LTE与CDMA室分信源1：1合路可行性研究

2017-03-07施兆阳胡靖陈大明

移动通信 2016年22期

施兆阳　胡靖　陈大明

摘要：为了保障LTE室分覆盖需求，对LTE与CDMA室分信源1：1合路建设后的室内覆盖质量进行分析，通过对室内分布系统链路预算模型、设备功率、无线参数等多维度进行对比，给出了LTE与不同种类的CDMA室分信源1：1合路后的覆盖效果。当CDMA信源为宏站时，不能满足LTE覆盖需求；当CDMA信源为直放站时，能够满足LTE覆盖需求。

关键词：室内分布系统链路预算室分信源 1：1合路

1 引言

现阶段是LTE室分系统大规模建设期间，对于已建有CDMA室分系统，LTE室分建设主要采用与CDMA信源1：1合路的方式。此种方式是否能够满足LTE室内覆盖信号质量要求，业界并没有应用案例和经验可供参考，本文将对该方式的可行性进行研究。

2 室分系统链路预算模型分析

室分系统场强预测所使用的传播损耗模型为Keenan-Motley模型，公式如下：

Ploss=Ls+k×F+p×W+D×max（0，（d-db））（1）

其中，k为直达波穿透的楼层数，室分系统取0；F为楼层衰减因子，单位为dB；p为直达波穿透的墙壁数，室分系统取1；W为墙壁衰减因子，单位为dB；D为线性衰减因子，单位为dB/m；db为室内转折点，单位为m，典型值为65 m，由于室分系统d小于65 m，故D×max（0，（d-db））=0；Ls为自由空间损耗，公式如下：

Ls=32.45+20lgd+20lgf （2）

结合经验，公式（1）修正后为：

Ploss=Ls+W （3）

终端接收功率=天线口功率+天线

增益-自由空间损耗-遮挡损耗-快衰

落余量（4）

从上述公式可以得出，手机终端接收功率影响因素如图1所示：

3 CDMA网络室分信源输出功率分析

3.1 RRU、宏基站作室分信源输出功率计算分析

以CDMA网络（以下简称C网）基站语音和数据配置二载频为例，每载频功率配置20 W，开销信道总功率（导频、同步、寻呼信道功率）占比为系统设置值。阿朗设备1X导频功率占比15.1%，开销信道总功率占比21.9%；中兴设备1X导频功率占比17.8%，开销信道总功率占比32.2%。具体配置如表1所示。

3.2 直放站作室分信源输出功率计算分析

为节省投资以及阿朗设备的特点，安徽现网室分多使用直放站作远端信源。由于直放站自身功率受限，不能随主信源功率的增大而变大，一方面，为保证其工作在有效的线性区间内，满足后续主信源载频扩容的需要，需要对直放站的输出功率做一定的预留；另一方面，为防止宏基站底噪抬升，在直放站已预留功率的基础上再增加2 dB。具体功率预留的参考值如表2所示。

以C网基站语音和数据各配置二载频为例，为满足后期扩容覆盖不受影响，直放站最大输出功率共计预留4 dB，20 W直放站远端机最大输出功率为39 dBm，可计算出实际1X开销信道总功率为26.38 dBm，具体如表3所示。

4 LTE网络室分信源输出功率分析

4.1 RS功率

FDD LTE链路预算信源输出功率采用RS（Reference Signal，参考信号）功率，仪表测试时显示的信号强度值是RSRP（Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率）值。FDD LTE下行功率资源是基于时间和频率组成的最小单位RE（Resource Element，资源粒子），通过给不同的RE分配不同的功率，完成下行功率的分配。

4.2 功率关键参数PA&PB

PA：无参考信号的OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）符号上的PDSCH（Physical Downlink Shared Channel，物理下行共享信道）RE功率相对于参考信号RE功率的比值。UE检测下行信道的第一步就是检测和解码参考信号，为快速检测到参考信号，因此让参考信号功率相对其他信道功率增加一个固定的增量。

PB：有参考信号的OFDM符号上的PDSCH RE功率与无参考信号的OFDM符号上的PDSCH RE功率的比值，后台PB设置为比值的索引，不同的索引代表不同的比值。

为解决不同类别OFDM符号间总功率相当问题，将带参考信号的OFDM符号中数据RE功率降低。以现网频谱20 MHz带宽为例，信源RRU输出功率为20 W时，可计算出RS的功率如表4所示。

为了使得符号功率的利用率最大，建议室外站PA&PB配置为-3&1，单路室分PA&PB配置为0&0，双路室分PA&PB配置为-3&1。

5 CDMA网络与LTE网络室分链路预算

对比

5.1 影响链路预算的关键因素

（1）馈线损耗：频段越高，损耗就越大，每百米LTE网络（以下简称L网）比C网多损耗3～4 dB。在现网室分系统，直放站与天线口的距离为70 m，即L网比C网多损耗2～3 dB。

