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LTE规划方法预研


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LTE 规划方法预研
【摘 要】 :本课题初步对 OFDMA、MIMO 等关键技术为基础的扁平化 LTE 系 统的规划方法进行预研,主要包括 LTE 关键技术、LTE 覆盖规划特点、频率复 用、小区覆盖分析、仿真等问题进行初步预研。

【关键词】 :OFDMA

MIMO LTE 覆盖 仿真

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一、 概述........................................................................................................................... 3 1.1 LTE 体系结构............................................................................................................................ 3 1.2 OFDMA ...................................................................................................................................... 5 1.3 MIMO 和智能天线 .................................................................................................................... 6 1.3.1 MIMO 技术 ............................................................................................................................. 6 1.3.2 智能天线................................................................................................................................. 7 二、 TD-LTE 系统覆盖规划特点 .................................................................................... 8 2.1 系统帧结构设计对覆盖性能的影响 ........................................................................................ 8 2.2 覆盖目标的定义的多样性 ........................................................................................................ 9 2.3 系统带宽和调制方式的多样性 .............................................................................................. 10 2.4 新技术带来的影响.................................................................................................................. 11 三、 频率复用................................................................................................................. 11 3.1 频率复用特性分析.................................................................................................................. 12 3.2 频率复用研究.......................................................................................................................... 14 3.2.1 频率复用方式一................................................................................................................... 14 3.2.2 频率复用方式二................................................................................................................... 15 3.2.3 频率复用方式三................................................................................................................... 16 3.2.4 频率复用方式四................................................................................................................... 17 3.2.5 频率复用方式五................................................................................................................... 18 3.2.6 频率复用方式六................................................................................................................... 19 3.2.7 总结....................................................................................................................................... 20 四、 TD-LTE 系统无线链路预算 .................................................................................. 21 4.1 带宽配置.................................................................................................................................. 21 4.2 功率.......................................................................................................................................... 22 4.3 天馈系统.................................................................................................................................. 22 4.4 MIMO 双流配置 ...................................................................................................................... 23 4.5 SINR 计算 ................................................................................................................................ 23 4.6 干扰余量:.............................................................................................................................. 24 4.7 RLC 层速率和 MAC 层速率 ................................................................................................... 24 4.8 DL/UL 信道开销 ...................................................................................................................... 24 4.9 TD LTE 上行链路预算: ....................................................................................................... 25 五、 仿真分析................................................................................................................. 26 5.1 仿真场景设置.......................................................................................................................... 26 5.2 路损模型.................................................................................................................................. 27 5.3 仿真参数设置.......................................................................................................................... 27 5.4 下行仿真.................................................................................................................................. 28 5.5 上行仿真.................................................................................................................................. 37

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一、

概述

1.1 LTE 体系结构 LTE 体系结构可以借助 SAE 体系结构来做详细描述。在 SAE 体系结构中, RNC 部分功能、GGSN、SGSN 节点将被融合为一个新的节点, 即分组核心网 演进 EPC 部分。这个新节点具有 GGSN、SGSN 节点和 RNC 的部分功能,如 下图所示由 MME 和 SAE gateway 两实体来分别完成 EPC 的控制面和用户面功 能。SAE 的整体网络结构如下图所示。

GERA N UTRA N

G b I u

GPRS

SGS N
S 3 S5

Core S S 4 S5
3GP Ancho P r IAS A

PCR F HS S

Rx +

7 S 6
SA Ancho E r

Evolved RAN

S 1

MM a E SAE gateway

b

S2 b ePD G WLAN Access NW

Evolved Packet Core

S2 a

Op .I Serv SG P (IMS . i ,PSS etc…) WLAN ,
3GPP IP Access

Trusted non 3GPP IP Access

图1

系统演进结构

LTE 在上图中考虑的是 RAN 演进部分也称为 E-UTRA,E-UTRA 包含唯一 的节点 eNB, 提供 E-UTRA 用户面 RLC/MAC/物理层协议的功能和控制面 RRC 协议的功能, E-UTRAN 的系统结构参见下图的 LTE E-UTRAN 系统结构图所示。

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MME/SAE gateway

MME/SAE gateway

EPC S1

X2
eNB

E-UTRAN
eNB

X2
eNB

X2

图2

E-UTRAN 结构

分组核心网 EPC 分为移动性管理实体 MME 和 SAE 接入网关两部分。上图 中各网元节点的功能划分如下: ? eNB 功能:

LTE 的 eNB 除了具有原来 NodeB 的功能之外,还承担了原来 RNC 的大部 分功能,包括有物理层功能(包括 HARQ) 、MAC 层功能(包括 ARQ 功能) 、 RRC 功能(包括无线资源控制功能) 、调度、无线接入许可控制、接入移动性管 理以及小区间的无线资源管理功能等。具体包括有: ? ? ? ? ? ? ? ? 无线资源管理:无线承载控制、无线接纳控制、连接移 动性控制、上下行链路的动态资源分配等功能。 IP 信头压缩和用户数据流的封装 UE 附着时选择 MME 路由用户面数据到 SAE 网关 寻呼消息的调度和传输 广播信息的调度和传输 用于移动和调度的测量和测量报告的配置

MME 功能 ? ? ? 分配寻呼消息给 eNB 安全控制 空闲状态的移动性控制

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? ? ?

SAE 承载控制 NAS 信令的加密和完整性保护

SAE 网关功能 ? ? 寻呼原因引起用户面分组的终止 支持 UE 的移动性切换用户面

从上图中可见,新的 LTE 架构中,没有了原有的 Iu 和 Iub 以及 Iur 接口,取 而代之的是新接口 S1 和 X2。 E-UTRAN 和 EPC 之间的功能划分图, 可以从 LTE 在 S1 接口的协议栈结构 图来描述,如下图所示黄色框内为逻辑节点,白色框内为控制面功能实体,蓝色 框内为无线协议层。
eNB Inter Cell RRM RB Control Connection Mobility Cont. Radio Admission Control eNB Measurement Configuration & Provision Dynamic Resource Allocation (Scheduler) RRC RLC MAC S1 PHY SAE Gateway Mobility Anchoring PDCP MME NAS Security Idle State Mobility Handling SAE Bearer Control

internet

E-UTRAN

EPC

图3

E-UTRAN 和 EPC 的功能划分

1.2 OFDMA LTE 的 下 行 采 用 OFDM 技 术 提 供 增 强 的 频 谱 效 率 和 能 力 , 上 行 基 于 SC-FDMA(单载波频分多址接入) 。OFDM 和 SC-FDMA 的子载波宽度确定为 15kHz,采用该参数值,可以兼顾系统效率和移动性。 LTE 上行采用的 SC-FDMA 具体采用 DFT-S-OFDM 技术来实现,该技术是 在 OFDM 的 IFFT 调制之前对信号进行 DFT 扩展, 这样系统发射的是时域信号, 从而可以避免 OFDM 系统发送频域信号带来的 PAPR 问题。

