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文檔簡介
第13章LTE組網技術13.1LTE同頻組網
13.2LTE網絡規劃
13.3LTE鏈路預算
13.4LTE-TDD組網設備選型
13.1.1干擾分析
從物理層來看,LTE系統內部的干擾主要是由于物理資源的正交性損失而導致,這需在物理層采用專門的干擾消除手段予以消除。另外,在組網應用中,在不同的網絡場景下引起的系統干擾,需要采用調度、功控、ICIC(InterCellInterferenceCoordination,小區間干擾協調)等策略來進行小區間的干擾控制和協調。干擾主要分如下幾類:13.1LTE同頻組網
(1)子載波間/符號段間干擾。OFDM系統中,理想信道下的同一小區多個子載波之間是正交的,但移動衰落信道中,多普勒頻移會引起子載波寬度的變化和子載波頻點的偏移,將導致子載波間正交性的損失,造成子載波干擾。LTE協議中,采用15kHz的載波間隔來規避子載波間多普勒,同時,在時域插入CP以隔離多徑延遲帶來的子載波間干擾和符號段間干擾。
(2)小區內的序列間干擾以及物理信道間的干擾。這兩項干擾主要是指同一小區內物理信道之間的干擾。例如PRACH對PRACH的干擾,同一小區內不同用戶可能同時發起隨機接入過程,不同用戶采用的preamble序列可源于不同的母碼或同一母碼的不同循環移位,而序列間的相關特性在一定程度上影響到PRACH的性能。
(3)天線間干擾。LTE中使用了多天線技術來提高流量,可以采用的方式有分集、MIMO、BF等技術。MIMO配置下,主要采用雙流來提升系統吞吐量;BF配置下,則利用波束賦形來規避干擾。因此,在雙流配置下,用戶的Rank反饋、CQI反饋不準確時都會帶來雙流之間干擾的增加,直接導致雙流符號自干擾。優化用戶的CQI/PMI檢測機制,準確、及時地報告信道質量和秩信息,同時采用HARQ、鏈路適配的操作,能夠盡可能地規避流間干擾,提高雙流下的流量。
(4)鄰小區同頻干擾。OFDM系統雖然保證了小區內用戶的正交性,但鄰小區與本小區同頻的那些RB將會對本小區信號產生嚴重的小區間干擾,導致系統流量性能、系統邊緣覆蓋都受到嚴重的影響。目前用來克服同頻干擾的技術手段主要有跳頻、多小區間干擾協調、調度、功控、天線分集賦形等,通過調整使用的RB資源和發送功率,利用空間、時間、頻率上的分集增益來克服干擾。
(5)交叉時隙干擾。LTETDD系統與TDSCDMA系統類似,在組網應用中,應當注意網絡上、下行子幀配置的一致性,當不同的配置出現在鄰近的小區時,下行子幀發送信號將會干擾上行小區接收信號。此外,遠端小區的DwPTS也有可能對UpPTS產生干擾。交叉時隙干擾可以通過頻率規劃、時隙規劃的方案來解決。
(6)室內外互干擾。在組網的場景中,室內分布系統和室外覆蓋系統組成了由點到面的完整覆蓋網絡,但是較強的室外信號有可能會對室內信號造成干擾,因此室內外的頻點分配、室內外的干擾隔離度要求都需要進行研究,以解決實際系統中室內外互相干擾的問題。13.1.2業務信道解決方案
13.1.2.1功控技術
1)下行功率控制
由于PDSCH采用了AMC的鏈路自適應技術,可以通過改變調制、編碼方式和功率調整來適應信道的變化。
當調度結束時,系統有剩余功率,結合系統中調度UE的BLER性能,對UE的發送功率進行調整,具體為通過調整ρA和ρB完成對業務信道功率的調整。
2)上行功率控制
eNodeB根據自身掌握的上行鏈路信道質量特征,通過協議規定的上行功率控制接口向UE發送功率控制參數。UE收到eNodeB發來的功率控制參數,將其代入協議規定的功率控制公式中,即可得到本次上行信息的發射功率,具體參考協議36.213的說明。13.1.2.2調度技術
