TD—LTE链路预算探讨

罗新军 刘丰

【摘要】 通过对TD-LTE覆盖范围的影响因素进行理论分析，采用TD-LTE链路预算模型对TD-LTE上下行业务信道和控制信道进行链路预算分析，选取合适的传播模型对小区覆盖范围进行评估。

【关键词】 TD-LTE 链路预算 RB配置 模型

一、概述

TD-LTE系统在物理层、空口协议、网络架构等方面采用了诸多关键技术用以提升网络性能；OFDM及MINO技术，链路自适应技术，支持多种灵活带宽配置，IP化、扁平化的系统网络架构，灵活的上下行时隙配比及特殊子帧配置等。

本文分析了TD-LTE技术特征对其网络覆盖的影响，综合考虑TD-LTE网络覆盖、容量与干扰的关系，采用更加科学的TD-LTE链路预算方法。

二、TD-LTE覆盖距离影响因素分析

在TD-LTE系统中影响系统覆盖性能的关键参数主要包括工作频段、天线类型、发射功率、频率复用、RB配置、CP配置、GP配置等。

TD-LTE的工作频段较之2G、3G频段高、空间传输衰减大，穿透能力差，影响其覆盖距离。

TD-LTE基于多天线MINO技术，采用SFBC发射分集及波束赋形可带来下行分集增益；接收分集提升上行链路接收增益。

在同等条件下，因下行发射功率是在整个系统带宽所有RB上均匀分配的， RB配置的增加，对覆盖影响不大；若UE已工作在最大发射功率下，RB配置增大会引起上行底噪抬升，基站上行覆盖性能下降。

频率复用系数越大，小区间干扰越小，覆盖半径增加，有助于改善覆盖性能。频率复用系数为3，即异频组网，影响覆盖性能的主要是系统功率；频率复用系数为1，即同频组网，影响覆盖性能的主要是C/I，干扰受限。

OFDM技术能有效对抗多径衰落及窄带干扰，但无法克服ICI及ISI；在每个OFDM符号之前引入CP，只要各径的多径时延与定时误差之和不超过CP长度，就能消除多径带来的ISI和ICI。正常CP和扩展CP分别可以在1.4km和5km的时延扩展范围内提供抗多径保护能力。

GP主要由传输时延和设备收发转换时延构成，一般设备收发转换时延是固定的，GP的设定值代表了系统可容忍的传输延时，决定了eNB到最远UE的距离，GP越大，覆盖距离越大。

三、TD-LTE链路预算模型

建立TD-LTE链路预算模型如公式（1）所示。

最大允许路径损耗=ERIP-余量-穿透损耗-人体损耗- 接收机灵敏度 （1）

其中：ERIP=设备最大发射功率-线缆损耗+天线增益；余量=阴影衰落余量+干扰余量；穿透损耗=墙体损耗；天线增益包括发射天线增益、接收天线增益及其他增益。

四、TD-LTE链路预算

由TD-LTE覆盖范围影响因素分析可知，对TD-LTE的链路预算需要确定相关区域的覆盖、容量、干扰需求及由此配置的相关关键参数。

4.1 链路预算关键参数

TD-LTE的链路预算关键参数主要包括：所要承载业务的边缘速率、宽带参数、天线数量及发射模式、收发信机参数、其他损耗等。

根据实际工程应用，对这些链路预算关键参数进行取定，进行链路预算分析。通常系统总带宽20MHz、RB总数100个、常规CP配置；基站采用2天线收发（分集增益、赋形增益）；目标SINR的取定限于满足一定边缘速率的用户需要。

4.2 上行链路预算

TD-LTE上行链路预算包括业务信道和控制信道的链路预算。

4.2.1 上行业务信道链路预算

对与上行链路预算相关关键参数进一步取定，通常UE的发射功率23dBm，人体损耗2dB，天线增益0dB，上行塔放增益3dB，插损和馈线损耗3dB，接收机噪声系数2dB，接收端多天线增益3dB，控制信道开销1dB，穿透损耗22dB，干扰余量4.5dB，阴影衰落余量7dB。

