LO_BT05_C1_1 FDD-LTE网络规划-35

1、FDD-LTE网络规划 课程内容 FDD-LTE网络规划流程网络规划流程 FDD-LTE覆盖规划 FDD-LTE容量规划 FDD-LTE网络规划特点 n由于OFDM、MIMO等技术的引入，以及网络架构 的IP化扁平化，FDD-LTE的网络规划有着自己的特 点： l相比CDMA系统对小区呼吸效应的重视，FDD-LTE更关 心小区间干扰。 lFDD-LTE支持同频组网，载波带宽大小可以改变，天线 数目和天线传输技术也可以改变，小区边缘数据速率与 小区中心速率差异较大，等等，FDD-LTE这些特点都决 定了FDD-LTE网络规划与2G、3G都有所不同，需要一开 始就统筹规划。 FDD-LTE网络规划

2、目标 nFDD-LTE规划需要明确建网目的、用户数量预测和 分布、网络质量要求、规划目标区域的特点等信息， 然后通过覆盖和容量分析，确定网络建设规模并初 步确定规划站址，再通过现场勘查对规划站址进行 合理调整，确定基站的扇区、天馈系统配置，进行 全局基站的频率规划，最后通过仿真验证和评估规 划方案，输出规划结果。 l达到服务区内最大程度的时间、地点的无线覆盖。 l最大程度减少干扰，提供最大可能容量。 l优化设置无线参数，达到系统最佳服务质量。 l在组网需求的前提下，尽量减少系统设备单元，降低成 本。 FDD-LTE网络规划方法 n首先调研所要覆盖的区域、每个区域所支持的业务 类型、每个区域内每

3、种业务所要达到的覆盖率等。 此外，还要收集各种业务量的密度分布图、地形地 貌数据资料、初选的站址和网络增长规划等信息。 n根据所收集的信息进行初步设计。包括建立传播模 型和制定链路预算表，评估站点并建议新站点，以 及计算机辅助的网络覆盖及干扰分析等。初步设计 要根据各区域的具体情况制定出相应的业务量规划 和链路预算，分别从容量和覆盖的角度估算基站数 量，将两者平衡，并结合初选站址信息，得出基站 的初始布局。 FDD-LTE网络规划方法 n进行小区规划时要借助专门的覆盖仿真工具，通过 MonteCarlo方法仿真移动话务量分布，对上下行链路进行分 析。预测过程要迭代进行，直到发射功率达到稳定值后

4、，在 多次模拟的基础上进行统计平均。通过分析导频覆盖、 Eb/Io、反向功率和切换等输出结果，评估设计方案。如果 覆盖质量未能满足要求，则需进行站点优化。然后重新进行 仿真，这是一个循环往复的过程，直至满足各项需求。这种 方法提供的覆盖预测结果比用在设计之初的基于区域的链路 计算更为精确。当站点位置最终确定并进行了站址勘测后， 应根据实际数据对此前的方案进行修正，生成对覆盖、干扰 及切换性能的最终预测，确定系统参数，完成最终的网络设 计和基站配置。 FDD-LTE网络规划流程 课程内容 FDD-LTE网络规划流程 FDD-LTE覆盖规划覆盖规划 FDD-LTE容量规划 FDD-LTE无线链路预

5、算特点 n带宽不同： 1.4MHz/5MHz/10MHz/15 MHz/20MHz。 n多载波系统：12个子载波 组成一个RB，多个RB承载 业务；开销与业务都在RB 上承载发送。 n多天线技术：Tx diversity、 Rx diversity，MIMO SCM 及Beamforming技术等。 n下行功率分配：数据业务, 以RB为单位; 控制信道, 以 RE为单位。 带宽与 RB 数目配置 nRB块: 12 个子载波, 每子载波12KHz, 共180KHz。 n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。 带宽 (MH

6、z) RB 数量 可用带 宽(MHz) 每帧RE 数量 控制信道每帧 占用RE数量 参考符号每帧占 用RE数量(1TX) 系统开销每帧占 用RE数量（2） 效率 1.461.081008057648072063.55% 3152.7252005761200180077.23% 5254.5420005762000300078.05% 10509840005764000600078.69% 157513.51260005766000900078.87% 201001816800057680001200078.98% 天线数目配置 n下行可以配置成1发, 2发, 4发和8发; 终端配置成1 收,

7、2收, 并且可以把下行配置成双流方式。 lSFBC增益：2db(2发); 3.5db(4发) l终端侧接收分集增益: 3db(2收) lMIMO双流: RLC速率折算为1.51.8倍 n上行不存在发射分集增益。 l基站侧接收分集增益：3db(2收), 5db(4收) 接收机灵敏度 n灵敏度 = kTB + NF + SINR +Margin lkT 为热噪声电平 dBm/Hz lB 为OFDMA子载波带宽 dB-Hz lNF 为噪声系数 dB lSNR 对应MCS下的信噪比 lMargin 裕量 -2.4-2.2-2-1.8-1.6-1.4-1.2-1-0.8-0.6-0.4-0.20 0 0

8、.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.95 1 Es/N0 dB normalized throughput A1-1 A1-2 A1-3 SINR计算 n该条目是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。 SINR计算 Index Modu (2:QPSK; 4:16QAM; 6:64QAM) Rate Max bit p

