TDLTE室内覆盖链路预算.docx

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1、百度文库-让每个人平等地提升自我TD-LTE室内覆盖链路预算I百度文库-让每个人平等地提升自我目录1 概述11.1 链路预算概述11.2 TD-LTE 网络概述 11.3 TD-LTE 室内分布系统概述 12 TD-LTE室内覆盖组网方案介绍 22.1 分布式系统 32.1.1 2G传统方式32.1.2 3G和TD-LTE主流方式 32.2 泄漏电缆系统42.3 特殊场景的 PICOENODEB 、PICORRU 和 FEMTO ENODEB 42.4 TD-LTE室分系统的特点 53 TD-LTE 室内无线传播模型 63.1 空间的电磁波传播 63.2 KEENAN-MOTLEY 室内传播模

2、型73.3 ITU 模型73.4 ITU-R 模型83.5 各模型计算结果对比 84 覆盖分析84.1 TD-LTE 与TD室内链路预算对比 84.1.1 上行链路预算94.1.2 下行链路预算124.2 TD-LTE 覆盖指标 164.3 链路预算174.4 TD-LTE 覆盖半径174.5 天线口功率测算 184.6 天线口输出功率规划 184.7 信源功率匹配测算 194.7.1 一级合路功率匹配预算 194.7.2 二级合路功率匹配预算 19II百度文库-让每个人平等地提升自我概述1.1链路预算概述21无线链路预算是移动通信网络无线规划中的重要内容。室外链路预算目标就是在满足 业务质量

3、需求的前提下计算出信号在传播中的允许最大路径损耗，系统链路预算然后 根据合适的传播模式计算出到基站的覆盖范围。室内分布系统链路预算分为有线传输 部分和无线传输部分，根据信号边缘场强的要求，在一定的覆盖半径下，选择合适的 室内传播模型计算出分布系统中天线口功率的大小，通过合理功率分配，最终达到室 内覆盖要求。1.2 TD-LTE网络概述市场需求永远是技术革新的源动力。移动互联网的快速发展，推进了TD-LTE标准的制定和成熟。与传统的GSM、TD-SCDMA系统相比，TD-LTE的物理层配置显得更加 灵活；OFDM技术取代传统的 CDMA技术也让TD-LTE更适应宽带化的发展， 性能上, TD-L

4、TE将支持传统无线通信系统无法比拟的高速数据业务。毫不夸张地说，TD-LTE带来了移动无线数据通信的革命。在中国，目前已规划的TD-LTE 网络的工作频段为和两个频段，相比 GSM 和TD-SCDMA系统，TD-LTE的空间以及穿透损耗更大，由于地形、建筑等因素影响，室外无缝覆盖更困难，在室内更容易形成各种信号覆盖盲区。同时， TD-LTE性能的发 挥需要需要环境有更好的 SINR值。因此，建设高质量的TD-LTE的网络需要。1.3 TD-LTE室内分布系统概述室外无线网络信号，在大型建筑物的低层、地下商场和停车场等环境，由于过大的穿 透损耗，形成了网络的盲区和弱区；在建筑物的中间楼层，由于来

5、自周围过多基站信 号的重叠，产生乒乓效应，是网络的干扰区；在建筑物的高层，由于受基站天线的高 度限制，产生孤岛效应，是网络的盲区。另外，在有些建筑物内，用户密度大，基站信道拥挤，是网络的忙区。建筑物电磁环境模型如错误！未找到引用源。 所示:高层孤岛前厘区中展乒乓效度区图1-1 建筑物电磁环境模型低层弱信号区77W777W777W7移动通信的网络覆盖、容量、质量是运营商获取竞争优势的关键因素。网络覆盖、网 络容量、网络质量从根本上体现了移动网络的服务水平，是所有网络优化工作的主题。由于室外宏覆盖很难满足室内用户的服务需求，并且 TD-LTE又是一个数据网络，而 数据业务绝大部分是发生在室内环境中