LTE系統在調度中會綜合考慮用戶的接入業務類型、CQI、基本資源(功率、系統的RB資源、天線個數)、系統負荷等多種因素,充分利用資源來得到更大的系統吞吐量以及更好的用戶QoS感受。基本的調度算法有MAXCI算法、PF算法、RR算法三種,在此之上增加專用的算法來保證用戶QoS要求。圖13.1.1為LTE調度的基本框架。
圖13.1.1LTEBS側調度的基本框架在LTE36.213中,具體描述了PDSCHMCS等級與調制方式和TBSize的映射關系,如表13.1.1所示。由表可以看出,MCS越高,可以選用更高階的調制方式,再結合具體的RB個數,就可以得到不同的TBSize。具體的MCS每個等級對應SIR大小由各個設備廠家自行決定,取決于設備解調性能的差異。
表13.1.1MCS與調制方式映射關系表13.1.2為36.213協議中RB=1~10時不同TBSize等級對應的每個TTI中能傳輸的數據比特大小(為單層TBSize,對于N層數據傳輸,則可以傳輸N倍數據)。其他RB下的TBSize數據參見協議36.213描述。
表13.1.2不同RB(1~10)下TBSize大小13.1.2.3ICIC技術
目前LTE的干擾控制技術有干擾隨機化(ICIRandomization)、干擾消除(ICICancellation)和干擾協調(ICICoordination),其中受到廣泛關注的是小區間干擾協調(ICIC)技術。在上行,ICIC和調度以及功率控制相結合;在下行,ICIC和調度以及用戶的功率分配相結合。為保證系統吞吐量不下降以及提高邊緣用戶的頻譜效率,上、下行基本都采用了軟頻率復用(SoftFrequencyReuse,SFR)或部分頻率復用(FractionalFrequencyReuse,FFR)的思想。
圖13.1.2ICIC頻率復用示意圖
ICIC的思想是:系統將頻率資源分為兩個復用集,一個頻率復用因子為1的頻率集合應用于中心用戶調度,一個頻率復用因子大于1的頻率集合應用于邊緣用戶調度,如圖13.1.2所示。小區邊緣用戶(CEU)使用復用因子大于1的頻率集合,此時CEU可以分配較高功率發射,相鄰小區的邊緣帶寬不重疊,對相鄰小區干擾很小,可以認為是功率不受限制的帶寬。小區中心用戶(CCU)使用復用因子為1的頻率集合,此時小區中心用戶路損很小,需要的發射功率不高。CCU距離相鄰小區很遠,且發射功率很低,因此對相鄰小區干擾很小。當復用因子大于1的頻率集合在分給所有CEU后仍有剩余帶寬時,這些剩余帶寬可以給CCU分配高階調制方式(如16QAM、64QAM)以及較高功率發射,這部分的帶寬與相鄰小區邊緣帶寬正交,且CCU距離相鄰小區很遠,因此以較高功率發射也能做到對相鄰小區產生的干擾很小。區分CCU和CEU的方式可以通過測量服務小區和干擾小區的RSRP差值與預先設定的閾值進行比較,低于閾值的用戶定義為CCU。對于靜態的ICIC,一旦小區邊緣用戶使用復用因子大于1的頻率集合配置好后,便不再變化,或者調整周期比較長(若干天)。調整的策略可以是使鄰小區發生變化,或使小區負荷發生變化,也可以是邊緣用戶和中心用戶的比例發生變化等。調整可以通過SON功能,也可以通過人工操作。
靜態ICIC對于功率控制也是相對靜止,或者調整周期較長。調整的策略可以是IOT的統計測量、小區負荷變化等。調整同樣可以通過SON功能,也可以通過人工操作。
由于靜態ICIC方案頻率分配相對靜止,對用戶均勻分布且負載平均的業務,故可以獲得一定的增益。但實際系統分布是不均勻的,業務也是不平均的,小區負荷也是不均勻的,且隨時間會發生變化。靜態ICIC不能根據鄰區負荷的變化動態調整帶寬分配。
