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FDD-LTE-P&O-B-CH-LTE链路预算 [兼容模式]


FDD-LTE链路预算
售后FDD-LTE-P&O-B级课程

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课程内容
n n n

FDD-LTE链路预算介绍 FDD-LTE上行链路预算 FDD-LTE下

行链路预算

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链路预算地位和作用
n

链路预算是覆盖规划的重要组成部分
覆盖目标 链路预算 最大允许路径损耗 传播模型 覆盖半径 覆盖规模

n

链路预算有助于理解各参数对网络的影响

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链路预算及其模型
n n

简单地说,链路预算是对一条通讯链路上的各种损耗和增益 的核算。 定义:通过对系统中前、反向信号传播途径中各种影响因素 的考察和分析,对系统的覆盖能力进行估计,获得保持一定 呼叫质量下链路所允许的最大传播损耗。
穿透损耗 阴影余量 线损 线损 UE功率 基站灵敏度
PA

天线增益

人体损耗

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FDD-LTE无线网络规划流程

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FDD-LTE链路预算的输入和输出

覆盖输入 ?需要覆盖的目标区域 ?基站覆盖边缘速率要求 ?室内覆盖的程度和穿透 ?损耗余量 网络信息 ?现网信息 ?LTE频段 ?LTE最大带宽

覆盖输出 链路预算 射频规划 ?小区半径 ?现有站点复用 ?基站数量

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FDD-LTE链路预算的需求

1

指定上行边缘速率要求

?上行小区半径 ?下行边缘速率

2

指定下行边缘速率要求

?下行小区半径 ?上行边缘速率

3

同时指定上、下行边缘速率

?上行小区半径 ?下行小区半径 ?受限链路和最终小区半径

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FDD-LTE链路预算模式

要求的边缘速率

小区半径

要求的小区半径

边缘速率

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课程内容
n n n

FDD-LTE链路预算介绍 FDD-LTE上行链路预算 FDD-LTE下行链路预算

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FDD-LTE上行链路预算方法
要求的 边缘速率
要求的 边缘速率 小区半径

分配的RB数 TBS& MCS MIMO 配置 SINR 接收机灵敏度 干扰余量 MAPL 小区半径 其他参数

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FDD-LTE上行链路分配的RB数

64kbps RB MCS 2 2

128kbps 4 1

256kbps 7 2

384kbps 8 3

512kbps 10 3

1024kbps 17 4

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FDD-LTE上行链路TBS
n n

TBS:Transport Block Size 对于给定的MCS和TBS可以对应不同的RB数。
TBS表

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FDD-LTE上行链路MCS
n n

MCS:Modulation & Coding Scheme 对应给定RB数,不同的TBS Index(ITBS)承载的TBS也不 同。

MCS表

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FDD-LTE上行链路TBS和MCS
512kbps 10 RB

MCS 3

25 20 15 10 5 0

MCS vs RB

512kpbs

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

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FDD-LTE上行链路SINR
n

SINR 目标值受以下因素影响:
l l l l l l l

eNode-B 设备性能 无线环境 (多径环境,终端移动速度) 接受分集 (默认2路分集,可选4路分集) 目标数据速率和服务质量(QoS) 调制编码方式(MCS) 最大允许的 HARQ 重传次数(上行最大4次) HARQ BLER target (默认10%)

n

SINR值通常是通过链路级仿真或实验室/外场测试 得到。

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FDD-LTE上行链路分配RB数

64kbps RB MCS SNR target(1*2)dB SNR target(1*4)dB 2 2 -0.3 -4.6

128kbps 4 1 -2.28 -6.1

256kbps 7 2 -2.38 -6.18

384kbps 8 3 -1.63 -5.46

512kbps 10 3 -1.79 -5.6

1024kbps 17 4 -1.19 -4.96

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FDD-LTE上行链路接收机灵敏度

接收机灵敏度=噪声功率+ 噪声系数 +SNR

当前小区信号 噪声系数 噪声功率

要求的 SNR

接收机灵敏度

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FDD-LTE上行链路热噪声
n n

热噪声功率谱密度=k*T 其中:
l l l

K:玻尔兹曼常数——1.381×10-23(J/K) T:绝对温度 (K) 假定 T=290K(17 ℃),热噪声功率谱密度 = - 174dBm/Hz 假定:带宽=20MHz ,有效带宽=18MHz 热噪声功率(dB)=-174dBm/Hz+10log(18×106) =-174+72.6=-101.4dBm