接收机底噪声功率=热噪声密度KT+带宽B+接收机噪声系数 （2）

带宽B =10lg（RB×180000）；

接收机灵敏度=接收机底噪声功率+ SINR-（上行接收天线增益+多天线增益+上行塔放增益-馈线损耗） （3）

根据公式（2）、（3）、（1）计算上行业务信道的链路预算（室内）值。当用户上行速率1Mbps， RB配置48个，SINR为-4.4dB时，值为115.43；当上行速率500kbps，用户RB配置48个，SINR为-6.3dB时，值为117.33；当上行速率250kbps，用户RB配置24个，SINR为-6.2dB时，值为120.24；当上行速率64kbps，用户RB配置6个，SINR为-5.5dB时，值为125.56。由此可知，上行链路预算接收机底噪声功率与业务本身的RB配置有关。

4.2.2上行控制信道链路预算

上行控制信道主要是指PUCCH信道，其RB配置为1，相关参数获取与业务信道基本同，由公式（2）、（3）、（1）可计算上行控制信道的链路预算值。在Format2格式下，SINR为-3.51dB，值为131.35；在Format2a格式下，SINR为-5.21dB，值为133.05；在Format2b格式下，SINR为-2.21dB，值为130.05。

4.3下行链路预算

TD-LTE下行链路预算包括业务信道和控制信道的链路预算。

4.3.1下行业务信道链路预算

对与下行链路预算相关关键参数进一步取定，基站发射功率46dBm，发射天线增益18dBi，线缆损耗2dB，UE噪声系数7dB，控制信道开销1dB，穿透损耗22dB，干扰余量4.5dB，阴影衰落余量7dB；

根据公式（2）、（3）、（1）可得下行业务信道的链路预算值。当用户下行速率2Mbps，RB配置48个，SINR为-4.75dB时，值为117.09；当下行速率1Mbps，RB配置48个，SINR为-4.4dB时，值为126.24；当下行速率250kbps，RB配置24个，SINR为--6.2dB时，值为128.04；当用户下行速率64kbps，RB配置6个，SINR为-5.5dB时，值为127.34。由此可知，下行链路业务信道的发射功率与RB配置有关。

4.3.2 下行控制信道链路预算

下行控制信道包括PBCH，PDCCH，PCFICH，PHICH等，其中PDCCH最大链路损耗= EIRP-接收机灵敏度-（干扰余量+穿墙损耗+阴影衰落余量）；通常PDCCH的RB配置84CCE，SINR为4.0dB，计算可得到PDCCH最大链路损耗为118.84。

4.4 TD-LTE覆盖距离预算

根据TD-LTE不同速率下的下行业务信道最大允许链路损耗值，按现场TD-LTE工作频段2.6GHz、基站天线挂高35米、UE有效高度1.5米，边缘覆盖概率78%，室内建筑物穿透损耗22dB，室外车体损耗8dB的取定，通过Cost-231.HaTa传播模型可以计算出小区的覆盖半径，室内最大覆盖距离380米，室外最大允许覆盖距离780米。

五、结语

TD-LTE网络特点决定了TD-LTE的链路预算更加复杂，本文通过对影响TD-LTE的覆盖距离的多种因素进行分析，根据无线网络环境、RB配置及各种参数的综合取定，对TD-LTE无线网络链路预算及覆盖距离预算进行路演和考证，明晰了TD-LTE网络链路预算需综合考量网络覆盖、网络容量、网络性能及建网成本等因素，以期对TD-LTE无线网络规划提供参考。

参 考 文 献

[1] 戴源，朱晨鸣.TD-LTE无线网络规划与设计[M].北京：人民邮电出版社，2012

[2] 韩斌.LTE链路预算研究[J].数据通信，2011：39-42

[3] 王映民，孙邵輝. TD-LTE技术原理与系统设计[M].北京：人民邮电出版社，2010