靜態ICIC方案對于功率調整相對靜止,但是實際系統由于小區用戶負荷變化、信道變化、位置變化等,鄰區干擾情況也同時在發生變化。靜態ICIC不能根據干擾的變化調整功率。
考慮到靜態的頻率資源規劃信令少但對資源限制太多,動態的信令開銷太大,基站之間信令延遲比較大,因此目前LTE傾向使用半靜態的ICIC,且在基站之間協調控制。半靜態和動態的區別主要就是發生協調控制的頻度及相應的處理速度。
半靜態的協調內容是在基站之間通過X2傳遞信令,通過X2傳遞的最大延遲不超過20ms(平均是10ms),因此RAN1認為這個延遲是可以接受的。在LTEICIC中會需要一些測量來觸發請求機制。目前在LTE上行實現半靜態頻率重用方案的指示是HII和OI,下行的指示是RNTP。HII、RNTP信息分別針對上行和下行,可以向鄰區發送本小區邊緣用戶所占RB的信息,OI可以向鄰區發送上行受到干擾的情況。HII、RNTP、OI的接收小區利用以上信息動態調整邊緣用戶帶寬及上行功控。
ICIC頻帶劃分的主要目的是提供ICIC干擾協調的起始頻帶分配狀態及在滿負荷情況下的平衡狀態。
ICIC中頻帶的劃分一般可分為四種組合,可以根據組網的情況靈活配置,即可以靈活支持Reuse=1、Reuse=3、中心用戶Reuse=1邊緣用戶Reuse=3等各種組合。同時頻帶的大小也可以根據實際組網的要求進行配置。上行和下行的頻帶劃分可以分別配置,具體如表13.1.3所示。合理選取內外環功率差可以達到優化系統性能的目的,相反,內外環功率差設置不合理會使系統性能下降。
總之,ICIC的基本思想是通過管理無線資源使得小區間干擾得到控制,是一種考慮多個小區中資源使用和負載等情況而進行的多小區無線資源管理方案。具體而言,ICIC以小區間協調的方式對各個小區中無線資源的使用進行限制,包括限制時頻資源的使用或者在一定的時頻資源上限制其發射功率等。13.1.3控制信道解決方案
13.1.3.1控制信道干擾分析
LTE中控制信道主要考慮參考信號、同步信道、廣播信道等,控制信道設計需要支持同頻組網,而同頻組網主要考慮的問題就是干擾問題,下行控制信道之間的碰撞情況如表13.1.4所示。
表13.1.4下行控制信道可能的碰撞分析注:√表示碰撞;×表示非碰撞。對于不同的控制信道,采用的調制方式以及等效碼率不同,所需的解調SINR也就不同,而且SINR越低,則對應物理信道的抗干擾能力越強。下行控制信道的抗干擾能力排序為PBCH>PHICH>PCFICH>PDCCH。13.1.3.2控制信道性能分析
1)下行主輔同步信號
下行主輔同步信號不能采用SFBC發射分集,可采用單天線端口或多天線端口PVS發射模式。由于同步序列長度均為62,對噪聲的抑制約17.9dB。
2)上行PRACH
上行PRACH總共有5種格式,對于格式0~格式3,preamble序列的長度為839,其中,格式0、格式1對噪聲的抑制約29.2dB;格式2、格式3由于序列重復,對噪聲的抑制約32.2dB;對于格式4,preamble序列的長度為139,對噪聲的抑制約21.4dB。
3)下行PBCH
下行PBCH可采用單天線端口或多天線端口SFBC發射分集模式,調制方式為QPSK,占72個子載波、4個OFDM符號,采用16bitCRC校驗、Tailbiting卷積編碼、速率匹配等處理,對于NormalCP和ExtendedCP,等效碼率分別相當于1/12和1/10.8,鏈路層約有10dB以上的增益。
4)下行PHICH
下行PHICH可采用單天線端口或多天線端口發射分集模式,調制方式為BPSK,基于HI值對應不同的3bitHIcodeword,并實現擴頻處理,對于NormalCP和ExtendedCP,擴頻因子分別為4和2,等效碼率分別相當于1/12和1/6。