n

热噪声功率= 噪声功率谱密度*带宽
l l

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FDD-LTE上行链路接收机灵敏度

接收机灵敏度=噪声功率+ 噪声系数 +SNR

小区边缘速率 使用带宽 SINR 要求 eNode-B 噪声系数 噪声功率 eNode-B 灵敏度

kbps KHz dB dB dB dBm

512 1800 -1.79 3 -111.4 -110.2

256 1260 -2.38 3 -113.0 -112.4

128 720 -2.28 3 -115.4 -114.7

64 360 -0.30 3 -118.4 -115.7

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FDD-LTE上行链路MAPL(最大可用路径损耗) 分析

要求的接收信号
本小区信号 其他小区、 干扰信号 噪声 要求的 SINR

MAPL 要求的接收信号 小区半径

终端最大发射功率

MAPL= 最大发射功率 – 接收机灵敏度– 损耗 – 裕量 +增益

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FDD-LTE上行链路预算
要求的小区边缘速率

接收机灵敏度 上行干扰裕量

要求的 边缘速率

小区半径

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FDD-LTE上行链路干扰裕量

l干扰裕量是由于其他小区的干扰信号在热噪声基础上的噪声增加量。 lLTE链路预算中通常考虑干扰裕量为3dB

要求的接收信号

本小区信号

要求的SINR 干扰水平

其他小区干扰

干扰裕量

噪声

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FDD-LTE上行链路预算

eNode B 天线增益

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FDD-LTE上行链路预算
n

一般建议选择2路接收天线。

l天线增益大致为18dBi l水平半功率角约为65° l垂直半功率角约为7° l电下倾可以手动调整或通过RCU (Remote

基于工程经验

Control Unit)远端调整

l对于极化分集,密集市区、一般市区、和郊区选择交叉极化,乡村可以选择垂直极化。

在一些特殊覆盖的场景中,如高速公路、 铁路、超远覆盖等,可以采用半功率角更 窄,增益更高的天线,例如增益21dBi, 水平半功率角33°的天线。

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2路接收天线示例

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4路接收天线示例
方式1

方式2

方式3

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4路接收天线示例

方式2

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4路接收天线示例

方式3

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4天线配置
链路级仿真
● ● ●

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FDD-LTE上行链路预算

馈线及接头损耗

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馈线及接头损耗
每个接头的插入损耗 典型值是 0.05dB

接头 1/2 in Jumper 跳线

损耗小于 0.5dB

损耗与馈线长度有关

7/8in 馈线 光纤 假定: 7/8in 馈线 50m 1/2in 馈线 6m+4 个接头

700MHz:2dB 2.6GHz:4dB

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FDD-LTE上行链路预算

阴影裕量

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阴影裕量
n

小区边缘覆盖概率

? 1 p ( Em ) = e σ 2π

( Em ? E0 ) 2 2σ 2

Pcov_ cell _ border = P( Em > E0 ) = Where 2 erf ( x) = π

E ? E0 1 1 + erf ( m ) 2 2 σ 2 dt

t =0

∫e

x

?t 2

Em: 测量值 E0: 平均值 σ: 标准方差 Em-E0:阴影裕量

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阴影裕量
n

区域覆盖概率
1 U (γ ) = Pr(r ) × 2πr ? dr 2 ∫ π ×R 0
1 ? ab ? ? 1 ? 2ab ? 1 ? U (γ ) = Φ ? 2 × a + exp? 2 × × Φ ? × ? ? ? 2 b ? ? b ? 2 ?
R

(

)

a=

?γ 2 ×σ

b=

10 × m × log(e) 2 ×σ

n n n n

其中: U(r):区域覆盖概率 m:传播模型系数(e.g. m=3.52) R:小区半径

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阴影裕量

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阴影裕量

阴影标准 方差 区域覆盖 概率 边缘覆盖 概率 阴影裕量

10 dB 95% 87.7% 11.7 dB 90% 77. 7% 7.7 dB

8 dB 95% 86. 2% 8.7 dB 90% 75. 1% 5.4 dB

7 dB 95% 84. 9% 7.2 dB 90% 73. 3% 4.3 dB

6 dB 95% 83. 9% 5.9 dB 90% 70. 9% 3.3 dB

l密集市区、一般市区、郊区的标准方差取8dB l乡村和公路的标准方差取6dB

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FDD-LTE上行链路预算

切换增益

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切换增益
l切换增益可以减小阴影裕量的需求。 l切换增益和阴影衰落标准方差、覆盖概率、相邻小区阴影衰落的相关性、切换时长、