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DFT

Subcarrier Mapping

IFFT

CP insertion

为了减小信令开销并提高传输效率,3GPP 把传输时间间隔(TTI)一般规 定为 1ms。 LTE 要求单向传输延迟小于 5ms,这就要求系统采用很小的最小交织长度 TTI。通常建议采用 0.5ms 的子帧长度,此时一个 TTI 包含两个子帧。对于 TDD 技术, 由于 0.5ms 的子帧长度与 UMTS 中 TDD 技术的时隙长度不匹配, 进而造 成 TD-SCDMA 系统与 LTE 的 TDD 系统难以邻频共址而共存。所以定义基本的 子帧长度为 0.5ms,考虑与低码速率的 TDD(LCR-TDD,即 TD-SCDMA)系 统兼容时可以采用 0.675ms 的子帧长度。 系统可以动态调整 TTI, 以在支持其他 业务时,可以避免由于不必要的 IP 包分割造成额外的延迟与信令开销。 上、 下行系统分别将频率资源分为若干资源单元 (RU) 和物理资源块 (PRB) , RU 和 PRB 分别是上、下行资源的最小分配单位,大小同为 25 个子载波,由于 一个子载波宽度为 15kHz, 所以共 375kHz。 下行用户的数据以虚拟资源块 (VRB) 的形式发送,VRB 可以采用集中(localized)或分散(distributed)方式映射到 PRB 上。集中方式即占用若干相邻的 PRB,这种方式下,系统可以通过频域调 度获得多用户增益。分布方式即占用若干分散的 PRB,这种方式下,系统可以 获得频率分集增益。上行 RU 可以分为 LocalizedRU(LRU)和 DistributedRU (DRU) ,LRU 包含一组相邻的子载波,DRU 包含一组分散的子载波。为了保 持单载波信号格式,如果一个 UE 占用多个 LRU,这些 LRU 必须相邻;如果占 用多个 DRU,所有子载波必须等间隔。 1.3 MIMO 和智能天线 1.3.1 MIMO 技术 多天线技术可以有效的改善系统容量及其性能,而且还可以显著地提高网络 的覆盖范围和可靠性。在 LTE TDD 协议中,对下行 MIMO 技术做了阐述,主要 包括发送分集,空间复用。其中发送分集包括循环延迟分集(CDD)和分组空频码 (SFBC)两种。

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CDD 方式的好处在于实施简单、性能好而且不需要信息的反馈。在该方案 中, 第二个天线通道发送的信号是第一个天线通道信号的时延复本。通过适当的 编码和交织, 发射机可以在不了解任意信道状态的前提下,获得空间-频率分集 的好处 SFBC 方式的基本原理是将数据经过空频编码,然后编码数据分为多个支路 数据流, 分别经过多个发射天线同时发射出去。接收端的最大似然译码可以通过 把不同天线发射的数据得到更简单的实现形式, 利用的是空频码字矩阵的正交性 从而得到基于线性处理的最大似然译码算法。 这样空频编码同时利用频域和空间 两维来构造码字,能有效抵消衰落,提高功率效率。 空间复用即为通过基站的两个发送天线发送两组不同的编码数据流。这样, 可以把高速编码数据流分割为一组相对速率较低的数据流, 分别在不同的两天线, 对不同的数据流独立的编码、调制和发送,但是使用相同大频率和时隙。在接收 端使用空间均衡器分离两个信号,并且解调、译码,恢复出原信号。这样在信道 质量好的情况下,可以大大提高数据的传输速率。 LTE 最基本的多天线技术配置是下行采用双发双收的 2*2 天线配置,上行采 用单发双收的 1*2 天线配置,现阶段考虑的最高要求是下行链路 MIMO 和天线 分集支持四发四收的 4*4 的天线配置或者四发双收的 4*2 天线配置。 考虑的 MIMO 技术包括空间复用(SM) 、空分多址(SDMA) 、预编码 (Pre-coding) 、秩自适应(Rankadaptation) 、以及开环发射分集(STTD,主 要用于控制信令的传输) 。具体的技术仍在选择中尚未最终确定。 如果所有空分复用(SDM)数据流都用于一个 UE,则称为单用户(SU) MIMO,如果将多个 SDM 数据流用于多个 UE,则称为多用户(MU)MIMO。 小区侧的多发射天线的操作模式,即为 MIMO 模式,是指空间复用、 波束成型、 单数据流发射分集模式。MIMO 模式受限于 UE 的能力,例如接收天线的个数。

1.3.2 智能天线 智能天线是由多根天线阵元组成的天线阵列。通过调整各阵元信号的加权幅 度和相位来改变阵列方向的方向图,从而抑止干扰,提高信干比,实现天线和传 播环境与用户和基站之间的最佳匹配。

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智能天线最普遍的用途为波束赋形。由于用户通常分布在各个方向,加之无 线移动信道的多径效应,有用信号存在一定的空间分布。一方面,当基站接收信 号是, 来自各个用户的有用信号到达基站的方向可能不同,且信号与其到达角度 之间存在负责的依赖关系;另一方面,当基站发射信号时,可被用户有效接收的 也只是部分的信号。 波束赋形通过修改天线阵元的加权值,调整波束的方向图能 实现指向性的接收与发射。 这样,可以有效的提高基站接收机的灵敏度和发射机 的等效发射功率;降低系统的干扰,改进小区的覆盖,降低系统的成本。

二、

TD-LTE 系统覆盖规划特点

覆盖规划主要内容为:根据基本业务实现的目标需求,通过链路预算得出各 类型业务的覆盖半径和覆盖面积,再根据运营商的无线网络覆盖策略,得出在目 标覆盖区域内的基站需求数目。 由于无线信道环境的复杂性,LTE 系统标准的实际覆盖半径从几百米至几公 里不等。 在进行无线网络规划和设计时都需要进行链路预算以得到合理的无线覆 盖预测结果。 相比较于 TD-SCDMA 系统, 影响 LTE 覆盖的因素主要有以下几个 方面特色: 2.1 系统帧结构设计对覆盖性能的影响 TD-LTE 系统在通过链路预算进行覆盖规划设计时,需要考虑 TD-LTE 系统 的特性对于覆盖性能的影响。对于系统最大的覆盖范围,主要考虑到 TD-LTE 系 统的帧结构设计。 TD-LTE 系统和 TD-SCDMA 系统一样,在系统帧结构设计上都有特殊时隙 (或子帧)结构设计,特殊时隙中包括 DwPTS,UpPTS 和中间的保护间隔 GP。 TDD 系统的这种帧结构直接影响系统的最大覆盖半径。由于 TDD 的双工方式, TDD 系统的覆盖半径主要受限于上下行保护时隙的之间的保护间隔长度。 对于 TD-SCDMA 系统的帧结构, 支持的理论最大覆盖半径大约为 11 公里 (在 不考虑信道的时延弥散的影响的情况下) 。如果需要覆盖更大的小区半径,必然 需要牺牲一定的系统容量。 对于 TD-LTE 系统来说,特殊时隙内的 DwPTS 和 UpPTS 时间宽度是可配