5)下行PCFICH
下行PCFICH可采用單天線端口或多天線端口SFBC發射分集模式,調制方式為QPSK,基于CFI值對應不同的32bitCFIcodeword,等效碼率相當于1/16。
6)下行PDCCH
下行PDCCH可采用單天線端口或多天線端口SFBC發射分集模式,調制方式為QPSK,采用16bitCRC校驗、Tailbiting卷積編碼、速率匹配等處理,等效碼率與有效載荷和CCE(ControlChannelElement)數目有關。
7)上行PUCCH
上行PUCCH采用單天線發射,只占1個RB,區分不同的格式。
8)下行參考信號
下行Cell-specificRS、UE-specificRS使用的是偽隨機序列,偽隨機序列互相關性較弱,利用其可降低不同小區間的干擾。另外,Cell-specificRS和UE-specificRS的頻域位置是與CellID相關的,對于Cell-specificRS,CellID模6后的值不同,可以分配在不同的起始子載波上;對于UE-specificRS,CellID模3后的值不同,可以分配在不同的起始子載波上,通過頻域位置錯開來降低小區間干擾。
9)上行參考信號
上行DMRS、SRS使用的是ZC碼,ZC序列具有很低的互相關特性,利用其可克服多用戶的干擾。同一個小區同頻段用戶使用相同的母碼序列,不同用戶使用不同的循環移位偏移。
此外,DMRS由于插入用戶每個時隙的符號中間,SRS由基站指示UE在具體不同位置發送,因此在小區ICIC過程中,通過對上行不同RB的調度使用,在規避業務干擾的同時,也可以規避小區間不同用戶DMRS、SRS間的干擾。
13.2.1LTE網絡規模的特點
LTE的定位是寬帶數據移動通信技術,其系統技術特點決定了網絡規模具有如下特點:
·帶寬可變:1.4MHz/5MHz/10MHz/15MHz/20MHz。
·多載波技術:12個子載波組成一個RB,多個RB承載業務;開銷與業務都在RB上承載發送;RB資源的多寡直接決定小區覆蓋范圍和邊緣業務速率。13.2LTE網絡規劃
·多天線技術:主要包括Txdiversity、Rxdiversity、四天線或八天線BeamForming,以及MIMOSCM技術,不同的技術應用有不同的鏈路預算。
·MCS技術:自適應調制編碼方式使得鏈路預算時需要預先取定邊緣覆蓋速率要求。13.2.2LTE網絡規模估算的概念
LTE網絡規模估算,是指根據需求分析和無線環境分析,給出規劃區域所需要的基站數目,是無線網絡預規劃中的重要組成部分。
在作網絡規劃前,可以預先估計網絡的規模,如整個網絡需要多少基站、多少小區等。網絡規模估算就是通過對規劃區域無線傳播環境的測試,得到當地的傳播模型(這一工作在無線環境分析中完成),對覆蓋距離進行合理的預測(即進行鏈路預算);根據人口分布以及客戶對重點覆蓋區域的要求,合理預測話務量的分布。在此基礎上,參考已有站點和地形地物,決定滿足覆蓋和容量的站點分布。網絡規模直接由兩個方面決定,一是由于覆蓋受限而必需的小區數目,二是由于小區容量受限而必需的小區數目。網絡規模估算包括兩部分,一部分是基于覆蓋的規模估算,一部分是基于容量的規模估算。13.2.3LTE網絡規模估算的主要工作
規模估算和網絡拓撲結構設計階段主要需完成如下工作:
(1)根據無線環境分析階段得到的傳播模型、各區域相應的鏈路預算表以及各覆蓋區域大致的建筑物高度,得到滿足覆蓋要求的小區半徑。由于城區環境、邊緣速率要求不同,鏈路預算表也不一樣。