6、，因此，我们更期望在建筑物内采用室内分布 系统来解决其网络覆盖和移动互联网需求，提高用户感知度。室内分布系统是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案。其原理是利用室内覆盖式天馈系统将基站的信号均匀分布在室内每个角落，从而保证 室内区域拥有理想的信号覆盖。2 TD-LTE室内覆盖组网方案介绍目前，常用的室内覆盖组网方案主要是分布式系统，它又包括以下4类：1 .宏蜂窝十分布式系统2 .微蜂窝十分布式系统3 . 直放站十分布式系统4 . BBU-RRU +分布式系统前3类在传统的2G网络（比如 GSM）室内覆盖中应用最为普遍；第4类则成为3G网络室内覆盖（比如 TD-SCDMA

7、 ）的主流。对于一些特殊场景，比如隧道、长廊等，还可以采用泄漏电缆系统方式。对办公类环境，新型室内覆盖解决方案还有PicoNodeB、PicoRRU ;对于家庭用户和室内数据业务热点区域，还可以考虑Femto覆盖方式。TD-LTE支持上述所有的组网方案。当然， BBU+RRU+室内分布系统的组网方式由于 其性能、成本、施工、灵活性等各方面的优势突出，依然成为LTE系统室内覆盖解决方案的首选。2.1 分布式系统该方式为基站信号通过无源器件进行分路，经由馈线将无线信号分配到每一付分散安 装在建筑物各个区域的低功率天线上，从而实现室内信号的均匀分布。在某些需要延 伸覆盖的场合，使用干线放大器对输入的

8、信号进行中继放大，达到扩大覆盖范围的目 的。该系统主要包括射频同轴电缆、功分器、耦合器、电桥、天线等器件。2.1.1 2G传统方式在2G系统最普遍的室内覆盖解决方案包括：宏基站+无源（有源）分布式系统方案、 微蜂窝+无源（有源）分布式系统方案、直放站+无源（有源）分布式系统方案，由 于技术的革新，这些传统的解决方案，在 3G系统中已使用较少，取而代之的是 BBU-RRU +无源分布式系统。在 TD-LTE系统中，主流的解决方案仍然是BBU-RRU+无源分布式系统。2.1.2 3G和TD-LTE主流方式该方式信号源为由 RRU （Radio Remote Unit ）和 BBU （Base Ba

9、nd Unit ）组成。RRU 与BBU分别承担基站的射频处理部分和基带处理部分，各自独立安装，分开放置，通 过电接口或光接口相连接，形成分布式基站形态。它能够共享主基站基带信道资源， 根据话务容量的需求随意更改站点配置和覆盖区域。在3G网络中大规模采用的 BBU+RRU方案，它与传统方式的优势在于：1. BBU和RRU之间采用光纤连接，减少馈线损耗。2. 室内分布系统中根据不同的面积，需要采用不同数目的通道，采用 BBU+RRU组 网，BBU可以灵活连接多个 RRU ,方便灵活组网。当 BBU连接多个RRU时， RRU可以尽量靠近天线，减少馈线损耗。3. BBU的基带容量充分共享，适应话务分

10、布不均匀的场景，并且可以提高系统稳定 性。4. 小型的BBU , RRU都可以实现挂墙安装，方便室内覆盖的工程应用。5. 由于BBU , RRU之间采用光纤连接，可以将多个RRU放置在附近的多个建筑物中，方便组网并且降低组网的成本。6. 通过工程设计，BBU+RRU 解决室内覆盖时，可以不采用干放，从而避免干放的 引入对系统造成的干扰。由于该组网方式优势明显，在TD-LTE系统的室内覆盖解决方案中，它依然是我们解决覆盖的首选方案。在 TD-LTE系统中，RRU实际上只是eNodeB的一种类型，是对 常用eNodeB信号覆盖的一种深层应用，对室分系统天馈组网没有明显的变化。组网 示意图如错误!未

11、找到引用源。所示：2.22.3泄漏电缆系统该方式为基站信号通过泄漏电缆直接覆盖。泄漏电缆具有均匀的带状孔，集信号发射 和接受于一体。该系统主要包括基站、干线放大器、泄漏电缆，其优点是覆盖狭长区 时，信号覆盖均匀，适用于隧道、长廊、电梯井等特殊区域。缺点是造价高。特殊场景的 PicoeNodeB 、PicoRRU 和 Femto eNodeBPicoeNodeB、PicoRRU 可应用于办公类环境室内覆盖解决方案。其核心是小功率的 PicoRRU设备的广泛部署和应用。该方案节省发射功率、方便安装、适合多系统共存 设计，同时还具有成本低、覆盖大、方便升级扩容的优势。Femto eNodeB可应用于

