LTE链路预算 ZTE University

课程内容 TD-LTE链路预算介绍 TD-LTE上行链路预算 TD-LTE下行链路预算

链路预算地位和作用 链路预算是覆盖规划的重要组成部分 链路预算有助于理解各参数对网络的影响 链路预算 覆盖目标 最大允许路径损耗 覆盖半径 覆盖规模 传播模型

链路预算及其模型 简单地说，链路预算是对一条通讯链路上的各种损耗和增益的核算。 定义：通过对系统中前、反向信号传播途径中各种影响因素的考察和分析，对系统的覆盖能力进行估计，获得保持一定呼叫质量下链路所允许的最大传播损耗。 天线增益 穿透损耗 阴影余量 线损 线损 人体损耗 UE功率 基站灵敏度 PA

LTE无线网络规划流程

LTE链路预算的输入和输出 覆盖输入 需要覆盖的目标区域 基站覆盖边缘速率要求 覆盖输出 室内覆盖的程度和穿透 损耗余量 小区半径 网络信息 现网信息 LTE频段 LTE最大带宽 覆盖输出 小区半径 现有站点复用 基站数量 链路预算 射频规划

TD-LTE链路预算的需求 1 2 3 上行小区半径 指定上行边缘速率要求 下行边缘速率 下行小区半径 上行边缘速率 指定下行边缘速率要求 同时指定上、下行边缘速率 上行小区半径 下行小区半径 受限链路和最终小区半径 3

TD-LTE链路预算模式 要求的边缘速率 小区半径 要求的小区半径 边缘速率

课程内容 TD-LTE链路预算介绍 TD-LTE上行链路预算 TD-LTE下行链路预算

LTE上行链路预算方法 要求的 边缘速率 分配的RB数 TBS& MCS MIMO 配置 SINR 接收机灵敏度 干扰余量 MAPL 小区半径 分配的RB数 TBS& MCS MIMO 配置 SINR 接收机灵敏度 干扰余量 其他参数 MAPL 小区半径

Switch-point periodicity TD-LTE上下行子帧配比 Uplink-downlink configuration Downlink-to-Uplink Switch-point periodicity Subframe number 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5 ms D S U 10 ms Uplink-downlink configuration DL/UL DL Ratio UL Ratio 1:3 0.34 0.6 1 2:2 0.54 0.4 2 3:1 0.74 0.2 3 6:3 0.67 0.3 4 7:2 0.77 5 8:1 0.87 0.1 6 3:5 0.44 0.5

TD-LTE上行链路分配的RB数 64kbps 128kbps 256kbps 384kbps 512kbps 1024kbps RB 2 7 8 10 17 MCS 1 3

TD-LTE上行链路TBS TBS：Transport Block Size 对于给定的MCS和TBS可以对应不同的RB数。 TBS表

TD-LTE上行链路MCS MCS：Modulation & Coding Scheme 对应给定RB数，不同的TBS Index（ITBS）承载的TBS也不同。 MCS表

TD-LTE上行链路TBS和MCS 512kbps 10 RB MCS vs RB MCS 3 512kpbs

LTE上行链路SINR SINR 目标值受以下因素影响: SINR值通常是通过链路级仿真或实验室/外场测试得到。 eNode-B 设备性能 无线环境 (多径环境，终端移动速度) 接受分集 (默认2路分集，可选4路分集) 目标数据速率和服务质量(QoS) 调制编码方式(MCS) 最大允许的 HARQ 重传次数(上行最大4次) HARQ BLER target (默认10%) SINR值通常是通过链路级仿真或实验室/外场测试得到。

LTE上行链路分配RB数 64kbps 128kbps 256kbps 384kbps 512kbps 1024kbps RB 2 4 7 17 MCS 1 3 SNR target(1*2)dB -0.3 -2.28 -2.38 -1.63 -1.79 -1.19 SNR target(1*4)dB -4.6 -6.1 -6.18 -5.46 -5.6 -4.96

接收机灵敏度＝噪声功率+ 噪声系数 +SNR LTE上行链路接收机灵敏度 接收机灵敏度＝噪声功率+ 噪声系数 +SNR 接收机灵敏度 当前小区信号 要求的 SNR 噪声系数 噪声功率

LTE上行链路热噪声 热噪声功率谱密度=k*T 其中： 热噪声功率= 噪声功率谱密度*带宽 K：玻尔兹曼常数——1.381×10-23（J/K) T：绝对温度 （K） 假定 T=290K（17 ℃）,热噪声功率谱密度 = - 174dBm/Hz 热噪声功率= 噪声功率谱密度*带宽 假定：带宽=20MHz ，有效带宽=18MHz 热噪声功率(dB)=-174dBm/Hz+10log(18×106) =-174+72.6=-101.4dBm

