课题二：室分中如何合理控制lte信号的边缘场强改

课题二：室分中如何合理控制 LTE信号的边缘场强0 前言概述在室内分布系统设计中,边缘场强设计是至关重要的步骤,边缘场强的大小直接影响建筑物内网络覆盖质量和网络指标。LTE 室内分布系统目前正在积极规划建设中，目前对边缘场强的设计要求为无线覆盖边缘场强-105dBm,这一要求主要源于华为厂家对于宏站边缘下载速率的仿真数据。室内分布系统建设均以这一规定作为建设标准。由于室内分布系统主要用于解决高端用户密集区域覆盖问题，减少室外基站数量和配置；所以用户对于室内分布系统更为敏感，要求也更高。东信 LTE 室分小组结合当前 LTE 室分网络现状，对于室分 LTE 信号的边缘场强做了以下探讨。1.RSRP、SINR 、下载速率三者关系；1.1从原理上阐述三者关系RSRP 指的是参考信号接收功率，它是由基于小区的参考信号测量得到的，计算方式如下：RSRP=Prs*PathLossSINR 指的是信号与干扰加噪声比，它是接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号（噪声和干扰）的强度的比值。计算方式如下：下行 SINR = RS 接收功率 /（干扰功率 + 噪声功率）下载速率指的是用户在使用 LTE 数据业务时数据吞吐量，用于表征用户终端使用满意情况。从原理上看，关系其实并不大，RSRP 和干扰无关（表征信号功率） ，而 SINR 和干扰紧密相关（表征信号干扰比值） 。但从实际测试角度上看，三者密切相关。由于室分基站输出功率一定，RSRP 会随着天线密度，天线口功率，室内环境衰耗情况线性分布；在干扰功率与噪声功率均匀分布时， SINR 随 RSRP 线性变化。1.2通过测试数据模拟关系图数据来源于元通营业厅 1 楼、2 楼 LTE 测试共采样 663 个点。元通营业厅采用双天馈，使用 F 频段信号。SINR 与 RSRP 的关系SINR 与 RSRP 呈现线性关系，基本成正比。RSRP 在小于-88dBm情况下，SINR 均低于 10dB，属于中点；RSRP 在-88dBm 和-75dBm 之间时，SINR 基本稳定在 10dB-20dB，存在波动较大，属于好点；RSRP 在大于-75dBm 情况下，SINR 基本稳定在 20dB 以上，属于极好点。 （该站为双流）SINR 与下载速率的关系SINR 低于 23dB，SINR 与下载速率基本呈现线性正比关系；SINR高于 23dB，下载速率趋于饱和状态，稳定在一定水平。为了保证下载速率大于 20Mbit/s,SINR 需要保证大于 10 dB。 （该站为双流）RSRP 与下载速率的关系RSRP 低于-65dBm，RSRP 与下载速率基本呈现线性正比关系；SINR 高于-65dBm，下载速率趋于饱和状态，稳定在一定水平。为了保证下载速率大于 20Mbit/s, RSRP 需要保证大于-88dBm。 （该站为双流）2. 边缘弱信号测试实验2.1TD-L边缘弱信号测试目前已开通的室分站点边缘场强均较强，基本符合 RSRP 小大于-88dBm 的要求，下载速率大于 10 Mbit/s。省公司边缘场强为-93dBm（稍弱） ，元通营业厅边缘场强为-83dBm，新桥饭店边缘场强为-82 dBm。 （边缘场强定义为 95%以上的 RSRP 强度）所以我方选取教工路营业厅作为测试站点，再室外测试 LTE 信号。教工路营业厅为 E 频段，单天馈 LTE 系统。 （天线下电平）2.2教工路营业厅边缘弱信号的现场情况位置：天线下； RSRP：-76dbm,平均下载速率：31.37 Mbit/s位置：门口； RSRP：-80dbm,平均下载速率：36.68 Mbit/s位置：门外 10米； RSRP：-95dbm,平均下载速率：31.37 Mbit/s位置：门外 13米； RSRP：-100dbm,平均下载速率：27.44 Mbit/s位置：门外 15 米处。RSRP：-104dbm,平均下载速率 23.64 Mbit/s位置：门外 17 米处。