LTE覆盖半径详解原理计算.docx
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LTE覆盖半径详解原理计算
TD-LTE覆盖半径相关参数总结
影响覆盖半径的（除了用功控调整的）共有三种参数决定:
1、上下行转换时间（GP），2、preamble的接入格式（GT），3、PRACHcyclicshift；取三者最小值为覆盖半径。
配置对覆盖距离的影响
TD-LTE系统利用时间上的间隔完成双工转换，但为避免干扰，需预留一定的保护间隔（GP）。
GP的大小与系统覆盖距离有关，GP越大，覆盖距离也越大。
GP主要由传输时延和设备收发转换时延构成，即：
最大覆盖距离=传输时延*c
传输时延=（GP-T[Rx-Tx,Ue]）/2
其中c是光速。
T[Rx-Tx,Ue]为UE从下行接收到上行发送的转换时间，该值与输出功率的精确度有关，典型值是10μs～40μs，在本文中假定为20μs。
TD-LTE覆盖距离见表7（20μs计算得出）。
例子：
特殊子帧配置为0，即3:
10:
1，T[Rx-Tx,Ue]假定为20μs
最大覆盖距离={（GP-T[Rx-Tx,Ue]）/2}*C={[（1/14）*10-20/1000]/2}*0/1000/1000=米
DwPTS用于传输下行链路控制信令和下行数据，因此GP越大，则DwPTS越小，系统容量下降。
在系统设计中，常规CP的特殊子帧配置7即10:
2:
2是典型配置，该配置下理论覆盖距离达到，既能保证足够的覆盖距离，同时下行容量损失又有限。
扩展CP的特殊子帧配置0即3:
8:
1，覆盖距离可以达到97km，适合于海面和沙漠等超远距离覆盖场景。
表7TD-LTE特殊子帧配置及覆盖距离（20μs）
（T[Rx-Tx,Ue]为0计算得出）
2.随机接入突发信号格式对覆盖距离的影响
配置对覆盖距离的影响
OFDM技术能有效克服频域上自身的干扰问题，但是无法克服由于多径时延造成的符号间干扰（ISI）和子载波正交性破坏问题。
多径时延表现为信号经过无线信道后发生的较大时延及幅度衰减。
对此，在TD-LTE系统中，在每个OFDM符号之前加入循环前缀CP。
只要各径的多径时延与定时误差之和不超过CP长度，就能保证接收机积分区间内包含的各子载波在各径下的整数波形，从而消除多径带来的符号间干扰和子载波间的干扰（ICI）。
正常CP：
正常CP有7个OFDM符号，第1个OFDM符号的CP长度是μs，第2到第7个OFDM符号的CP长度是μs。
正常CP可以在的时延扩展范围内提供抗多径保护能力，适合于市区、郊区、农村以及小区半径小于5km的山区环境。
扩展CP：
扩展CP有6个OFDM符号，每个OFDM符号的CP长度均是μs。
扩展CP可以在10km的时延扩展范围内提供抗多径保护能力，适合于覆盖距离大于5km的山区环境以及需要超远距离覆盖的海面和沙漠等环境。
对覆盖距离的影响
在中定义了五种随机接入突发信号格式。
物理层随机接入突发信号由CP、前导序列Preamble、保护时间GT三部分组成，结构如图2所示：
图2随机接入突发信号格式
由于接入时隙需要克服上行链路的传播时延以及用户上行链路带来的干扰，因此需要在时隙设计中留出足够的保护时间，该保护时间即为GT。
GT长度决定了能够支持的接入半径：
小区覆盖距离=GT*c/2
其中c是光速。
随机接入前导信号格式和覆盖距离的对应关系如表3，
例子：
前导信号格式0，GT=2976Ts，基本时间单元Ts=1/（15000*2048），小区覆盖距离=2976*[1/（15000*2048）]*0/2=14531m
其中：
前导信号格式0，最大小区覆盖距离14km，适合于正常覆盖小区。
前导信号格式1，最大小区覆盖距离77km，适合于大的覆盖小区。
前导信号格式2，最大小区覆盖距离29km，前导信号重复1次，信号接收质量提高，适合于较大覆盖小区以及UE移动速度较快的场景。
前导信号格式3，最大小区覆盖距离107km，前导信号重复1次，信号接收质量提高，适合于海面和沙漠等超远距离覆盖。
前导信号格式4，是TD-LTE系统所特有的，它在特殊时隙中UpPTS里发射，最大小区覆盖距离，适合于室内和室外密集市区。
注明：
在preamble中的CP是保证在接收端可以进行频域检测，抵抗ISI；在进行前导传输时，由于没有建立上行同步，需要在preamble之后预留GT来避免对其他用户的干扰；预留的GT需要支持的传输半径为小区半径的两倍，GT的大小必须保证小区边缘用户获得下行帧定时之后，能够有足够多的时间提前发送；
（PRACHcyclicshift循环移位）与覆盖半径相关参数
PRACHcyclicshift是循环移位，主要用于前导序列的生成
Ncs与小区半径相关，下面是Ncs和小区半径
的关系参见如下公式：
（公式1）
其中，对于前导格式0-3，
，对于前导格式4，
；
对于前导格式0-3，
，对于前导格式4，
；
为最大多径时延扩展，是小区边缘UE对抗多径干扰的保护；
为光速；
基本时间单元Ts=1/（15000*2048）。
原则上，Ncs越大，小区半径越大，以下是根据公式1计算获得的前导格式0-3、前导格式4，Ncs数值及其对应的最大小区半径（假设
）关系表。
表5前导格式0~3时Ncs值与支持的最大小区半径
zeroCorrelationZoneConfig
Unrestrictedset
Restrictedset
小区
半径
小区半径
0
0
15
1
13
km
18
km
2
15
km
22
km
3
18
km
26
km
4
22
km
32
km
5
26
km
38
km
6
32
km
46
km
7
38
km
55
km
8
46
km
68
km
9
59
km
82
km
10
76
10km
100
km
11
93
km
128
km
12
119
km
158
km
13
167
23km
202
km
14
279
39km
237
km
15
419
59km
-
-
前导格式4Ncs值与支持的最大小区半径表２（考虑Tds=5us）
表6前导格式4时Ncs值与支持的最大小区半径
zeroCorrelationZoneConfig
小区半径
0
2
NA
1
4
NA
2
6
81m
3
8
369m
4
10
657m
5
12
945m
6
15
1376m
注：
最大扩展时延Tds暂时按照5us考虑，若后期有更合理的值，则再更新文档。
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