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的,保护间隔 GP 的位置和时间长度也是可配的。相比采用固定保护间隔位置与 长度设计的 TD-SCDMA 系统,这样的系统帧结构设计更灵活,因此可以支持更 大的系统覆盖半径,最大可支持到 100 公里。 TDD 系统的帧结构设计决定了系统的最大覆盖距离, 而在实际的系统覆盖规 划中, 系统的覆盖半径更多的决定于系统发射电平及接收灵敏度。因此需要通过 链路预算的方法进行实际分析。 2.2 覆盖目标的定义的多样性 在 无线网络规划 的前期,需要确定网络的覆盖要求和覆盖质量。对于 TD-SCDMA 系统,有典型的业务规划需求,例如 CS64k。对于典型的业务,速 率目标是固定的, 最后计算得到的解调门限也是固定的,再由确定的解调门限通 过链路预算的方式,获得系统的覆盖半径。而对于 TD-LTE 系统,需要定义系统 实现的吞吐能力需求,典型无线环境(如密集市区)容忍的调制解调方式,干扰 容忍程度等,覆盖目标的定义比较丰富,可以采用如下覆盖指标: 1) 区域边缘用户速率 在对 TD-LTE 覆盖规划时,可以为边缘用户指定速率目标,即在覆盖区域的 边缘, 要求用户的数据业务满足某一特定速率的要求, 例如 64kbps, 128kbps, 甚至根据业务需要,在某些场景可以提出 512kbps 或 1Mbps 更高的速率目标。 只要不超过 TD-LTE 系统的实际峰值速率,TD-LTE 系统通过系统资源的分配与 配置就能满足用户不同的业务速率目标要求。 由此可见,相对于 TD-SCMDA 系统数据业务不同的是,TD-LTE 系统业务 速率目标的指定可以更加灵活。 2) 区域边缘用户频谱效率 除了边缘用户速率这一覆盖目标,TD-LTE 系统规划也可以采用用户的频谱 效率这一指标。 频谱效率定义为,通过一定距离传输的信息量与所用的频谱空间和有效传输 时间之比。 相对于用户的覆盖速率目标,频谱效率单位化了用户的传输时间资源 和频率资源。因为 TD-LTE 的速率可以通过系统资源配置来满足,而 TD-LTE 系 统资源是灵活可配的, 例如时间资源可以通过设置时隙切换点来调整上下行时隙 比例,频率资源可以通过资源分配算法来为用户配置带宽。因此,以频谱效率为

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覆盖目标,可根据系统配置算法机制,将频谱效率指标转换为用户的速率指标, 然后再通过用户的速率目标来规划覆盖。 3) 区域边缘用户调制编码方式 TD-LTE 系统支持多种调制方式,包括 QPSK,16QAM 和 64QAM,还支持 不同的编码速率。 调制编码方式及编码速率也可以作为覆盖目标。因为调整调制 编码方式与编码速率可以获得不同的用户频谱效率等级, 也就体现了覆盖区域的 用户速率等级。 调制编码方式不同,解调门限也不相同,进而直接影响接收机灵敏度要求, 导致覆盖范围发生改变。 2.3 系统带宽和调制方式的多样性 TD-LTE 系统进行覆盖规划时,对于边缘用户有确定的覆盖速率目标,这时 需要选择适合的用户带宽和调制编码方式组合。 TD-LTE 系统规范定义了 6 种带宽,如下:
信道带宽 (MHz) 传输带宽(RB) 1.4 6 3 15 5 25 10 50 15 75 20 100

其中, 表示系统可调度的频率资源单位组, 个 RB 由 12 个子载波组成。 RB 1 系统带宽配置,直接决定小区的理论峰值速率。在小区服务中,系统需要对用户 分配带宽资源, 用户带宽直接影响用户的数据速率。用户带宽分配由两个因素决 定,一是激活用户数目,二是资源分配算法(如正比公平,轮循等)。 TD-LTE 系统支持多种调制方式,包括 QPSK,16QAM 和 64QAM,支持不 同的编码速率。 TD-LTE 系统采用自适应调制编码方式, 根据信道质量指示(CQI) 来选择合适的调制方式,调制编码方式直接影响用户的数据速率。 选择的调制等级越低,系统要求的 SINR 解调门限越低,对系统接收机灵敏 度要求越宽容,这样可支持越大的小区覆盖半径。反之,选择较高的调制等级会 缩小覆盖半径。 但是并非调制等级越低对系统覆盖性能影响越好,实际上,在进行覆盖规划 时,边缘用户都有确定的覆盖速率目标,如果考虑较低等级的调制方式,就需要 增加较多的用户带宽。因为调制等级越低,单位符号可承载的比特数越少,只有 增加可用带宽, 才能满足确定的速率目标。而带宽的增加的一个直接的影响就是 导致接收机底噪水平升高,灵敏度降低,这又使得小区覆盖半径有缩小的趋势。

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所以,TD-LTE 在进行覆盖规划时,需要选择适合的用户带宽和调制编码方 式组合。当载波带宽一定时,64QAM-3/4 调制方式下的基站接收机灵敏度比 QPSK 调制方式下的灵敏度低; 当调制方式一定时, 调度到较多带宽下的基站接 收机噪底较高,灵敏度比较少带宽下的灵敏度低。 TD-LTE 系统支持多种编码调制方式与编码速率的组合。在覆盖区域内的实 际应用中,TD-LTE 采用 AMC(自适应调制编码) ,以保证在覆盖区域内的用户 能够根据无线环境的不同选择合适的调制方式,从而成功实现业务接入。 2.4 新技术带来的影响 TD-LTE 系统与 TD-SCDMA 系统都是时分双工系统,不同的是 TD-LTE 系 统 是 基 于 OFDM/OFDMA 技 术 , TD-SCDMA 系 统 基 于 CDMA 技 术 。 OFDM/OFDMA 技术与 CDMA 技术相比,具有频谱效率高、带宽扩展性强、频 域资源分配方便、 有利于改善射频功率峰均比的优点,同时也具有抗多径衰落和 易与 MIMO 技术联合运用的优点。射频功率峰均比的改善,既可舒缓射频设备 设计压力,又能够减小对邻近链路的干扰。 TD-LTE 系统关键技术总还有基于 MIMO 和智能天线的多天线的技术。智能 天线技术作为 TDD 模式的一个特征,不仅仅在 TD-SCDMA 系统,在 TD-LTE 系统当中是也是非常重要的技术,因为频段的不断提高,速率的逐渐提高,对发 射天线功率的要求不可避免的, 为了系统能够在将来实际的环境当中的架设和应 用,智能天线的技术被认为是一个必要的技术。MIMO 技术通过多天线提供不同 的传输能力,提供空间复用的增益,对于需要覆盖的室内用户群而言很有意义。 三、 频率复用