接收机灵敏度＝噪声功率+ 噪声系数 +SNR LTE上行链路接收机灵敏度 接收机灵敏度＝噪声功率+ 噪声系数 +SNR 小区边缘速率 kbps 512 256 128 64 使用带宽 KHz 1800 1260 720 360 SINR 要求 dB -1.79 -2.38 -2.28 -0.30 eNode-B 噪声系数 3 噪声功率 -111.4 -113.0 -115.4 -118.4 eNode-B 灵敏度 dBm -110.2 -112.4 -114.7 -115.7

LTE上行链路MAPL(最大可用路径损耗)分析 噪声 其他小区、 干扰信号 本小区信号 要求的接收信号 要求的 SINR MAPL 终端最大发射功率 要求的接收信号 小区半径 MAPL= 最大发射功率 – 接收机灵敏度– 损耗 – 裕量 +增益

LTE上行链路预算 要求的小区边缘速率 接收机灵敏度 上行干扰裕量 要求的 边缘速率 小区半径

LTE上行链路干扰裕量 干扰裕量是由于其他小区的干扰信号在热噪声基础上的噪声增加量。 LTE链路预算中通常考虑干扰裕量为3dB 本小区信号 要求的接收信号 本小区信号 要求的SINR 干扰水平 其他小区干扰 干扰裕量 噪声

LTE上行链路预算 eNode B 天线增益

LTE上行链路预算 一般建议选择2路接收天线。 基于工程经验 天线增益大致为18dBi 水平半功率角约为65° 垂直半功率角约为7° 电下倾可以手动调整或通过RCU (Remote Control Unit)远端调整 对于极化分集，密集市区、一般市区、和郊区选择交叉极化，乡村可以选择垂直极化。 在一些特殊覆盖的场景中，如高速公路、铁路、超远覆盖等，可以采用半功率角更窄，增益更高的天线，例如增益21dBi，水平半功率角33°的天线。

2路接收天线示例

4路接收天线示例 方式1 方式3 方式2

4路接收天线示例 方式2

4路接收天线示例 方式3

4天线配置 链路级仿真 ● ● ●

8路接收天线示例

LTE上行链路预算 馈线及接头损耗

馈线及接头损耗 每个接头的插入损耗 典型值是 0.05dB 损耗与馈线长度有关 损耗小于 0.5dB 700MHz:2dB 1/2 in 跳线 1/2 in Jumper 损耗与馈线长度有关 损耗小于 0.5dB 7/8in 馈线 光纤 假定: 7/8in 馈线 50m 1/2in 馈线 6m+4 个接头 700MHz:2dB 2.6GHz:4dB

LTE上行链路预算 阴影裕量

阴影裕量 小区边缘覆盖概率 Em： 测量值 E0： 平均值 ： 标准方差 Em-E0：阴影裕量

阴影裕量 区域覆盖概率 其中： U(r):区域覆盖概率 m:传播模型系数（e.g. m=3.52） R:小区半径

阴影裕量

阴影裕量 密集市区、一般市区、郊区的标准方差取8dB 乡村和公路的标准方差取6dB 阴影标准 方差 10 dB 8 dB 7 dB 6 dB 区域覆盖 概率 95% 90% 边缘覆盖 87.7% 77.7% 86.2% 75.1% 84.9% 73.3% 83.9% 70.9% 阴影裕量 11.7 dB 7.7 dB 8.7 dB 5.4 dB 7.2 dB 4.3 dB 5.9 dB 3.3 dB 密集市区、一般市区、郊区的标准方差取8dB 乡村和公路的标准方差取6dB

LTE上行链路预算 切换增益

切换增益 切换增益可以减小阴影裕量的需求。 切换增益和阴影衰落标准方差、覆盖概率、相邻小区阴影衰落的相关性、切换时长、终端移动速度等有关。 经过仿真分析典型的切换增益为 2~4dB。

LTE上行链路预算 穿透损耗和人体损耗

Dense Urban – Deep Indoor LTE上行链路预算 穿透损耗 人体损耗 VoIP业务：3dB 数据业务：0dB 无线环境 穿透损耗 (dB) Dense Urban – Deep Indoor 20 Urban - Indoor 17 Suburban - Indoor 14 Rural – In car 8

LTE上行链路预算 终端天线增益和发射功率

MAPL= 最大发射功率 – 接收机灵敏度– 损耗 – 裕量 +增益 LTE上行链路预算 MAPL= 最大发射功率 – 接收机灵敏度– 损耗 – 裕量 +增益 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 MAPL=12-1-2+3-4+5-6+7-8-9-10+11 传播模型