（2）无源器件损耗：800—2600 MHz损耗无差异。

（3）天线增益：针对全向吸顶、美化射灯天线，L網比C网增益要高3 dB；而对于其他天线，L网比C网增益要高1 dB。

（4）自由空间损耗：按现有室分状况，距离天线口10 m处，L网比C网多损耗6～7 dB。

（5）遮挡损耗：以砖混墙为例，L网比C网多损耗5～7 dB。

具体如表5所示。

5.2 链路预算对比

（1）LTE信源与C网20 W宏站信源1：1合路对比

以距离天线口10 m的CDMA边缘场强不小于-80 dBm为基准，馈线长度为70 m时，C网允许的馈线及器件最大损耗为44.1 dB。LTE与C网信源1：1合路时，天馈系统多损耗2 dB；当LTE信源为2.1 G 20 W或40 W RRU时，边缘场强分别为-115.9 dBm、-112.9 dBm，均不满足LTE边缘场强需大于-105 dBm的信号覆盖需求。具体如表6所示。

解决方案：合理利用LTE 2T2R端口的B端口（多3 dB增益）、增加信源设备功率或新增信源设备数量。

（2）LTE信源与C网20 W直放站信源1：1合路对比

假设直放站功率预留4 dB，以距离天线口10 m的CDMA边缘场强不小于-80 dBm为基准，馈线长度为70 m时，C网允许的馈线及器件最大损耗为34.1 dB。当LTE与C网信源1：1合路时，天馈系统多损耗2 dB；当LTE信源为2.1 G 20 W或40 W RRU时，LTE边缘场强分别为-105.9 dBm、-102.9 dBm，基本能满足LTE边缘场强大于-105 dBm的信号覆盖需求。具体如表7所示。

同理，当LTE信源2.1 G 40 W RRU与C网40 W直放站合路时，LTE边缘场强为-105.9 dBm，基本能满足LTE边缘场强大于-105 dBm的信号覆盖需求；当LTE信源2.1 G 40 W RRU与C网60 W直放站合路时，LTE边缘场强为-107.7 dBm，不满足LTE边缘场强大于-105 dBm的信号覆盖需求。

解决方案：合理利用LTE 2T2R端口的B端口（多3 dB增益）、增加信源设备功率或新增信源设备数量。

5.3 充分利用RRU设备A、B端口，单路馈线实现

双流效果

针对高层住宅小区楼宇，一般采用射灯对打方式覆盖，为充分利用RRU设备功率，A、B端口均作为信源设备使用。

住宅小区覆盖涉及多个RRU信源时，需合理规划设置PCI，避免模三干扰。为提升单用户速率，可采用同PCI技术以减少干扰。经实际测试发现，同一个PCI小区不同RRU的A、B端口重叠覆盖区域可实现双流效果，大大提升了下行平均速率。当后期容量受限时，再解除小区合并。住宅小区室分覆盖方案如图2所示：

5.4 LTE与CDMA室分合路测试对比

某办公楼共9层，安装一台40 W LTE RRU与40 W C网直放站信源1：1合路，选取9层对LTE与CDMA进行对比分析。设计图纸中C网天线口最小功率为-3.8 dBm，L网天线口最小功率为-14.1 dBm，根据链路预算公式可计算出边缘场强，具体如下：

CDMA边缘场强=天线口最小功率+天线增益-10m空间损耗-遮挡损耗-多路径损耗=-3.8dBm+2dBi-52dB-20dB-10dB=-83.8dBm

LTE边缘场强=天线口最小功率+天线增益-10m空间损耗-遮挡损耗-多路径损耗=-14.1dBm+5dBi-57.6dB-22dB-8dB=-96.7dBm

经实际对比测试可知，9层室内CDMA覆盖率达99.9%，平均Rx为-64.7 dBm；LTE覆盖率达99.9%，平均RSRP为-61.7 dBm，各项测试指标均满足覆盖需求。

6 结束语

本文通过对室内分布系统链路预算模型、设备功率、无线参数等多维度进行对比，得出LTE与不同种类CDMA室分信源1：1合路后的覆盖效果。当C网室分信源为宏站或RRU时，通过链路预算可知，LTE室分系统建设采用与C网信源1：1合路的方式不能满足LTE覆盖需求，需要适度增加信源数量，具体方案需根据链路预算的计算结果来确定；当C网室分信源多为20 W或40 W直放站时，LTE室分系统建设采用与C网信源1：1合路的方式能够满足LTE覆盖需求。为确保覆盖质量，安徽电信现网CDMA室分系统边缘场强远大于-80 dBm，为LTE与CDMA信源1：1合路创造了有利条件。

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