对于 TD-LTE 在网络规划中频率的应用,一般认为初期应部署 20MHz 的系 统带宽,并在未来可以扩充到更高带宽。 TD-LTE 系 统 是 基 于 OFDM 或 OFDMA 多 载 波 调 制 技 术 的 系 统 , 与 TD-SCDMA 系统通过码字来区分用户,让用户共享载频资源的机制不同, TD-LTE 系统通过时间或频率子带来区分用户。TD-LTE 系统的频率规划需要考 虑到如何合理分配和复用有限的频段, 解决减少小区间的干扰这一主要干扰问题。

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3.1 频率复用特性分析 网络拓扑模型中,以共站址的 3 个扇区为一簇,一个簇结构中的三个扇区工 作于同一系统带宽下,可以采用频率复用系数为 1 和 3 两种频率复用方法。频 率复用系数为 1, 即表示一个簇结构中的三个扇区共同使用该系统带宽下所有子 载波资源。服务小区与相邻小区之间同频。 而频率复用系数为 3,表示将该系统带宽分为不重叠的三组,分别由一个簇 结构中的三个扇区分别调度使用。即服务小区与相邻小区之间保持异频。如下图 所示

调度使用第一组子带的扇区 调度使用第二组子带的扇区 调度使用第三组子带的扇区

频率复用系数 3

同频组网的优势: (1)频谱利用率最高,节约频率资源 TD-LTE 系统采用时分双工工作方式,无需成对的上下行频段,而且无需上 下行载波之间的保护隔离频率。 采用同频组网能在最大程度上发挥 TD-LTE 系统 频谱利用率高的优势,节省运营商频率资源支出费用。 (2)简化频率规划 在网络设计、建设、扩容时频率规划非常简单。 (3) 具有更高的小区峰值速率 同频组网,相对于异频组网,由于每个扇区可调度全部系统带宽内的频率资 源,因此可以获得更高的小区峰值速率,理论上,频率复用系数为 1 时,小区峰 值速率是频率复用系数为 3 时的 3 倍。 TD-LTE 系统同频组网还有在实现上需要考虑组网系统的干扰问题。首先是

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小区内的干扰的问题, 现在已有的成熟的技术, 小区内的干扰可以通过无线接入、 有线接入的成熟技术, 比较成功地消除或者避免。 另外一个是小区间的干扰问题, 这在以前的系统里面, 也没有得到充分的验证和成功地解决的。我们可以通过多 种途经,去处理小区间的干扰问题,例如通过多小区的协调和避免,通过随机化 白化干扰,可以通过消除技术,消除不同小区之间的干扰。也可以通过频率、时 间域的扩展,来提供干扰、协调和消除的能力。 异频组网的优势: 异频组网引发的干扰相对较小。 TD-LTE 系统在本小区内不存在同频干扰,干扰主要来自于使用相同频率的 邻小区。 异频组网在服务小区与最相邻的小区之间保持异频,通过空间传播距离 隔离同频小区,做到尽可能的降低了同频干扰。 频率复用系数为 1 和 3 时, 比较一下 TD-LTE 系统的 C/I 能力, 如下图所示:

极限 C/I 分布

如图可见,通过异频组网的方式,相对于同频组网,小区载干比 C/I 能力得 到了很大提高。这意味着: 1)同样覆盖的面积下,用户通信质量比较稳定,在获得同样频率资源单位

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的情况下,用户有更高的传输速率。同时,覆盖区域的边缘用户的峰值速率可获 得提高。 2)覆盖范围相对较大 基于 C/I 能力的提高,基于边缘用户速率的提升,可使基站覆盖范围较大, 相对节省网络投资。 总体来说,TD-LTE 系统都具有频率利用率高、容量大、承载能力强,通信 质量高的优势。 通常情况下,在频率资源支持的情况下,建议室内覆盖与室外覆盖尽量采用 异频组网方式。采用异频可减少干扰,降低规划和优化工作量,同时室内外可设 置不同上下行切换点,满足不同业务要求。 3.2 频率复用研究 以 OFDMA 技术为基础的 LTE 系统的空中接口没有使用扩频技术,由此, 信道编码技术所产生的处理增益相对较小,降低了小区边缘的干扰消除能力。为 了提高 LTE 系统容量而必须要采取的有效的频率复用技术,所以 LTE 系统中干 扰协调的手段之一就是频率复用技术,一种好的频率复用方式可以使 LTE 系统 达到最佳性能。 综合目前 LTE 系统中推荐使用的各种频率资源分配技术, 小区间的频率干扰 协调管理及频率复用的方式可以是静态的、半静态以及动态的。由于需要大量的 信号处理和复杂的调度管理, 动态协调管理技术在实际网络中一般不用。在 LTE 系统的外场应用中, 静态和半静态的协调管理是常用的频率与干扰优化技术。这 里讨论的小区间资源分配主要是指频率资源的分配。 LTE 系统中频率复用的方式 主要有以下几种: 3.2.1 频率复用方式一 在此方案中,每个小区中的子载波被分为两组.一组称为主子载波,另一组 称为辅子载波。 主子载波可以在全部小区范围内使用,而辅子载波只可以使用在 小区的中心区域(见图 1)。这样要求子载波的分配方式使得相邻小区边界使用的 子载波均应相互正交, 使用相同频率子载波的用户距离足够远.从而有效地避免 或减小相邻小区在边缘的用户的同频干扰。对于小区中心的用户.由于其本身距

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离基站较近.且收到外小区的干扰较小,所以可以采用比较低的功率进行传输, 而对于小区边缘的用户则恰好相反。所以一般情况下,主子载波允许的最大发射 功率比辅子载波允许的最大发射功率高。在功率谱密度一定的情况下,分配给主 子载波更多的功率意味着为主子载波分配了更宽的带宽. 辅子载波与主子载波的 发射功率比可在 0 到 1 之间进行调整,对应的有效频率复用系数则从 3 到 1 间 变化。当 Power Radio=0 时,相当于频率复用因子为 3 的小区复用;当 Power Radio=1 时, 相当于频率复用因子为 1 的小区复用; Power Radio 的大小可以基 于业务分布的变化进行动态调整。