12、家庭类环境室内覆盖解决方案。其优势在于没有站址选取和 建设维护方面的投入，大大降低运营商在网络建设方面的投资。需要说明的是，对于办公环境和家庭环境的室内覆盖，目前我们的主流解决方案依然 是 BBU+RRU 。2.4TD-LTE室分系统的特点与传统的 GSM室内分布系统和 TD-SCDMA 室内分布系统相比， TD-LTE室内分布系 统的一些差异，值得我们在规划和建设中重点关注。1. 工作频段带来的差异目前，GSM系统采用900MHz和1800MHz 两个频段，TD-SCDMA 系统工作在1.9G 和2G频段。TD-LTE已规划2320-2370MHz用于室内覆盖建设。 无线通信系统工作频 段不

13、同，造成它们在室内分布系统中的馈线损耗、穿透损耗及空间传播损耗计算的差 异。工作频段越高，其路径损耗就越大。以 1/2和7/8馈线的100米损耗为例：900MHz1800MHz2100MHz2400MHz1/2馈线7/8馈线天线口 1米处各频段空间传播损耗如下:1米900MHz1800MHz2100MHz2400MHz空间损耗因此，在LTE室内覆盖中我们更需要考虑好路径损耗偏大对全局规划和覆盖效果的影 响，合理规划好 RRu输出功率和各个天线口输出功率。2. 异系统干扰的考虑在中国，规划的 TD-LTE的工作频段与 WLAN系统非常接近，因此不同于GSM和TD-SCDMA 系统，WLAN系统成

14、为了 TD-LTE干扰分析最主要的对象。在工程设计 和建设中，为了保证服务质量，就要采取有效手段尽量规避TD-LTE与其他系统的系统间干扰，特别是与 WLAN系统的系统间干扰。3. AMC技术引入带来的差异AMC技术的引入最早是在 HSPA系统中。由于 AMC技术的引入，使得信号质量好的 区域的用户感知度明显好于信号质量差的区域的用户感知度，因此，对采用了 AMC技术的TD-LTE系统来说，如何提升覆盖区域，特别是室内覆盖的边缘区域的SINR ,在LTE室内覆盖中需要重点考虑。4. 下彳T MIMO技术引入带来的差异多天线技术在 TD-LTE室内覆盖其主要应用有：SU-MIMO、MU-MIMO

15、、Diversity 。其中在理论上能使单用户最大吞吐量和小区最大吞吐量翻倍，也直接影响网络建设成本 的就是 SU-MIMO 。下行MIMO （多输入多输出）技术的引入，是采用 BBU+RRU组网的LTE室内分布系 统与GSM室内分布系统和 TD-SCDMA 室内分布系统最大的区别。 LTE为了实现 SU-MIMO ,要求其不同通道的输出信号覆盖同一区域。这就要求在设计和施工中，对 同一区域至少要传输 2条不同通道的信号。SU-MIMO技术的使用，给室内分布系统建 设提出了更复杂的要求。5. 空分复用技术引入带来的差异空分复用技术是利用空间隔离将用户分割构成不同的通道，根据用户在不同通道上的

16、功率电平值，计算用户间的隔离度，选择隔离度足够大的用户进行无线资源重用，从 而提高系统总吞吐能力。在没有建设双路室分系统的场景，各RRU通道覆盖区域应合理规划，之间的隔离度应尽可能的高，利于空分复用技术的使用，3TD-LTE室内无线传播模型3.1 空间的电磁波传播当电磁波在自由空间传播时，其路径可认为是连接收发信机的一条射线，可用Ferris公式计算自由空间的电磁波传播损耗：2Pr/Pt=Gt*Gr* /4 R式中：Pr是接收功率，Pt是发射功率，Gt和Gr分别是发射和接收天线的增益，R是收发信机之间的距离，功率损耗与收发信机之间的距离R的平方成反比。上面公式可以用对数表示为：Poss=Gr+