终端移动速度等有关。
l经过仿真分析典型的切换增益为 2~4dB。

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FDD-LTE上行链路预算

穿透损耗和人体损耗

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FDD-LTE上行链路预算
n

穿透损耗
无线环境 Dense Urban – Deep Indoor Urban - Indoor Suburban - Indoor Rural – In car 穿透损耗 (dB) 20 17 14 8

n

人体损耗
l l

VoIP业务:3dB 数据业务:0dB

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FDD-LTE上行链路预算

终端天线增益和发射功率

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FDD-LTE上行链路预算
MAPL= 最大发射功率 – 接收机灵敏度– 损耗 – 裕量 +增益

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10 11 12

MAPL=12-1-2+3-4+5-6+7-8-9-10+11 传播模型

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FDD-LTE上行链路传播模型
n

Cost231-Hata (1.5GHz~2.6GHz)
Path Loss (dB) = 46.3 + 33.9 x log (f) – 13.82 x log(hb)– a(hm) +[44.9 – 6.55 x log (hb)] x log (R) + Kc

n

Okumura-Hata(150 MHz to 1500 MHz )
Path Loss (dB) = 69.55 + 26.16 x log (f) – 13.82 x log(hb)– a(hm) +[44.9 – 6.55 x log (hb)] x log (R) + Kc
l l l l l l l

其中: Path Loss (dB) = K1+K2 × log (R) f = 频段( MHz ) hb =基站天线高度(m) hm =终端天线高度(m) , 1.5m is normal. R = 终端和基站间的距离(km) Kc = 环境校正因子 a(hm) :天线高度校正因子= (1.1 x log (f) –0.7) x hm - (1.56 x log (f) –0.8)

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FDD-LTE上行链路传播模型
n

Cost231-Hata
Path Loss (dB) = K1+K2 × log (R)

K1 = 46.3 + 33.9 x log (f) – 13.82 x log(hb)– a(hm)+ Kc K2 =[44.9 – 6.55 x log (hb)]
Cost231-Hata Dense Urben Urben Suburben Rural Frequency 2100 2100 2100 2100 AntHigh (m) 25 30 40 50 Kc 0 -3 -12 -20 K1 139.55 135.46 126.73 115.39 K2 35.74 35.22 34.41 33.77 a(hm) 0.049 0.049 0.049 0.049

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FDD-LTE上行链路传播模型
n

Okumura-Hata
Path Loss (dB) = K1+K2 × log (R)

K1 = 69.55 + 26.16 x log (f) – 13.82 x log(hb)– a(hm)+ Kc K2 =[44.9 – 6.55 x log (hb)]
Okumura-Hata Dense Urben Urben Suburben Rural Frequency 900 900 900 900 AntHigh(m) 25 30 40 50 Kc 0 -3 -12 -20 K1 127.498 123.403 112.677 103.337 K2 35.74 35.22 34.41 33.77 a(hm) 0.01588 0.01588 0.01588 0.01588

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FDD-LTE上行链路预算

站间距和覆盖面积

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小区半径和站间距
SOmin=2.60*R2 S3Sector=1.95*R2

R

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上行链路预算

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课程内容
n n n

FDD-LTE链路预算介绍 FDD-LTE上行链路预算 FDD-LTE下行链路预算

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FDD-LTE下行链路预算特点

115.5000E

115.5167E

q q q
38.8167N

q q q q q q q q q q q

q

q
38.8167N

q

q

q

q

38.8000N

q q
115.5000E

q q
115.5167E

q

小区边缘噪声 增加量 (dB)

38.8000N

假定: 邻区功率负荷: 50% 小区边缘G factor:3dB

密集市区小区半径(km)

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FDD-LTE下行链路预算特点
RxPowerAtCellEdge Interferenc AtCellEdge + NoisePower
Rx PowerServing Site
Adjacent Site