图 1:频率复用方式一

通过调整辅子载波和主子载波的功率比,软频率复用可以适应每个小区的业 务分布变化。 当高业务量发生在小区边缘时,功率比设定为相对较小的值来获得 较高的小区边缘吞吐量;相反,当业务量主要集中在小区内部时.可以设置较大 的功率比。 3.2.2 频率复用方式二 方式二中,只有一部分子载波用于小区边缘用户,该部分子载波可采用全功 率发射并且相邻小区间的载波是正交的,从而避免绝大部分干扰的产生。而小区 中心的用户可以使用全部带宽载波,但对收发的功率有一定限制,从而即使同一 载波被复用也不会产生太多的 ICI 干扰。

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小区中心的用户可以 使用全部带宽载波

2 7 1 6 5 4 3

小区边缘用户只能 使用部分子载波

图 2:频率复用方式二

上述两种方式都比较简单, 所以在 LTE 系统中常用作半静态资源分配方式的 基础。然而,这两种方式也有着明显的问题:首先,对于小区边缘用户来说频率 利用率不高,通常只有 1/3。其次,不能够随着系统负载变化而变化,如果网络 负载发生变化,这个方式就不是最佳的了。

3.2.3 频率复用方式三 方式三将整个频域资源 S 在系统初始化阶段被分割为 N (考虑到系统的完全 覆盖,N=7 或 N=9)个互不相交的子集 Sn(n=1,2,…,N) ,每一个 Sn 与一 个扇区 Cn 相对应,所有扇区都被划分为内、外两层。对于内层的移动终端,被 分配到的传输子载波可以是集合 S 的任何一个子集合。而对于外层区域的移动 终端,以扇区 C1 为考察对象,当扇区 C6 内有一个移动终端(下图中的 T1)运 动到扇区边缘区域靠近扇区 C1 时,扇区 C6 将只会在集合 S1 中分配相应资源 给该终端传输数据。与扇区 C1 相邻的其他扇区(如 C2、C3、C4、C5、C7、 ) 的情况也是如此。 这也就是说对于每一个扇区,处在其边缘区域的用户只可能分 配整个系统资源的一部分, 这样可以确保分别处于两个相邻扇区的边缘区域的用 户所分配到的频域资源不会相交,从而可以在一定程度上减轻小区间的干扰。在 这种方案中,扇区的内层区域频率复用因子为 1,外层频率复用因子为 N,表示 为 Fn。每个小区分配一个子载波集 Fn,以供接近本小区但归属于邻小区的用户 使用。这样,对于一个接近本小区但不归属本小区的用户,分将会配一个不同于 本小区边缘用户所使用的子载波集。在下图中,将小区 Cn 简单的标识为 n 。例

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如,如果终端 T1 按照绿色箭头所示接近小区 1 时,其所用的频率资源就会从子 载波集 F1 中进行分配。这样,在小区中心(内环)区域,所有的载波都互不干 扰。 这种由于网络规划以及仅在小区边缘区域考虑的干扰协调机制将会导致频率 可用性只是轻微降低。 这种灵活的频率分配方式是要依靠终端的协助来实现的,终端需要向所当前 服务的基站报告其所能接收到的其他基站的信息以及哪个基站信号是最强的。 其 实就是依据传统的小区切换算法,而不需要引进额外的信令。

_ 3

_ 2 _ 1
5 1 6 1 T1 21 7 1

Node-B
_ 4 _ 9
1 4

1 3

_ 7

_ 5

_ 6

Target cell

_ 8

图 3:频率复用方式三

3.2.4 频率复用方式四 图 4 表示了频率复用方式四。整个工作频段被分为 N 个子波段,其中 X 子 波段服务于小区边缘用户,其余的 N-3X 个子波段服务于小区中心用户。服务于 小区边缘的 X 子波段与相邻小区之间是正交的,而服务于小区中心用户的 N-3X 子波段可以用于所有小区。 小区边缘用户使用的频率会根据小区负载的变化而变 化,也就是说,如果有多于一个子波段被用于小区边缘用户,则服务于小区中心 用户的子波段就要相应地减少 3 个。 通常会根据终端的位置信息 (接收相邻小区 功率与接收本小区功率的比值)来分配终端具体使用哪个子载波组。

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图 4:频率复用方式四

与其他上述讨论的方式比较,方式四有两个主要的不同点。首先,在方式四 中只有一部分频率用于小区的中心区域, 而在方式二中是整个频率都在小区的中 心区域使用。 其次, 服务于小区边缘的频率的复用系数可以根据当前小区负载情 况进行调整。 但是方式四的的缺点是频率利用率不高,特别是小区中心用户可用 的频率显著减少。

3.2.5 频率复用方式五 方式五是基于优先级的资源分配。在相邻小区中,对于不同的频率块赋予不 同的优先级。 该方法将整个频段分成多个子波段,每个小区的各个子波段的分配被赋予不 同的优先级, 每个具有较高优先级的子波段将被分配给具有较高的发射功率的终 端,如图 5(a)所示。子波段分配优先级的原则是,那就是尽量使相邻小区间 采用高功率传输的重叠区的配置最小化, 另外也可以将多个的子波段赋予同样的 优先级。 图 5(b)所表示的是,当每个小区的负载是 1/3 时,3 个小区间的干扰在理想 的情况下可以很好的避免。图 5(c)所表示的是,当每个小区的负载为 2/3 时的资 源分配情况。 在这种情况下, 个小区间的频域的重叠分配是不可避免的。 3 但是, 此时 3 个小区并不是同时使用同一个子波段,所以避免了干扰情形最坏的情况。

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(a) 子波段分段与频域按优先级进行分配示例

(b) 小区负载为 1/3 时的频域分 配示例

(c) 小区负载为 1/3 时的频域分 配示例

图 5:频率复用方式五

3.2.6 频率复用方式六 方式四方案中考虑了在小区边缘和小区中心区域的话务负载变化的情况,但 没有考虑相邻小区间的吞吐量要求。 方式六在方式一和方式二的基础上提出了一 个半静态的频率复用方式。 不同于纯粹的静态配置方式,在方式六中,频率子波段的分配数量取决于 小区边缘的负载情况。 如果此时相邻小区在边缘处也有类似的传输速率要求,整 个频率资源将会被平分为三份,每个小区使用 1/3 的频率资源;如果其中一个小 区的速率要求低于其相邻小区的边缘速率要求, 则后者可以在边缘区域使用多于 1/3 的频率资源。这样,既可以保证频率资源得到有效地利用,同时还避免了对