(2)根據總的容量需求,以及需求分析階段得到的各區域話務分布情況,對規劃區域的各個片區進行容量分配;根據每個小區可帶的話務量,可以得到各片區需要的小區數;根據各片區的面積,按照定向站的標準,可以得到滿足容量需求的各片區的大致小區半徑。最后,各片區實際規劃的覆蓋半徑,要從覆蓋和容量兩方面著手,達到覆蓋和容量的最佳平衡。13.2.4站型與覆蓋面積的關系
站型一般包括全向站和三扇區定向站。在規模估算中,根據廣播信道水平3dB波瓣寬度的不同,常用的定向站有水平3dB波瓣寬度為65°和90°兩種。一般情況下,多采用廣播信道水平3dB波瓣寬度為65°的三扇區定向站來計算,實際情況要根據現場環境和需求來調整。
圖13.2.1標識的是不同站型示意圖,表13.2.1為站型與基站面積的關系示意。
圖13.2.1不同站型示意圖
表13.2.1站型與面積的關系示意13.2.5覆蓋估算的流程
蜂窩系統中,在基站扇區的覆蓋范圍內,接收端(基站或終端)應有足夠的信號電平來滿足業務要求。
一定傳播環境下,小區的覆蓋范圍直接取決于收、發端所允許的最大路徑損耗,而鏈路預算可確定無線鏈路的最大允許路徑損耗。鏈路預算中的最大允許路徑損耗可大致用下面的公式定性表示:
最大允許路徑損耗
=有效發射功率+接收增益-接收機靈敏度-余量鏈路預算時,根據計算得到允許的最大路徑損耗(MAPL),利用合適的傳播模型,可得到對應環境下基站的覆蓋半徑。根據規劃區域的無線傳播環境,網絡規劃工程師可以直接運用一些已有模型,或根據測試數據校正得到的模型,來預測傳播損耗和基站的覆蓋半徑。覆蓋估算要做到如下幾步:
(1)鏈路預算中使用的傳播模型的確定。
(2)使用鏈路預算工具,在已獲取的傳播模型基礎上,分別計算滿足上、下行覆蓋要求條件下各個區域的小區半徑。
(3)根據站型計算小區面積。
(4)用區域面積除以小區面積就得到所需的基站個數。
13.3.1鏈路預算的定義
所謂鏈路預算,是通過對系統中上、下行信號傳播途徑中各種影響因素的考察和分析,對系統的覆蓋能力進行估計,獲得保持一定呼叫質量下鏈路所允許的最大傳播損耗。
鏈路預算是網絡覆蓋規劃的前提,通過計算業務的最大允許損耗,可以求得一定傳播模型下小區的覆蓋半徑,從而確定滿足連續覆蓋條件下基站的規模。13.3LTE鏈路預算
LTE鏈路預算的特點如下:
(1)考慮多天線技術的使用在鏈路預算中帶來系統增益。
(2)干擾余量相對比較大,這是因為LTE中對干擾抑制考慮不多。
(3)饋纜損耗比較小,是因為LTE中的饋纜指的是從RRU的輸出到天線的輸入這一段跳線。
(4)影響鏈路預算的因素很多,除了手機的發射功率、基站的接收靈敏度外,還有陰影衰落余量、建筑物的穿透損耗、業務的速率和業務解調門限等,所以,鏈路預算也應該區分地理環境和業務種類進行。13.3.2鏈路預算關鍵參數
鏈路預算的主要流程如圖13.3.1所示。
圖13.3.1鏈路預算一般流程13.3.2.1eNodeB發射功率
小區功放默認配置為在10MHz帶寬下,總功率目前取定為46dBm。另外,對于每個業務可以分配不同的RB數目,例如對64kb/s業務可以分配2~3RB,則計算這個業務的功率時,假設所有DL功率是均分在所有RB上的,該業務得到功率與其占用的RB數目成正比。對于上行,則是所有eUE發送功率都給所占用的RB。這一點上,上行和下行是不同的,原因在于下行功率是所有用戶共享的,上行功率是用戶獨占的。13.3.2.2頭開銷(TotalOverheadPercent)
在LTE下行和上行信道中,存在一定的開銷信道。在對業務信道覆蓋估計時,需要把這些開銷信道的影響扣除。例如,如果要承載1000kb/s業務速率,當DL總開銷是20%時,則至少需要分配1000kb/s/(1~20%)的資源才行。LTE下行開銷比例如表13.3.1所示,LTE上行開銷比例如表13.3.2所示。
表13.3.1LTE下行開銷比例(%)表13.3.2LTE上行開銷比例13.3.2.3RB分配數