17、Gt+2010g(4 R/ )式中：Poss指发射机发射信号电平一接收机接收信号电平；Gr和Gt分别代表接收天线和发射天线增益(dB);R是收发天线之间的距离；入是波长。3.2 Keenan-Motley室内传播模型研究表明，影响室内传播的因素主要是建筑物的布局、建筑材料和建筑类型等；具有 两个显著的特点：其一，室内覆盖的面积小的多；其次，室内传播环境变化更大。室内传播模型有很多种，如衰减因子模型，对数距离路径损耗模型等。经验表明，目前普遍选取下述室内传播模型：Poss Possim 20log d FAF 8（dB）其中：P0ss:路径损耗（dB）;P0ssim :距天线1米处的路径衰减（d

18、B）,参考值为39dB ;d :距离（m）;FAF:环境损耗附加值（dB）,对于不同的材料，环境损耗附加值不同，在组网时，需要 考虑到建筑物结构、材料和类型，同时结合经验模型进行修正；8 dB ：室内环境下的快衰落余量。3.3 ITU模型可以采用ITU模型作为工作在的 TD-LTE室内传播模型，该模型不需要进行参数校正, 阴影余量取值固定，可用于直观对比。如错误!未找到引用源。图3-1 ITU模型Scenario*21Path 1吟 mb*is given In GHz and distance in mPShadow fading stdApplicability ranget antenn

19、a height 加Sult 3昵3PL = 16.9 loEict) + 32-8+23 仙曲:心卅G = S*7,3md 100 m皿三 3-& m*-*SL23 mqPt=43,3：loeia(d)+ 11.5+ 2DIoi.:(4仃=耳7ID m=1）对于工作在2G频段，N的取值可参考 错误!未找到引用源。住宅办公室商业场所N283022表3-1距离功率损耗系数取值而阴影衰落余量估值，对于工作在2G频段，上述三场景分别为:8、 10、 10。3.5各模型计算结果对比表3-2为三种传播模型分别在1米、5米、10米、15米、20米时的空间损耗值，可以看出ITU-R模型和Keenan-Mot

20、ley 模型的计算结果相对接近。建议采用ITU-R模型用于TD-LTE室内空间损耗计算。距离（d）/米损耗值（PL）/dBITU-R模型ITU模型Keenan-Motley 模型14051062152075表3-1距离功率损耗系数取值44.1覆盖分析TD-LTE 与TD室内链路预算对比链路预算是评估无线通信系统覆盖能力的主要方法，是无线网络规划中的一项重要工 作，是网络规划中覆盖规模估算的基础。根据信道分类，链路预算方法可以分为两种: 控制信道链路预算和业务信道链路预算。4.1.1上行链路预算表4-1 TD-SCDMA上行链路预算项目单位TD-SCDMA （上行）CS64kPS64k系统参数业

21、务速率bps64kPS64k扩频带宽MHz发射端最大发射功率dBm终端天线增益dBi人体损耗dBEiRPdBm接收端热噪声功率谱密度dBm/Hz热噪声功率dBm接收机噪声系数dB接收机噪声功率dBm干扰余量dB处理增益dBEb/NodBC/IdB接收机灵敏度dBm基站天线增益dBi智能天线分集增益dB馈线和接头损耗dB储备覆盖区面积通信概率%95%95%95%覆盖区边缘通信概率%88%88%88%标准偏差dB阴影衰落余量dB功控余量dB切换对抗快衰落增益dB切换对抗T曼衰落增益dB环境损耗附加值 FAFdB储备总计dB路损最大允许路损dB项目单位TD-SCDMA (上行)CS64kPS64k覆

22、盖覆盖半径m432137表4-2 TD-LTE上行共享信道TDD Configuration1LTE Link Budget - ULData RateKbps50010246941422UL Channel BandwidthMHzUL RB Total Num100100AssumptionNum. of Tx antenna11Num. of Rx antenna22Assign Num of RB1010RB SpacingKHzUL Total Overhead PercentCodeRateVirtual Tbsize Per RBTXeUE maximum powerdBmAnt