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小区边缘终端的过度干扰。 图 6 介绍了这种预留频率子波段的半静态频率协调的分配原理,图中相邻小 区为不同小区边缘终端的资源调度配置了不同的预留子波段。例如,在初始的无 线网络的预留频率资源配置期间, 小区 1 边缘的负载大于相邻小区的负载, 此时 小区 1 就会被分配最多的子波段数;小区 3、5、7 的边缘的网络负载为平均水 平,所以它们所分配得子波段数量就会相对少一点;而小区 2、4、6 则由于边 缘负载最低而被分配了最少数量的子波段。 在下一次无线网络的预留频率资源配置期间,小区 2、4、6 在小区边缘处网 络负载水平最高, 从而相应的分配了最多的子波段数。 小区 1 有着中等的网络负 载水平,而小区 3、5、7 在小区边缘负载最小,所以各小区也会相应地分配不 同数量的子波段。
TTI 1 Cell 2 Cell 1 Cell 3 Cell 4 . . . Cell 2 Cell 3 Cell 4 Cell 5 Cell 6 Cell 7 Cell 5 Cell 6 Cell 7

TTI M

Cell 1

图 6:频率复用方式六

3.2.7 总结 不同频率复用方式将会影响 LTE 系统的频谱效率及网络容量。 不同频率复用 方式对频谱效率的影响是有区别的。从上述六种频率复用方式来看,半静态的频 率协调管理机制将是 LTE 系统中的主要采用的频率复用方式。这种频率复用方 式主要特点如下: ? ? 小区中心区域频率复用系数为 1,即小区中心的用户占用整个系统带宽; 小区边缘区域频率复用系数随着网络负载情况动态进行调整,平均频率 复用系数为 1/3; ? 小区不同区域其允许的终端发射功率会有所不同,边缘区域允许终端以 更高的发射功率来传输数据。

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四、

TD-LTE 系统无线链路预算

无线网络的规划在通过仿真来进行细化之前,一般需要链路预算来对系统覆 盖性能进行初步的估计, 链路预算的主要目的就是根据一定的边缘用户的覆盖速 率目标要求,求得系统覆盖半径。 链路预算的覆盖目标如果以边缘用户的频谱效率的形式给出,同时需要考虑 系统实际的频率资源配置算法, 确认用户的有效带宽,然后转换为边缘用户的速 率目标。 根据边缘用户的速率目标,借寻找合适的调制编码方式与频率资源配置的合 理组合。由于用户处于覆盖边缘,载干比较低,因此在选择组合时,首先考虑采 用较低等级的调制编码方式, 然后通过配置足够的频率资源来满足边缘用户的速 率目标。 链路预算需要有链路仿真支持,在获得调制编码方式与频率资源配置的组合 之后,链路仿真将提供用户 SINR 与链路 BLER(误块率)的仿真曲线,根据边 缘用户覆盖质量要求的 BLER 目标,从曲线上获取用户 SINR,此为链路预算覆 盖对于边缘用户的信噪比要求。在链路仿真时,信道条件,HARQ 模型,等应 该与应用场景相匹配。 链路预算需要从系统仿真中获取不同场景下的用户路损评估值 C/I 的分布, 由曲线可以获用户边缘的峰值速率, 也可以按照边缘覆盖要求获取边缘用户的极 限 C/I。系统仿真还提供不同资源调度算法下边缘用户对资源占用的概率分布。 根据链路仿真的 SINR 结果和系统仿真的边缘用户极限 C/I 结果可获取系统 覆盖的 SNR 要求,根据系统接收机噪声的计算,获得系统接收机灵敏度要求。 然后在设定好的功率和无线环境传播模型的基础上,最后求出系统的覆盖半径。 除了业务信道的覆盖要求,公共控制信道的覆盖要求也应当受到重视,如果 公共信道的覆盖性能得不到保证,边缘用户的反馈信息得不到正确的接收,将严 重的影响边缘用户的速率和系统性能。 4.1 带宽配置 根据 3GPP 协议, LTE TDD 可能采用以下不同的带宽配置 (1.4MHz、 3MHz 配置不常用,忽略) :

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5MHz 资源块(RB)数目 25

10MHz 50

15MHz 75

20MHz 100

每个 RB 块是由 7 个 OFDM 符号和 12 个子载波构成, 每个子载波是 15KHz, 因此每个 RB 块是 180KHZ 的带宽。1MHz 有五个 RB 为每个业务可以指定它分配到的 RB 数目。在速率固定情况下,分配的 RB 数目越多,则每个 RB 上承载的速率越小,进而对 SINR 需求较小,能够覆盖更 远的范围。 4.2 功率 小区功放配置为在 10MHz 带宽下,43~46dBm。LTE 与 WiMAX 都是多载 波系统,但是功率分配有所不同。WiMAX 是增加一个发送天线,就增加一份功 率。而当 LTE 增加天线,就在所有天线中分享功率。另外,对于每个业务可以 分配不同的 RB 数目,例如对 64kbps 业务可以分配 2~3RB,则计算这个业务 的功率时候,假设所有 DL 功率是均分在所有 RB 上的,该业务得到功率与其占 用的 RB 数目成正比。 但是对于上行, 则是所有 eUe 发送功率都给所占用的 RB。 这一点上,上行和下行是不同的,原因在于下行功率是所有用户共享的,上行功 率是用户独占的。 4.3 天馈系统 下行可以配置为 eNodeB 1 发、2 发、4 发。eUe 配置为 1 收、2 收、4 收。 并且可以把下行配置为 MIMO 双流方式。 如果 MIMO 双流模式是无效的, eNodeB 可采用 SFBC 方式, 则 存在 SFBC 增益,如大 eNodeB 为 1 发,则 SFBC 增益为 0;如 eNodeB 为 2 发,则 SFBC 增益为 2 dB;如 eNodeB 为 4 发,则 SFBC 增益为 3.5dB; 如果 MIMO 双流模式是有效的,则 eNodeB 无法采用 SFBC 方式,不存在 SFBC 增益,无论是几天线配置,其 SFBC 增益均为 0dB。 无论 MIMO 双流模式是否有效,则 eUe 可采用接收分集方式,存在接收分 集增益,如 eUe 为 1 收,则接收分集增益为 0;如 eUe 为 2 收,则接收分集增 益为 3dB;如 eUe 为 4 收,则接收分集增益为 5dB; 上行可以配置为 eUe 1 发、2 发、4 发。eNodeB 配置为 1 收、2 收、4 收。

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由于目前协议正不支持上行 MIMO 和 SFBC, 因此无论上行 eUe 配置几根天线, 都不存在发送分集增益。 eNodeB 接收分集增益与接收天线数目有关, eNodeB 如 为 1 收,则接收分集增益为 0;如 eNodeB 为 2 收,则接收分集增益为 3dB;如 eNodeB 为 4 收,则接收分集增益为 5dB; 4.4 MIMO 双流配置 在 LTE 最新协议中, 只有下行可以采用 MIMO 双流配置, 即空分复用 (MIMO SCM)当 MIMO double-stream enable 后, RLC 的速率折算为 1.5~1.8 倍, 。 将 对此数据流大小进行链路预算,即可得到双流下的覆盖效果。 一般情况下,小区边缘采用 MIMO 双流模式,并非最好选择。在小区边缘, 通常采用 Tx diversity 的方式发送。