系統仿真統計,在通用的PF調度下,10MHz、10用戶/cell,邊緣最差的5%用戶對應的是3.4RB~4.4RB,因此,一般可以取定邊緣用戶為5RB。不同場景具體統計結果會有差異,并且這個值與調度算法直接相關。13.3.2.4目標載干比(SINR)
鏈路仿真結果是10%的誤塊率情況下的仿真結果,MCS有32個級別,因此SINR是不連續的。為了使得鏈路預算平滑,可以采用線性插值方式。
為每個業務可以指定它分配到的RB數目。在速率固定情況下,分配的RB數目越多,則每個RB上承載的速率越小,進而對SINR需求較小,能夠覆蓋更大的范圍。RB數的選擇根據業務速率、MCS方式等多個因素給出配置,如表13.3.3所示。表中SINR的取值為AWGN下一般取值(不同算法略有差異)。
表13.3.3AWGN信道下MCS表續表13.3.2.5MIMO雙流配置
在LTE最新協議中,只有下行可以采用MIMO雙流配置,即空分復用(MIMOSCM)。當MIMOdoublestreamenable后,可以將RLC的速率折算為SISO的1.5~1.8倍,對此數據流大小進行鏈路預算,即可得到雙流下的覆蓋效果。13.3.2.6天線增益
天線增益(antennagain)與天線的具體型號有關。基站天線增益一般取18dBi,UE天線增益一般取0dBi。13.3.2.7分集增益
下行分集增益(diversitygain)可以配置為eNodeB1發、2發、4發。eUE配置為1收、2收、4收,并且可以把下行配置為MIMO雙流方式。
如果MIMO雙流模式是無效的,則eNodeB可采用SFBC方式,存在SFBC增益。如eNodeB為1發,則在AWGN環境中SFBC增益為0;如eNodeB為2發,則SFBC增益為3dB;如eNodeB為4發,則SFBC增益為3dB。無論MIMO雙流模式是否有效,則eUE可采用接收分集方式,存在接收分集增益,如eUE為1收,則接收分集增益為0;如eUE為2收,則接收分集增益在AWGN下為3dB;如eUE為4收,則接收分集增益為6dB。13.3.2.8饋線損耗
饋纜損耗(cableloss)指的是塔放與天線接口之間的跳線損耗,它會降低接收機接收電平,從而影響覆蓋能力。
在LTE系統中,RRU放置在室外,饋線損耗指塔放輸出至天線入口這段損耗,一般取0.5dB。13.3.2.9熱噪聲密度與熱噪聲功率
熱噪聲是由導體中電子的熱運動而產生的,在通信系統中,電阻器件噪聲以及接收機產生的噪聲均可以等效為熱噪聲。一般認為熱噪聲在每單位帶寬上產生的噪聲功率相等,即其功率譜密度在整個頻率范圍內都是均勻分布的,所以又稱熱噪聲為白噪聲。
熱噪聲計算公式為
N0=KBT (13.3.1)其中,K=1.38×10-23,為波爾茲曼常數;T=攝氏溫度+273.15,為絕對溫度;B為接收器有效噪聲帶寬。如17℃(290K)時,KT(熱噪聲密度)為-174dBm/Hz。考慮LTE系統帶寬為10MHz情況下,接收機熱噪聲功率約-107.46dBm。
由于LTE是多載波的寬帶系統,每個用戶的業務可能只是占用總帶寬中的一部分(以1個RB的180kHz為單位),因此某個用戶收到的熱噪聲不是在整個LTE帶寬上積分,而是應該在它占用的RB帶寬上積分獲得。目前3GPP協議對LTE基站的靈敏度指標定義:噪聲是按照靈敏度測試確定的信號的RB來定義的。也就是說,如果是20MHz帶寬的信號,由于靈敏度測試只定義了25個子載波,噪聲是按照25個子載波帶寬來定義的,而不是按照20MHz帶寬定義的。此外,由于用戶信號進入了LTE寬帶接收機后,系統會對其作FFT采樣,相當于在對其使用的RB頻率上進行了帶通濾波,這樣可以把帶外熱噪聲濾除。13.3.2.10噪聲系數