23、enna gaindBiBody LossdBTX EIRP per occupied allocationdBmRXThermal noise densitydBm/Hz-174-174RX noise figuredBRX noise powerdBRX antenna gaindBiRX diversity gaindBInterference MargindBRx TMA gaindBRx Filter Loss + Cable LossdBRequired SINRdBWanted Signal Mean Power (including RF gain & loss)dBmExtr

24、a LossesTDD Configuration1Penetration LossdBShadow Fading margindBLink BudgetdBData Rate (RLC)Equal DataRateFrequecy Efficiency (b/Hz)FDD500TDD configure。500TDD configurel500TDD configure2500TDD configure3500TDD configured500TDD configure5500TDD configure6500表4-3 TD-LTE上行控制信道LTE Link Budget - ULOver

25、head ChannelPUCCHPRACHPRACHUL Channel BandwidthMHzUL RB Total Num100100100PUCCH Format2b_ACK/NAC KFormat1Format4AssumptionNum. of Tx antenna111Num. of Rx antenna222Assign Num of RB166RB SpacingKHzTXeUE maximum powerdBmAntenna gaindBiBody LossdBTX EIRP per occupied allocationdBmRXThermal noise densit

26、ydBm/H z-174-174-174LTE Link Budget - ULRX noise figuredBRX noise powerdBRX antenna gaindBiRX diversity gaindBInterference MargindBRx TMAdBRx Filter Loss + Cable LossdBRequired SINRdBWanted Signal Mean Power (including RF gain & loss)dBmExtra LossesPenetration LossdBShadow Fading margindBLink Budget

27、dB4.1.2下行链路预算表4-4 TD-SCDMA下行链路预算项目单位TD-SCDMA (下行)PCCP CH单 码道 （理论 平衡）PCCPCH双码 道（工程 要求）CS64 kPS64 kPS12 8kPS38 4k系统参数业务速率bps64k64k128k384k/扩频带宽MHz发 射 端单码道功率dBm基站天线增益dBi赋形增益dBi等效馈缆损耗dBEiRPdBm接 收 端热噪声功率密 度dBm/ Hz热噪声功率dBm单位TD-SCDMA （下行）PCCP CH单 码道 （理论 平衡）PCCPCH双码 道（工程 要求）项目CS64 kPS64 kPS12 8kPS38 4k噪声系数d

28、B噪声功率dBm干扰余量dB处理增益dB/Eb/NodB/C/IdB/接收机灵敏度dBm人体损耗dB天线增益dBi储 备区域覆盖概率%95%95%95%95%95%95%95%边缘覆盖概率%88%88%88%88%88%88%88%阴影衰落标准 差dB阴影衰落余量dB功控余量dB切换对抗快衰 落增益dB切换对抗慢衰 落增益dB环境损耗附加值FAFdB储备总计dB路 损最大允许路损dB覆 盖覆盖半径m表4-5 TD-LTE下行共享信道TDD Configuration1LTE Link Budget - DLData RateKbps204840962540210742142613DL Chan

29、nel BandwidthMHzDL RB Total Num100100100TDD Configuration1AssumptionNum. of Tx antenna222Num. of Rx antenna222MiMO double-steam enableYYYAssign Num of RB101010RB SpacingKHzDL Total Overhead PercentCodeRateVirtual Tbsize Per RBTXTx power per AntennadBmeNB Tx powerdBmAntenna gaindBiRF Filter + Cable L

30、ossdBTX diversity gaindBTX Beam Forming gaindBTX EIRPdBmTX EIRP per occupied allocationdBmRXThermal noise densitydBm/Hz-174-174-174RX noise figuredBRX noise powerdBRX antenna gaindBiRX diversity gaindBInterference MargindBBody LossdBRequired SINRdBWanted Signal Mean Power (including RF gain & loss)d

31、BmExtra LossesPenetration LossdBShadow Fading margindBLink BudgetdBData Rate (RLC)EqualData RateFrequecyEfficiencyFrequecyEfficiencyTDD Configuration1(b/Hz)(b/Hz)FDD2048TDD configure。2048TDD configurel2048TDD configure22048TDD configure32048TDD configured2048TDD configured2048TDD configure62048表4-6

