dāng)上行速率500kbps，用戶RB配置48個(gè)，SINR為-6.3dB時(shí)，值為117.33；當(dāng)上行速率250kbps，用戶RB配置24個(gè)，SINR為-6.2dB時(shí)，值為120.24；當(dāng)上行速率64kbps，用戶RB配置6個(gè)，SINR為-5.5dB時(shí)，值為125.56。由此可知，上行鏈路預(yù)算接收機(jī)底噪聲功率與業(yè)務(wù)本身的RB配置有關(guān)。

4.2.2上行控制信道鏈路預(yù)算

上行控制信道主要是指PUCCH信道，其RB配置為1，相關(guān)參數(shù)獲取與業(yè)務(wù)信道基本同，由公式（2）、（3）、（1）可計(jì)算上行控制信道的鏈路預(yù)算值。在Format2格式下，SINR為-3.51dB，值為131.35；在Format2a格式下，SINR為-5.21dB，值為133.05；在Format2b格式下，SINR為-2.21dB，值為130.05。

4.3下行鏈路預(yù)算

TD-LTE下行鏈路預(yù)算包括業(yè)務(wù)信道和控制信道的鏈路預(yù)算。

4.3.1下行業(yè)務(wù)信道鏈路預(yù)算

對(duì)與下行鏈路預(yù)算相關(guān)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)一步取定，基站發(fā)射功率46dBm，發(fā)射天線增益18dBi，線纜損耗2dB，UE噪聲系數(shù)7dB，控制信道開(kāi)銷1dB，穿透損耗22dB，干擾余量4.5dB，陰影衰落余量7dB；

根據(jù)公式（2）、（3）、（1）可得下行業(yè)務(wù)信道的鏈路預(yù)算值。當(dāng)用戶下行速率2Mbps，RB配置48個(gè)，SINR為-4.75dB時(shí)，值為117.09；當(dāng)下行速率1Mbps，RB配置48個(gè)，SINR為-4.4dB時(shí)，值為126.24；當(dāng)下行速率250kbps，RB配置24個(gè)，SINR為--6.2dB時(shí)，值為128.04；當(dāng)用戶下行速率64kbps，RB配置6個(gè)，SINR為-5.5dB時(shí)，值為127.34。由此可知，下行鏈路業(yè)務(wù)信道的發(fā)射功率與RB配置有關(guān)。

4.3.2 下行控制信道鏈路預(yù)算

下行控制信道包括PBCH，PDCCH，PCFICH，PHICH等，其中PDCCH最大鏈路損耗= EIRP-接收機(jī)靈敏度-（干擾余量+穿墻損耗+陰影衰落余量）；通常PDCCH的RB配置84CCE，SINR為4.0dB，計(jì)算可得到PDCCH最大鏈路損耗為118.84。

4.4 TD-LTE覆蓋距離預(yù)算

根據(jù)TD-LTE不同速率下的下行業(yè)務(wù)信道最大允許鏈路損耗值，按現(xiàn)場(chǎng)TD-LTE工作頻段2.6GHz、基站天線掛高35米、UE有效高度1.5米，邊緣覆蓋概率78%，室內(nèi)建筑物穿透損耗22dB，室外車體損耗8dB的取定，通過(guò)Cost-231.HaTa傳播模型可以計(jì)算出小區(qū)的覆蓋半徑，室內(nèi)最大覆蓋距離380米，室外最大允許覆蓋距離780米。

五、結(jié)語(yǔ)

TD-LTE網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)決定了TD-LTE的鏈路預(yù)算更加復(fù)雜，本文通過(guò)對(duì)影響TD-LTE的覆蓋距離的多種因素進(jìn)行分析，根據(jù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、RB配置及各種參數(shù)的綜合取定，對(duì)TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)鏈路預(yù)算及覆蓋距離預(yù)算進(jìn)行路演和考證，明晰了TD-LTE網(wǎng)絡(luò)鏈路預(yù)算需綜合考量網(wǎng)絡(luò)覆蓋、網(wǎng)絡(luò)容量、網(wǎng)絡(luò)性能及建網(wǎng)成本等因素，以期對(duì)TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供參考。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 戴源，朱晨鳴.TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2012

[2] 韓斌.LTE鏈路預(yù)算研究[J].數(shù)據(jù)通信，2011：39-42

[3] 王映民，孫邵輝. TD-LTE技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2010