RSRP：-113dbm,平均下载速率 15.14 Mbit/s.位置：门外 18 米处。RSRP：-117dbm,平均下载速率 15.34 Mbit/s.位置：门外 19 米处。RSRP：-121dbm,平均下载速率 10.50 Mbit/s.位置：门外 20 米处。RSRP：-126dbm,平均下载速率 3.26Mbit/s.位置：门外 22 米处。RSRP：-131dbm,平均下载速率 2.72 Mbit/s.2.3边缘场强的对比位置 RSRP（dBm）SNIR（dB）平均下载速率 (Mbit/s)最大下载速率(Mbit/s) 波动天线下 -76 29.5 37.59 42.52 13.12%门口 -80 28 36.68 42.38 15.54%门外 10 米 -95 24 31.37 36.74 17.12%门外 13 米 -100 22.25 27.44 34.38 25.29%门外 15 米处 -104 18.75 23.64 29.77 25.93%门外 17 米处 -113 12.5 15.14 21.04 38.97%门外 18 米处 -117 10 15.34 22.68 47.85%门外 19 米处 -121 6 10.5 16.01 52.48%门外 20 米处 -126 -0.25 3.26 5.15 57.98%门外 22 米处 -131 -3 2.72 3.81 40.07%备注：由于室分环境复杂，周围阻挡物较多，且衰减值各异，所以距离仅供参考。低于-130dBm 以后极容易掉线。1.3 根据稳定性和下载速率判定合理数值根据实际测试结果，发现 RSRP 大于-88dBm，可以保证 SINR 在10dB 以上，满足用户高速下载业务（下载速率 20Mbit/s） 。RSRP 大于-130dBm（在外界环境干扰足够干净） ，可以保证单用户普通下载业务（下载速率 2Mbit/s） 。RSRP 小于-130dBm 很容易发生掉线情况。3.测试现有站点的边缘场强情况；3.1 现场选取站点测试边缘场强选取新桥饭店 1 楼边缘测试共采样 96 个点。新桥饭店使用 E 频段，双天馈 LTE 信号。RSRP 分布图如下：3.2 边缘场强分布图和下新侨饭店 1 楼边缘区域采样点 RSRP 数量分布RSRP 范围 采样数量 占比-150-110 0 0.00%-90-110 0 0.00%-80-90 3 3.13%-70-80 81 84.38%-60-70 12 12.50%-10-60 0 0.00%总计 96 100.00%新桥饭店 1 楼边缘电平都在-83dBm 以上，其中 96.88%的采样点大于-80dBm。采样点最小下载速率为 56.42Mbit/s，最大下载速率为 59.70 Mbit/s, 平均下载速率 59.07Mbit/s3.3 当前边缘场强是否符合之前判定的数值之前判定室分电平应该大于-88dBm, 新桥饭店 1 楼边缘区域均符合要求。4. 单天馈和双天馈的边缘下载速率对比以上边缘电平判定，均基于双天馈 LTE 系统的数据。现对单、双天馈系统下下载速率的对比。单天馈我们选取室分站点浙江省移动大厦,在 26 楼边缘区域，选取一个电平在-65dBm 左右的位置做定点测试。双天馈我们选取室分站点新侨饭店,在 1 楼边缘区域，选取一个电平在-65dBm 左右的位置做定点测试。4.1单天馈边缘测试浙江省移动大厦在 26 楼电平在-65dBm 区域定点测试，平均速率为 25.5 Mbit/s。4.2双天馈边缘测试新侨饭店在 1 楼电平在-65dBm 区域定点测试，平均速率为 62.0 Mbit/s。4.3对比单、双天馈边缘数据，修正之前数值测试结果发现在相同 RSRP（-65dBm）下，新侨饭店（双流）的平均下载为 62.0 Mbit/s；省移动大厦（单流）的平均下载为 25.5 Mbit/s。双天馈 LTE 系统是单天馈 LTE 系统的 2 倍左右（2.4 倍） 。因此，为满足用户业务需求。单天馈的 LTE 室分站点，边缘RSRP 建议值应该更大。