4.5 SINR 计算 SINR 计算是 LTE 链路预算的关键。LTE UL/DL 采用相同的链路仿真结果, 该结果显示了不同 MCS 下的 SINR 和 MAC 速率的关系。通过链路预算可以得 到不同的业务速率下,不同的 RB 分配下,每个 RB 需要承载的 MAC 速率。通 过速率匹配,查到所需要的调制编码方式,进而可以获得 SINR 的数值。 需要注意的是,链路仿真结果是以 10%的误块率情况下的仿真结果,MCS 有 32 个级别,因此 SINR 是不连续的。

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4.6 干扰余量: 对于 LTE 系统,每个业务在多个 RB 上承载,实际占用的带宽是变化的,因 此其干扰余量非常难以给出一个定值。通常情况下,由于 LTE 的上行是快速功 率控制,可以有效的控制干扰攀升,通过系统仿真研究,认为在有功控增益的情 况下,可以把 Iot 攀升控制在 5dB 左右。而下行是功率分配,不存在快速功控, 因此 Iot 效果要差一些。 如果 LTE 系统采用了先进的干扰协调算法(ICIC) ,理论上可以消除外来干 扰, 当然会损失一部分频频效率。 一般认为采用 ICIC 后, 可以降低到 1~2Db. Iot 在本链路预算中,基站的干扰余量取 7dB,终端取 4dB。 4.7 RLC 层速率和 MAC 层速率 由于链路预算查找的物理仿真 MCS 曲线是 SINR 与 MAC 速率的对应, 因此 需要将 RLC 速率先折算为 MAC 速率。 通常情况下, RLC 到 MAC 会有 6~10% 的 MAC 头开销。因此可以假设 10%,即使 RLC rate = MAC rate×90%。

4.8 DL/UL 信道开销 在 LTE 下行和上行信道中, 存在一定的开销信道。在对业务信道覆盖估计时 候,需要把这些开销信道影响扣除。例如,如果要承载 1000kbps 业务速率,当 DL 下行总开销是 20%时候,则至少要分配 1000kbps/(1-20%)的资源才行。 下行开销汇总
5MHZ DL Overhead Modeling DL Reference Symbol Overhead DL Control Channel overhead SCH Overhead BCH Overhead 0.69 0.63 0.34 0.31 19.87 10MHz 19.20 9.05 9.5 0.23 0.21 0.17 0.16 15MHz 18.99 20MHz 18.88

上行开销汇总

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5MHZ UL Overhead Modeling UL Reference Symbol Overhead UL Control Channel UL RACH UL SRS 4 25.1

10MHz 23.5 14.3 2

15MHz 21.6

20MHz 20.7

1.3

1

2.4/4.8/7.2 1.2/2.4/3.6 0.8/1.6/2.4 0.6/1.2/1.8 3.6

4.9 TD LTE 上行链路预算: 上下行时隙配置方式 1(5ms/ 2:2),短 RACH & SRS 配置
LTE TDD 上行链路预算 数据速率(RLC) 数据速率(MAC) 上行带宽 上行 RB 总数 假设条件 发射天线数量 接收天线数量 所需 RB 数量 RB 带宽 上行参考符号开销 上行控制符号开销 上行 RACH 开销 上行 SRS 开销 上行全部开销 Code Rate 48bit ACK 64bit CQI in UpPTS in UpPTS 0 0 25.4% 0.134 0 0 17.1% 0.107 0 0 15. 7% 0.104 0 0 15. 7% 0.206 N1 UL 边缘用户的 CR 约 为 1/7~1/6 KHz 1 2 6 180.0 14.3% 11.1% 1 2 24 180.0 14.3% 2. 8% 1 2 48 180.0 14.3% 1.4% 1 2 48 180.00 14.3% 1.4% E1 F1 G1 H1 G1<D1 DL overhead Kbps Kbps MHz 64 71 10 50 250 278 10 50 500 556 10 50 1000 1111 10 50 S/N A1 B1 C1 D1 REMARK RLC layer rate MAC layer rate LTE FDD 带宽 由 C1 计算

发送端 eUE 最大功率 天线增益 人体损耗 全向等效发射功率 dBm dBi dB dBm 24.0 0.0 2.0 22.0 24.0 0.00 2.00 22.0 24.0 0.00 2.00 22.0 24.0 0.00 2.00 22.0 A2 B2 C2 D2

接收端

中国移动通信集团设计院有限公司 热噪声密度 接收端噪声系数 接收端噪声功率 接收端天线增益 接收端多天线增益 Rx TMA 插损和馈线损耗 所需 SINR 接收灵敏度

dBm/Hz dB dB dBi dB dB dB dB dBm

-174 2.00 -111.7 18.0 3.0 -3.0 3.0 -5.5 -138.2

-174 2.00 -105.7 18.00 3.00 -3.00 3.00 -6.2 132.85

-174 2.00 -102.6 18.00 3.00 -3.00 3.00 -6.3 -129.9

-174 2.00 -102.6 18.00 3.00 -3.00 3.00 -4.4 -128

A3 B3 C3 D3 E3 F3 G3 H3 I3 I3=C3+G3-E3-D3+E3 +F3 由 F1 计算 C3=10*LOG(G1*H1*1 000)+A3+B3

其他增益 切换增益 干扰余量 (功控增益) 系统增益 dB dB dB 0.00 4.50 -4.50 0.00 4.00 -4.00 0.00 4.00 -4.00 0.00 6.00 -6.00 A4 B4 C4 功控时的干扰余量 C4=A4-B4

其他损耗 穿损 衰落余量 dB dB 22.00 7.00 22.00 7.00 22.00 7.00 22.00 7.00 A5 B5 考虑了分集增益

链路预算

dB

126.7

121.85

118.9

115

A6

A6=D2-I3+C4-A5-B5

五、

仿真分析

仿真分析主要以小区半径 500m 的系统仿真。 5.1 仿真场景设置 下行仿真: Case1 46dBm/ Macro / 0.5Lamda / CC 合并/ISD 500m/频率复用为 1 Case2 43dBm/ Macro / 0.5Lamda / CC 合并/ISD 500m/频率复用为 1 Case3 46dBm/ Micro / 0.5Lamda / CC 合并/ISD 500m/频率复用为 1 Case4 43dBm/ Micro / 0.5Lamda / CC 合并/ISD 500m/频率复用为 1 Case5 46dBm/ Macro / 10Lamda / CC 合并/ISD 500m/频率复用为 1 Case6 43dBm/ Macro / 10Lamda / CC 合并/ISD 500m/频率复用为 1 Case7 46dBm/ Micro /10Lamda / CC 合并/ISD 500m/频率复用为 1 Case8 43dBm/ Micro / 10Lamda / CC 合并/ISD 500m/频率复用为 1