SINR AtCellEdge =

Define:

G=

∑ Rx Power
All

SINR AtCellEdge =

RxPowerAtCellEdge RxPowerAtCellEdge / G AtCellEdge + NoisePower

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FDD-LTE下行链路预算特点
RxPowerAtCellEdge RxPowerAtCellEdge / G AtCellEdge + NoisePower TxPowerEIRP / Pathloss AtCellEdge

SINR AtCellEdge =

SINR AtCellEdge =

TxPowerEIRP / (Pathloss AtCellEdge ? G AtCellEdge ) + NoisePower TxPowerEIRP ? (1 ? SINRT arg et G AtCellEdge ) SINRT arg et ? NoisePower

Pathloss AtCellEdge =

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FDD-LTE下行链路预算特点
n

考虑邻区功率负荷: X%

SINR AtCellEdge =

(TxPowerEIRP ? X %) (Pathloss AtCellEdge ? G AtCellEdge ) + NoisePower
TxPowerEIRP ? (1 ? SINRT arg et ? X % G AtCellEdge ) SINRT arg et ? NoisePower

TxPowerEIRP Pathloss AtCellEdge

Pathloss AtCellEdge =

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FDD-LTE下行链路预算特点
SINR AtCellEdge =

(TxPowerEIRP ? X %) (Pathloss AtCellEdge ? G AtCellEdge ) + NoisePower ( )

TxPowerEIRP Pathloss AtCellEdge

If (TxPowerEIRP ? X % ) Pathloss AtCellEdge ? G AtCellEdge >> NoisePower 无法实现的SINR
小区边缘SINR (dB)

SINR AtCellEdge =

G AtCellEdge X%

通过减小小区半径无法增加 小区边缘的SINR和速率
假定: 邻区功率负荷: 50% 小区边缘G factor:3dB

密集市区小区半径(km)
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FDD-LTE下行链路预算特点
SINR AtCellEdge =

(TxPowerEIRP ? X %) (Pathloss AtCellEdge ? G AtCellEdge ) + NoisePower

TxPowerEIRP Pathloss AtCellEdge

高功率不起作用 小区边缘SINR (dB)

高功率非常有用

密集市区小区半径(km)

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FDD-LTE下行链路预算模式

要求的小区半径

边缘速率

要求的边缘速率

小区半径

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FDD-LTE下行链路预算方法
要求的 小区半径

边缘速率 小区半径 其他参数 MIMO 配置 MAPL SINR MCS&TBS G factor 分配的RB数

小区边缘速率

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FDD-LTE下行链路预算
要求的小区半径

要求的 小区半径

边缘速率

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FDD-LTE下行链路预算
MIMO 配置 eNode B 发射功率 与上行相同 DL 阴影裕量

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FDD-LTE下行链路预算

邻区功率负荷

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FDD-LTE下行链路预算

小区边缘G factor

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FDD-LTE下行链路预算

小区边缘SINR

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FDD-LTE下行链路SINR

SINR AtCellEdge =

(TxPowerEIRP ? X %) (Pathloss AtCellEdge ? G AtCellEdge ) + NoisePower

TxPowerEIRP Pathloss AtCellEdge

假定: 邻区功率负荷: 50% 小区边缘G factor:3dB

小区边缘SINR (dB)

密集市区小区半径(km)

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FDD-LTE下行链路预算

小区边缘下行速率

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FDD-LTE下行链路预算
100 RB

MCS 5

Throughput= TBS/TTI*(1-BLER)

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下行链路预算

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FDD-LTE下行链路预算模式

要求的小区半径

边缘速率

要求的边缘速率

小区半径

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FDD-LTE下行链路预算方法
Pathloss AtCellEdge = TxPowerEIRP ? (1 ? SINRT arg et G AtCellEdge ) SINRT arg et ? NoisePower
要求的边缘速率 分配的RB数 TBS& MCS MIMO 配置 SINR MAPL 小区半径 其他参数

要求的 边缘速率

小区半径

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FDD-LTE下行链路预算
怎样获得分配的RB数?

要求的 边缘速率

小区半径

Pathloss AtCellEdge =

TxPowerEIRP ? (1 ? SINRT arg et G AtCellEdge ) SINRT arg et ? NoisePower

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