5. E频段信号在室分中的衰落情况分析由于室内分布系统环境多变，所以了解 LTE 信号的空间特非常必要。5.1E频段 LTE信号的空间损耗信号空间损耗公式为: Lbs=20lg（F）+20lg（D）+32.4E 频段为 2300M2400M。代入公式：Lbs=20lg（D）+100.05D 的单位为 km。5.2各种室分环境对 LTE信号的衰落情况总的路径损耗为：L = Ls+ M其中，Ls 为空间损耗，M 为衰落余量（参见下表）：混泥土墙体 砖墙 玻璃 钢筋混泥土 混凝土地板 电梯1320dB 815dB 612dB 2040dB 8-12 dB 3540 dB另外电磁波还存在人体损耗。对于手持机，当位于使用者的腰部和肩部时，接收的信号场强比天线离开人体几个波长时将分别降低4-7dB 和 1-2dB。 （一般人体损耗设为 3dB）5.3终端信号电平显示我方现场对室分 LTE 信号进行定点测试。比较终端在天线个位置的比较。根据设计方案该天线的发射功率为-10dBm。天线下 3 米（平均 RSRP 为-66.7dBm,平均 SINR 为 34.5dB，平均下载速率为 62.0 Mbit/s。 ）3 米的衰落为 50dB，人体损耗为 3 dB 。预计电平=-10dBm-50dB-3dB=-63dBm离天线 10 米（平均 RSRP 为-81.3dBm,平均 SINR 为 32.8dB，平均下载速率为 59.7 Mbit/s。 ）10 米的衰落为 60dB，人体损耗为 3 dB 。预计电平=-10dBm-60dB-3dB=-73dBm离天线 10 米（平均 RSRP 为-105.5dBm,平均 SINR 为 20.6dB，平均下载速率为 51.9 Mbit/s。 ）10 米的衰落为 60dB，人体损耗为 3 dB , 钢筋混泥土 30 dB。预计电平=-10dBm-60dB-3dB-30dB =-103dBm离天线 20 米（平均 RSRP 为-124.5dBm,平均 SINR 为 1.6dB，平均下载速率为 8.0 Mbit/s。 ）20 米的衰落为 66dB，人体损耗为 3 dB , 钢筋混泥土(2 层)60 dB。预计电平=-10dBm-66dB-3dB-60dB =-133dBm6. RRU输出功率和天馈线路损耗6.1目前 RRU输出功率的配置目前 LTE 室分使用的 RRU 型号主要有以下几种 3151-fae，3151e-fae,3152-e。6.2E频段信号在室分天馈中的损耗E 频段在天馈系统中损耗较 GSM 与 TD-S 要大，所以需要的功率还要大，才能保证边缘用户业务使用情况。目前室分 LTE 信号天线口功率为-15 dBm-10 dBm。7. 多网信号边缘场强的对比7.1多网信号场强对比我方选取 15 个定点测试 LTE，TD-S，GSM 等场强，进行对比。LTE 信号 RSRP 对比 GSM900 场强弱 35.0dB(平均)。LTE 信号 RSRP 对比 TD-S 场强弱 26.0dB(平均)。7.2边缘场强设计根据 GSM 室内场强电平 95%区域大于-75dBm,同等环境下 LTE 信号 RSRP 为-110.0 dBm。根据 TD-S 室内场强电平 95%区域大于-80dBm,同等环境下 LTE 信号 RSRP 为-106.0 dBm。8. 结论根据以上实验测试分析，RSRP 大于-130dBm（在外界环境干扰足够干净） ，可以保证单用户普通下载业务（下载速率 2Mbit/s） 。所以根据 GSM 室内覆盖区域内要求 LTE 的 RSRP 强度为-110.0 dBm和 TD 室内覆盖区域内要求 LTE 的 RSRP 强度为-106.0 dBm，均能满足边缘区域下载速率达到 2Mbit/s 的要求。鉴于-130dBm 的边缘强度，下载速率均能达到 2Mbit/s，目前LTE 室分站点功率存在下调空间。备注：省公司边缘场强为-93dBm，元通营业厅边缘场强为-83dBm，新桥饭店边缘场强为-82 dBm。 （边缘场强定义为 95%以上的RSRP 强度）准备材料：TD