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上行仿真: Case 1 24dBm/Macro/0.5Lamda/CC 合并/ ISD = 500m/频率复用为 1 Case 2 24dBm/Macro/0.5Lamda/CC 合并/ ISD = 300m/频率复用为 1 Case 3 24dBm/Macro/0.5Lamda/CC 合并/ ISD = 200m/频率复用为 1 Case 4 24dBm/Macro/10Lamda/CC 合并/ ISD = 500m/频率复用为 1 Case 5 24dBm/Macro/10Lamda/CC 合并/ ISD = 300m/频率复用为 1 Case 6 24dBm/Macro/10Lamda/CC 合并/ ISD = 200m/频率复用为 1 5.2 路损模型 根据 M1225,对 MACRO 小区的定义为,
L ? 40 (1 ? 4 ? 10?3 ?hb ) log10 R ? 18 log10 ?hb ? 21 log10 f ? 80 dB

其中,?hb

取值 37 米;f 为 2300MHz;因此 L=122.4+34.1LOG(R) ;

根据 M1225,对 MICRO 小区的定义为 ,

L?40log10 R?30log10 f ?49
因此 L=149.8+40LOG(R) ; 5.3 仿真参数设置

参数
话务模型 站点设置 基站间距 ISD 频率 复用方式

取值
Full Buffer 3 扇区,19 个小区 500m 2300MHz 1 和 3;中心用户复用 1;边缘用户复 用3

带宽 路损 天线模型

10MHz 见上一节路损模型设置
? ? ? A?? ? ? ? min?12? ? ? ? ? 3dB ?
2 ? ? ? , Am ? ? ? ? ?

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? 3 dB = 65 degrees,

Am = 23 dB

阴影衰落标准方差 阴影 衰落正 交系数 用户分布 小区内 小区间

8 dB 0.5 1.0 不规则分布在全小区, 10UEs/Sector for Full Buffer model
3GPP/3GPP2 Spatial Channel

信道模型

Model(SCM) and its extension to wider bandwidth

用户速度 基站天线 天线间隔 基站总发射功率 调度

3km/h 2 for Rx and Tx 10Lamda 40w PF (Proportional Fair) 1) DOWNLINK: MIMO 2x2, VBLAST

MIMO 2) UPLINK: 1x2 receive diversity

5.4 下行仿真
Case1: 46dBm/ Macro / 0.5Lamda / CC 合并/ISD 500m/频率复用为 1

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SINR CDF for Downlink 1 0.9 0.8 0.7 0.6
C.D.F

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 -10 -5 0 5 10 Downlink SINR[dB] 15 20 25

Case2: 43dBm/ Macro / 0.5Lamda / CC 合并/ISD 500m/频率复用为 1

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SINR CDF for Downlink 1 0.9 0.8 0.7 0.6
C.D.F

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 -10 -5 0 5 10 Downlink SINR[dB] 15 20 25

Case3: 46dBm/ Micro / 0.5Lamda / CC 合并/ISD 500m/频率复用为 1

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SINR CDF for Downlink 1 0.9 0.8 0.7 0.6
C.D.F

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 -10 -5 0 5 10 Downlink SINR[dB] 15 20 25

Case4: 43dBm/ Micro / 0.5Lamda / CC 合并/ISD 500m/频率复用为 1

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SINR CDF for Downlink 1 0.9 0.8 0.7 0.6
C.D.F

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 -10 -5 0 5 10 Downlink SINR[dB] 15 20 25

Case5 46dBm/ Macro / 10Lamda / CC 合并/ISD 500m/频率复用为 1

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SINR CDF for Downlink 1 0.9 0.8 0.7 0.6
C.D.F

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 -10 -5 0 5 10 Downlink SINR[dB] 15 20 25

Case6: 43dBm/ Macro / 10Lamda / CC 合并/ISD 500m/频率复用为 1

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SINR CDF for Downlink 1 0.9 0.8 0.7 0.6
C.D.F

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 -10 -5 0 5 10 Downlink SINR[dB] 15 20 25

Case7 46dBm/ Micro /10Lamda / CC 合并/ISD 500m/频率复用为 1

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SINR CDF for Downlink 1 0.9 0.8 0.7 0.6
C.D.F

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 -10 -5 0 5 10 Downlink SINR[dB] 15 20 25

Case8 43dBm/ Micro / 10Lamda / CC 合并/ISD 500m/频率复用为 1

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SINR CDF for Downlink 1 0.9 0.8 0.7 0.6
C.D.F

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 -10 -5 0 5 10 Downlink SINR[dB] 15 20 25

下行仿真结果汇总:

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小区流量 (Mbps) 46dBm Macro ISD =

频谱效率 (bps/Hz)

边缘速率, 5% CDF (Mbps)

边缘 SE, 5% CDF(bps/Hz)

case1 case2 case3 case4 case5 case6 case7 case8

500m,0.5Lamda,PMI 43dBm Macro ISD = 500m,0.5Lamda,PMI 46dBm Micro 43dBm Micro ISD = 500m,0.5Lamda,PMI ISD = 500m,0.5Lamda,PMI 46dBm Macro ISD = 500m,10Lamda,PMI 43dBm Macro ISD = 500m,10Lamda,PMI 46dBm Micro 43dBm Micro ISD = 500m,10Lamda,PMI ISD = 500m,10Lamda,PMI

6.0819 6.0868 6.7349 6.5484 9.7817 9.6874 10.725 10.5231

1.12 04 1.12 13 1.24 06 1.20 63 1.80 19 1.78 4 1.97 57 1.93 85

0.2955 0.2948 0.3533 0.3300 0.3081 0.2219 0.2961 0.2685

0.0544342 0.0543053 0.0650816 0.0607895 0.0567553 0.0408763 0.0545447 0.0494605

5.5 上行仿真 Case 1

Case 2

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Case 3

Case 4

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Case 5

Case 6

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上行仿真结果汇总
小区流量 (Mbps) 24dBm Macro ISD = case 1 case 2 case 3 case 4 case 5 case 6 500m,0.5Lamda 24dBm Micro ISD = 300m,0.5Lamda 24dBm Micro ISD = 200m,0.5Lamda 24dBm Macro ISD = 500m,10Lamda 24dBm Micro ISD = 300m,10Lamda 24dBm Micro ISD = 200m,10Lamda 4.1036 1.0259 0.0778 0.0195 3.125 0.7812 0.334 0.0083 4.2197 1.0549 0.0772 0.0193 4.1614 1.0404 0.0847 0.0212 3.1749 0.7937 0.034 0.0085 4.2489 1.0622 0.0738 0.0185 频谱效率 边缘速率, 5% CDF 边缘 SE, 5% (bps/Hz) (Mbps) CDF(bps/Hz)


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