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1、TDLTE室内覆盖链路预算教程文件TD-LTE 室内覆盖链路预算1概述 11.1链路预算概述 11.2TD-LTE 网络概述 11.3TD-LTE 室内分布系统概述 12TD-LTE 室内覆盖组网方案介绍 22.1分布式系统 32.1.12G 传统方式 32.1.23G 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 42.4TD-LTE 室分系统的特点 53TD-LTE 室内无线传播模型 63.1空间的电磁波传播 63.2KEENAN-MOTLEY 室内传播模型 73.3ITU M.2135 模型 7

2、3.4ITU-R P.1238 模型 83.5各模型计算结果对比 84覆盖分析 84.1TD-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 124.2TD-LTE 覆盖指标 164.3链路预算 174.4TD-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 19概述1.1链路预算概述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

3、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。1.2TD-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-LTE 将支持传统无线通信系统无法比拟的高速

4、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 2.3GHz 和 2.5GHz 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。1.3TD-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

5、物的中间楼层，由于来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图 1-1 所示：肓区育层应区低屋昜肓号区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，因此，我们更期望在建筑物内采用室内

6、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。2TD-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+分布式系统2.微蜂窝+分布式系统3.直放站+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 ）的主流。对于一些特殊场景，比如隧道、

7、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2.12.1.12.1.2TD-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。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

8、同轴电缆、功分器、耦合器、电桥、天线等器件。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。3G 和 TD-LTE 主流方式该方式信号源为由 RRU（Radio Remote Unit ）和 BBU（Base Band Unit ）组成。 RRU 与 BBU 分别承担基站的射频处理部分和基带处

9、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，适应话务分布不均匀的场景，并且可以提高系统稳定 性。4.小型的

10、 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 示意图如图2-1所示：需要说明的是，对于办公环境和家庭环境的室

11、内覆盖，目前我们的主流解决方案依然 是 BBU+RRU 。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:900MHz1800MHz2100MH

12、z2400MHz1/2馈线6.9dB10.1dB11.3dB12.1dB7/8馈线3.9dB5.6dB6.3dB7.0dB天线口 1米处各频段空间传播损耗如下:1米900MHz1800MHz2100MHz2400MHz空间损耗31.1dB37.1dB38.4dB39.6dB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系统成为了 TD-LTE干扰分析最主要的对象。在工程设计 和建

13、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.下行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、Diversity。其中在理论上能使单用户最大吞吐量和小

14、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 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

15、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：Ploss =Gr+Gt+20log(4 R

16、 / )式中：Ross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。3.2Kee nan-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：Ross Rossim 20log d FAF 8（dB）其中：Ross :路径损耗（dB）；Poss1m :距天线1米处的路径衰减（dB）

17、，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。3.3ITU M.2135 模型可以采用ITU M.2135模型作为工作在 2.3GHz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。如图 3-1图 3-1 ITU M.2135 模型Seem ar io*21Path loss (dB)*-gKen In GHz and distance in mPShadowfading stdMa

18、pApplicability ranget antenna height default vilues*1PL = 16.9 loEict)+ 32-8 +5 = 33md如:s 3-5 m*-to-1-2.5 m*111.5+ 2Dlosi：(ID m=1）对于工作在1.82G频段，N的取值可参考错误!未找到引用源。表3-1 距离功率损耗系数取值住宅办公室商业场所N283022而阴影衰落余量估值，对于工作在 1.82G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 P.123

19、8模型和Keenan-Motley模型的计算结果相对接近。建议采用ITU-R P.1238模型用于TD-LTE室内空间损耗计算。表3-1 距离功率损耗系数取值距离（d）/米损耗值（PL）/dBITU-R P.1238 模型ITU M.2135 模型Keenan-Motley 模型139.24039.8560.351.859.11069.36267.41574.669.672.32078.37575.74覆盖分析4.1TD-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

20、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）CS12.2kCS64kPS64k系统参数业务速率bps12.2k64kPS64k扩频带宽MHz1.281.281.28发射端最大发射功率dBm24.0024.0024.00终端天线增益dBi0.000.000.00人体损耗dB3.000.000.00EiRPdBm21.0024.0024.00接收端热噪声功率谱密度dBm/Hz-173.98-173.98-173.98热噪声功率dBm-112.90-112.90-112.90接收机噪声系数dB3.503.

21、503.50接收机噪声功率dBm-109.40-109.40-109.40干扰余量dB1.001.001.00处理增益dB10.623.423.42Eb/NodB12.3214.429.52C/IdB1.7011.006.10接收机灵敏度dBm-106.70-97.40-102.30基站天线增益dBi3.003.003.00智能天线分集增益dB0.000.000.00馈线和接头损耗dB30.0030.0030.00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dB8.008.008.00阴影衰落余量dB8.008.008.00功控余量dB1.001.0

22、01.00切换对抗快衰落增益dB0.000.000.00切换对抗慢衰落增益dB0.000.000.00环境损耗附加值 FAFdB20.0020.0020.00储备总计dB29.0029.0029.00路损最大允许路损dB71.7065.4070.30项目单位TD-SCDMA (上行)CS12.2kCS64kPS64k覆盖覆盖半径m432137表4-2 TD-LTE上行共享信道TDD Configuration10.40LTE Link Budget - ULData RateKbps50010246941422UL Cha nnel Ban dwidthMHz20.020.0UL RB Tot

23、al Num100100Assumpti onNum. of Tx antenna11Num. of Rx antenna22Assig n Num of RB1010RB Spaci ngKHz180.00180.00UL Total Overhead Perce nt0.21570.2157CodeRate0.58330.5833Virtual Tbsize Per RB88.54181.34TXeUE maximum powerdBm24.0024.00Antenna gaindBi0.000.00Body LossdB0.000.00TX EIRP per occupied alloc

24、ati ondBm24.0024.00RXThermal no ise den sitydBm/Hz-174-174RX no ise figuredB3.003.00RX no ise powerdB-108.45-108.45RX antenna gaindBi3.003.00RX diversity gai ndB3.003.00In terfere nee MargindB1.001.00Rx TMA gai ndB0.000.00Rx Filter Loss + Cable LossdB30.0030.00Required SINRdB0.176.05Wan ted Signal M

25、ean Power (i nclud ing RF gai n & loss)dBm-83.27-77.40Extra LossesTDD Configuration10.40Pen etrati on LossdB20.0020.00Shadow Fadi ng margindB8.008.00Link BudgetdB79.2773.40103.2152.47Data Rate (RLC)Equal Data RateFrequecy Efficie ncy (b/Hz)FDD500500.000.0500TDD con figure。500300.000.0300TDD con figu

26、rel500200.000.0200TDD con figure2500100.000.0100TDD con figure3500150.000.0150TDD con figure4500100.000.0100TDD con figure550050.000.0050TDD con figure6500250.000.0250表4-3 TD-LTE上行控制信道LTE Link Budget - ULOverhead ChannelPUCCHPRACHPRACHUL Channel BandwidthMHz20.020.020.0UL RB Total Num100100100PUCCH

27、Format2b_ACK/NAC KFormat1Format4AssumptionNum. of Tx antenna111Num. of Rx antenna222Assign Num of RB166RB SpacingKHz180.00180.00180.00TXeUE maximum powerdBm24.0024.0024.00Antenna gaindBi0.000.000.00Body LossdB0.000.000.00TX EIRP per occupied allocationdBm24.0024.0024.00RXThermal noise densitydBm/H z-174-174-174LTE Link Budget - ULRX noise figuredB3.003.003.00RX