Path Loss (dB) = K1+K2 × log (R) LTE上行链路传播模型 Cost231-Hata (1.5GHz~2.6GHz) Okumura-Hata(150 MHz to 1500 MHz ) 其中： f = 频段（ MHz ） hb =基站天线高度(m) hm =终端天线高度(m) , 1.5m is normal. R = 终端和基站间的距离(km) Kc = 环境校正因子 a(hm) :天线高度校正因子= (1.1 x log (f) –0.7) x hm - (1.56 x log (f) –0.8) Path Loss (dB) = 46.3 + 33.9 x log (f) – 13.82 x log(hb)– a(hm) +[44.9 – 6.55 x log (hb)] x log (R) + Kc Path Loss (dB) = K1+K2 × log (R) Path Loss (dB) = 69.55 + 26.16 x log (f) – 13.82 x log(hb)– a(hm) +[44.9 – 6.55 x log (hb)] x log (R) + Kc

LTE上行链路传播模型 Cost231-Hata Path Loss (dB) = K1+K2 × log (R) K1 = 46.3 + 33.9 x log (f) – 13.82 x log(hb)– a(hm)+ Kc K2 =[44.9 – 6.55 x log (hb)] Cost231-Hata Frequency AntHigh (m) Kc K1 K2 a(hm) Dense Urben 2100 25 139.55 35.74 0.049 Urben 30 -3 135.46 35.22 Suburben 40 -12 126.73 34.41 Rural 50 -20 115.39 33.77

LTE上行链路传播模型 Okumura-Hata Path Loss (dB) = K1+K2 × log (R) K1 = 69.55 + 26.16 x log (f) – 13.82 x log(hb)– a(hm)+ Kc K2 =[44.9 – 6.55 x log (hb)] Okumura-Hata Frequency AntHigh(m) Kc K1 K2 a(hm) Dense Urben 900 25 127.498 35.74 0.01588 Urben 30 -3 123.403 35.22 Suburben 40 -12 112.677 34.41 Rural 50 -20 103.337 33.77

LTE上行链路预算 站间距和覆盖面积

小区半径和站间距 S3Sector=1.95*R2 SOmin=2.60*R2 R

上行链路预算

课程内容 LTE链路预算介绍 LTE上行链路预算 LTE下行链路预算

LTE下行链路预算特点 小区边缘噪声 增加量 (dB) 密集市区小区半径(km) 干扰受限 噪声受限 假定: 邻区功率负荷: 50% 小区边缘G factor:3dB

LTE下行链路预算特点 Define:

LTE下行链路预算特点

LTE下行链路预算特点 考虑邻区功率负荷: X%

LTE下行链路预算特点 If 无法实现的SINR 小区边缘SINR (dB) 通过减小小区半径无法增加 小区边缘的SINR和速率 干扰受限 密集市区小区半径(km) 小区边缘SINR (dB) 通过减小小区半径无法增加 小区边缘的SINR和速率 噪声受限 假定: 邻区功率负荷: 50% 小区边缘G factor:3dB

LTE下行链路预算特点 高功率不起作用 干扰受限 小区边缘SINR (dB) 高功率非常有用 密集市区小区半径(km)

LTE下行链路预算模式 要求的小区半径 边缘速率 要求的边缘速率 小区半径

LTE下行链路预算方法 要求的 小区半径 边缘速率 小区半径 其他参数 MAPL G factor MIMO 配置 SINR 分配的RB数 MCS&TBS 小区边缘速率

LTE下行链路预算 要求的小区半径 要求的 小区半径 边缘速率

LTE下行链路预算 MIMO 配置 eNode B 发射功率 与上行相同 DL 阴影裕量

LTE下行链路预算 邻区功率负荷

LTE下行链路预算 小区边缘G factor

LTE下行链路预算 小区边缘SINR

LTE下行链路SINR 小区边缘SINR (dB) 密集市区小区半径(km) 干扰受限 噪声受限 假定: 邻区功率负荷: 50% 小区边缘G factor:3dB

LTE下行链路预算 小区边缘下行速率

Throughput= TBS/TTI*(1-BLER) LTE下行链路预算 100 RB MCS 5 Throughput= TBS/TTI*(1-BLER)

下行链路预算

LTE下行链路预算模式 要求的小区半径 边缘速率 要求的边缘速率 小区半径

LTE下行链路预算方法 要求的边缘速率 要求的 分配的RB数 小区半径 边缘速率 TBS& MCS MIMO 配置 SINR MAPL 其他参数 MAPL 小区半径

LTE下行链路预算 怎样获得分配的RB数？ 要求的 边缘速率 小区半径