32、TD-LTE下行控制信道LTE Link Budget - DLOverhead ChannelPBCHPDCCHPCFICHPHICHDL Channel BandwidthMHzDL RB Total Num100100100100AssumptionNum. of Tx antenna2222Num. of Rx antenna2222Assign Num of RB68 CCENANARB SpacingKHzTXTx power per AntennadBmeNB Tx powerdBmAntenna gaindBiRF Filter + Cable LossdBTX diversi

33、ty SFBC gaindBTX EIRPdBmTX EIRP per occupied allocationdBmRXThermal noise densitydBm/H z-174-174-174-174RX noise figuredBRX noise powerdBRX antenna gaindBiRX diversity gaindBInterference MargindBBody LossdBRequired SINRdBWanted Signal Mean PowerdBmLTE Link Budget - DL(including RF gain & loss)Extra

34、LossesPenetration LossdBShadow Fading margindBLink BudgetdB4.2 TD-LTE覆盖指标TD-LTE采用RSRP的接收电平值来衡量小区的覆盖能力。RSRP是一个表示接收信号强度的绝对值，一定程度上可反映移动台距离基站的远近，度量小区覆盖范围大小， 类似于TD-SCDMA 系统中的RSCP 。同时，采用 SINR来衡量信号质量。LTE可以提供多种业务，不同的区域类型要求提供不同的业务，不同的业务，其室内 覆盖指标要求不一样，因此，要确定室内覆盖指标，首先要划分不同的业务覆盖区域 类型，按对网络质量的要求，通常分为三类区域，详细如下表4-7

35、所示：表4-7各类场景边缘覆盖指标建议区域场景覆盖边缘 TDL的RSRP需 求覆盖边缘TDL的SINR 需求（满载）一类区域 (1024 kbps )高档办公楼、高档酒店、 大型商场、候机厅、展厅、 高档娱乐场所等-105dBm-3dB二类区域(512kbps )一般办公楼、一般酒店、 一般商场、一般娱乐场所-110dBm0dB三类区域(128kbps )地下室、停车场-115dBm0dB（需要考虑所承载业务的接收室内覆盖边缘场强的确定需要同时考虑两个方面: 一方面边缘场强应满足连续覆盖业务的最小接收信号强度灵敏度、不同场景的慢衰落余量、干扰余量、人体损耗等因素）另一方面应大于室外信号在室内的

36、覆盖强度，即：设计余量，其典型经验值为58dB（不同的场景要求会有差异，比如办公楼、酒店余量可以适当取大一些，相反停车场可以适当小一些）。4.3 链路预算链路预算分为两部分，一部分为空中损耗，在第3章传播模型中已经说明；另一部分为信源到天线端口损耗，以下简称有线链路预算，采用无源设备组网时一般链路计算 可以只考虑下行链路预算，在有源设备组网时需要考虑干放的上下行平衡以及上行噪 声系数。室内链路预算的总体流程如下图所示：图4-1有线侧链路预算：根据到达天线口的功率，确定根节点需要输入的功率。具体预算如 下：天线口输入功率=有源器件输出功率-汇耦合器损耗-汇功分器损耗-汇接头损耗- 汇馈线损耗一汇

37、接头损耗一汇其余器件损耗4.4 TD-LTE 覆盖半径TD-LTE的频段较高，天线覆盖半径会比低频段的天线覆盖半径小，在新建室分系统时,天线的覆盖半径可参考 TD-S的覆盖半径。单天线覆盖半径参考建议为：在半开放环境，单天线情况下，如商场、超市、停车场、机场等，覆盖半径取 1016米；在较封闭环境，单天线的情况下，如宾馆、居民楼、 娱乐场所等，覆盖半径取 610米。4.5 天线口功率测算设在写字楼场景，天线的覆盖半径为10米，墙体损耗为15dB,工作频段为2300MHz, 带宽为20MHz，慢衰落余量取0 (边缘场强要求已考虑)，覆盖边缘RSRP要求为-105 dBm。采用ITU-R 模型，N取30,模型公式如下：PL 20 logi0 f N logi0 d Lf (n) 28 dB则空间传播损耗 PL 20 log10 (2300) 30 log10 (10) 15*1 -28dB+0=84 dB;为满足覆盖要求，天线口单