接收機輸出的信噪比不但與噪聲功率有關,還與輸入信號的信噪比有關。一般系統中都用噪聲系數(noisefigure)來表示系統的噪聲性能。噪聲系數通常被定義為網絡輸入端信號信噪比和網絡輸出端的信號信噪比之間的關系,值越小,說明該系統硬件的噪聲控制越好,以dB表示為
(13.3.2)
式中, 是輸入信噪比; 為輸出信噪比。噪聲系數計算示意圖一般如圖13.3.2所示,其中NA是接收機所產生的噪聲功率,KP是設備的增益,顯然有No= 不難看出,信號經過該設備后信噪比發生了變化,這個變化量即為接收機的噪聲系數。
一般基站噪聲系數取2dB,終端噪聲系數取6dB。
圖13.3.2噪聲系數計算示意圖13.3.2.11干擾余量
多用戶發起業務后造成底噪抬升被稱為干擾余量(interferencemargin)。傳統的CDMA系統,小區負荷越高,容量越大,干擾就越大,導致覆蓋就越小。LTE系統由于沒有采用比較有效的干擾抑制手段,干擾抬升比較大。為了在鏈路預算中體現這種效應,引入干擾余量的概念。
干擾余量和天線配置方式、邊緣速率大小、無線信道模型等直接相關,需要系統仿真得到。13.3.2.12終端最大發射功率
目前各終端廠商的設備,其話音業務和數據業務的終端最大發射功率(eUEmaximumpower)均為+24dBm。13.3.2.13人體損耗(bodyloss)
對手持機,當位于使用者的腰部或肩部時,接收的信號比天線離開人體幾個波長時要低,取3dB;當數據業務時,取0dB。13.3.2.14基站接收靈敏度
無線傳輸的接收靈敏度類似于人們溝通交談時的聽力,是指接收機輸入端為保持所需要的誤幀率而必須達到的功率。隨著傳輸距離的增加,接收信號變弱,提高接收機的接收靈敏度可使設備具有更強的捕獲弱信號的能力,基站的接收靈敏度與系統噪聲、干擾余量、業務速率、SINR有關。不同業務,其BLER目標值不同,所需要的SINR也不同,再加上業務速率以及干擾和噪聲的影響,其所要求的基站端接收靈敏度也不同,最終導致不同的業務有不同的覆蓋范圍。基站接收靈敏度一般為
基站接收機靈敏度
=總的有效噪聲+干擾余量+SINR
(13.3.3)
13.3.2.15建筑物穿透損耗
建筑物的穿透損耗(BuildingPenetrationLoss,BPL)與具體的建筑物類型、電波入射角度等因素有關。在鏈路預算中假設穿透損耗服從對數正態分布,穿透損耗一般用均值及標準差來描述。通過測量,2GHz頻段穿透損耗在不同介質時的參考值如表13.3.4所示。
表13.3.42GHz頻段穿透損耗參考值在鏈路預算中,增加穿透損耗意味著縮小站間距,增加基站規模。雖然不同材質的建筑物穿透損耗可以通過測試得到,但是在城區復雜的環境中,各種材質的墻面對無線信號的吸收、反射、折射等綜合作用,導致穿透的結果也有很大差異,這樣會導致規模估算的結果也存在很大差異。因此,合理的做法是在網絡規劃時對無線傳播環境作準確的分類,在對每種典型環境進行規劃時選取一個固定的建筑物穿透損耗值作為鏈路預算的輸入參數,使得覆蓋區域內大部分建筑物內滿足基本的室內覆蓋指標。
網絡規劃中,不同無線環境通常采用的穿透損耗值如表13.3.5所示。
表13.3.5鏈路預算中建筑物穿透損耗13.3.2.16陰影衰落余量
所謂陰影衰落,是由于在電波傳輸路徑上受到建筑物及山丘等的阻擋所產生的陰影效應而形成的損耗。反映了中等范圍內數百波長量級接收電平的均值變化而產生的損耗,一般服從對數正態分布。陰影衰落余量(shadowfadingmargin)是為了克服衰落的變化,保證小區中通信的可靠性而預留出來的余量,是與一定的小區邊緣通信概率要求和慢衰落標準差相對應的,需要在鏈路預算中加以考慮。通常認為陰影衰落服從對數正態分布。根據陰影衰落方差和邊緣覆蓋概率要求,可以得到所需的陰影衰落余量。如按照75%邊緣覆蓋率進行鏈路預算,取陰影衰落標準差8dB,這樣就需要留出5.4dB的余量。
實際工程中,常常對面積覆蓋效率也非常感興趣。面積覆蓋效率定義為在半徑為R的圓形區域內,接收信號強度大于接收門限的位置占總面積的百分比。邊緣和面積覆蓋概率可按下列對應關系轉換:
(13.3.4)
式中:Pa(γ)為面積覆蓋概率;Pb(R)為小區邊緣R處的邊緣覆蓋概率。
γ為要求達到的接收信號門限值;為R處的接收信號均值;M為陰影衰落余量;μ為路徑損耗指數;σ為陰影衰落標準差。
erf(·)函數的定義是:
(13.3.5)
在鏈路預算中,陰影衰落余量的取值通常如表13.3.6所示。
表13.3.6鏈路預算中陰影衰落取值
本小節將結合中興通訊的組網方案,給出系列化基站(BBU+RRU)的構成,并對設備特點和能力作出簡要說明。13.4LTE-TDD組網設備選型13.4.1室內分布
LTE-TDD的魅力在于高速數據與多媒體業務,而視頻電話、視頻流、游戲等高速數據業務一般都發生在室內環境中,室內覆蓋優先考慮高話務場所,如星級酒店,人員集中、知名度高的辦公寫字樓,大型展館、娛樂餐飲場所,機場車站等交通樞紐樓以及交易會場等重要公共場所。
如果不需要支持MIMO,LTE-TDD的覆蓋方式與傳統網絡類似。LTE系統中引入了MIMO技術,能夠有效提高業務速率,這項技術將成為LTE-TDD室內分布業務的亮點,即讓用戶享受到高清視頻等更多的新型業務。因此在LTE-TDD的室內覆蓋中主要考慮MIMO技術的室內覆蓋實現。如果支持MIMO,就需要設置雙天線以及兩套射頻信號分配系統。13.4.1.1LTE系統MIMO室內分布覆蓋形式
圖13.4.1為單用戶MIMO室內分布系統的示意圖。
圖13.4.1LTE室內分布示意圖在系統設計方式上,采用BBU+RRU方式實現MIMO室內覆蓋,這種方式比傳統的室內覆蓋多了一條通道,需要對原有的分布系統進行修改,增加天線點和分布電纜,但是可以較好地實現雙通道2×2MIMO。采用這種方式可以增加小區吞吐量,同時用戶吞吐量理論上可以獲得雙倍提升。13.4.1.2LTE室內覆蓋與現有室內覆蓋系統的關系
LTE引入室內分布系統后,為了更好地提升網絡性能,需要使用MIMO雙流方式。在工程改造時,LTE的一路通道通過合路器的方式饋入現在的分布系統中,另外一路通過新建的方式來實現MIMO。天線的安裝建議兩路天線相距0.5m以上,以盡可能滿足空間不相關性的要求。如圖13.4.2所示,其中一路饋線先通過現有室分系統的合路器,與現有系統相合路,另外一路饋線則是增加建設的一路,兩路室內天線構成雙天線MIMO系統。
圖13.4.2兩路室內分布系統建設方案13.4.2TD-SCDMA與LTE-TDD之間同步/幀同步/對齊的共存分析
TD-SCDMA與LTE-TDD之間通過一定的幀同步方式可以徹底規避干擾,為了提高頻帶利用率,同頻段共存共站址情況下,建議通過時隙配置的選擇,實現TD-SCDMA與LTE-TDD同步,避免交叉時隙的出現,從而完全避免系統間的干擾。時隙配置方式:首先將RxtoTx切換點對齊,然后選擇LTE-TDD的特殊子幀配置,使得TD-SCDMA的GP落在LTE-TDD的GP時間段內,如圖13.4.3所示,即t1>0,且t2>0。滿足上述條件的TD-SCDMA與LTE-TDD共存時隙配置,如表13.4.1所示。
圖13.4.3滿足上述條件的TDSCDMA與LTETDD共存時隙配置
表13.4.1TD-SCDMA與LTE-TD
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