9、er RB SINR 12 1/1917.68 -9.1 22 1/1522.40 -8.1 32 1/1228.00 -7.1 42 1/1033.60 -6.3 52 1/8 42.00 -5.6 62 1/6 56.00 -5.1 72 1/5 67.20 -4.45 82 1/4 84.00 -3.55 92 1/3 112.00 -2.6 102 5/12140.00 -1.4 112 1/2 168.00 -0.2 122 7/12196.00 0.95 132 2/3 224.00 2.05 142 3/4 252.00 3.15 152 4/5 268.80 4.2 162 7

10、/8 294.00 4.8 SINR计算(续) 174 13/25349.44 5.8 184 7/12392.00 6.6 194 2/3 448.00 8.1 204 11/15492.80 8.9 214 4/5 537.60 10.2 224 6/7 576.00 11.05 234 11/12616.00 12.1 246 2/3 672.00 13.7 256 18/25725.76 15.2 266 19/25766.08 16.2 276 4/5 806.40 16.9 286 7/8 882.00 17.6 296 8/9 896.00 18 306 10/11916.36

11、18.4 316 23/24966.00 20 32611008.00 20.8 热噪声 n环境热噪声功率谱密度 nN=KTB/B=KT nK=1.380650*10E-23 波尔兹曼常数 nT=绝对温度（=摄氏温度+273.15） nB=接收机带宽 nKT一般取-174dBm/Hz 干扰余量 n当基站接收某一移动台的信号时，会受到本小区和邻近小区 其它移动台所发信号的干扰，而移动台在接收所属基站发来 的信号时，会受到所属基站和邻近基站向其他移动台所发信 号的干扰。干扰的存在会使接收机的性能恶化，因此在链路 预算中必须设置干扰余量以保证小区边缘用户接收到的信号 强度足以克服干扰。 n典型值：1

12、3dB 无线传播中的损耗 n联接器、合路器等基站综合损耗 n人体损耗 n传播损耗 n馈线损耗 n穿透损耗 n车内损耗 建筑物穿透 汽车穿透 无线传播中的损耗 n人体损耗 l对手持机，当位于使用者的腰部或肩部时，接收的信号 比天线离开人体几个波长时要低47及12dB，一般我们 取3dB。 n馈线损耗 l每100米损耗510dB，一般取6dB/100m。馈缆损耗会降 低接收机接收电平，从而对覆盖能力产生影响。使用塔 放时，接收机放大环节移到馈缆之前，从而消除了馈缆 损耗的影响。 n穿透损耗 l建筑物的贯穿损耗是指电波通过建筑物的外层结构时所 受到的衰减，它等于建筑物外与建筑物内的场强中值之 差。一

13、般在10 20 dB，它和建筑物材质、厚度有关。 无线传播中的损耗 n阴影衰落余量（fading margin） l为了保证基站以一定的概率覆盖小区边缘，基站必须预 留一定的发射功率以克服阴影衰落，这些预留的功率就 是衰落裕量。 l因为阴影衰落，在固定距离上的路径损耗可在一定范围 内变化，为了保证信号强度，必须预留一定的余量来克 服这种变化。 l通常认为阴影衰落服从对数正态分布。根据阴影衰落方 差和边缘覆盖概率要求（运营商确定），可以得到所需 的阴影衰落余量 received signal level dBm probability density F median (x) F thresho

14、ld x 天线增益 n基站天线增益 l与天线相关，这里取典型值。 l定向天线：17dBi l全向天线：11dBi n手机天线增益 l02dBi FDD-LTE下行链路预算 DLCase单位 22 MIMO 42 MIMO 22 双流 42 BF 82 BF Data Rate(RLC)Kbps2950 2950 2950 2950 2950 Data Rate(MAC)Kbps3278 3278 3278 3278 3278 DL Channel BandwidthMHz10 10 10 10 10 DL RB Total Num50 50 50 50 50 Num. of RB2020202

15、020 Num. of Tx antenna2 4 2 4 8 Num. of Rx antenna2 2 2 2 2 MiMONNYNN Beam Forming enableNNNYY TX diversity SFBC gaindB2.00 3.50 0.00 0.00 0.00 TX Beam Forming gaindB0.00 0.00 0.00 5.00 8.00 RX diversity gaindB3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 SINRdB1.731.73-2.261.731.73 Link BudgetdB126.14 127.64 128.12 129

16、.14 132.14 FDD-LTE上行链路预算 ULCase单位 11121418 Data Rate(RLC)Kbps64 64 64 64 Data Rate(MAC)Kbps71 71 71 71 UL Channel BandwidthMHz10 10 10 10 UL RB Total Num50 50 50 50 Num. of Tx antenna1 1 1 1 Num. of Rx antenna1 2 4 8 TX diversity gaindB0.00 0.00 0.00 0.00 RX diversity gaindB0.00 3.00 5.00 8.00 SINRd

17、B-6.65-6.65-6.65-6.65 Link BudgetdB124.72 127.72 129.72 132.72 课程内容 FDD-LTE网络规划流程 FDD-LTE覆盖规划 FDD-LTE容量规划容量规划 FDD-LTE 容量规划 n频率规划: l频率复用因子: 3 l频率复用因子: 1 l部分频率复用或软复用。 n多天线传输模式: l分射分集和接收分集: 对抗衰落,增加信干比。 l空间复用: 空间签名,增加带宽,提高容量。 lBeam-forming: 波束赋形,增加信干比,抵抗干扰。 FDD-LTE无线资源 n实现灵活的频谱带宽配置。支持1.4MHz、3.0MHz、 5MHz

18、、10MHz、15MHz和20MHz的带宽设置，从 技术上保证FDD-LTE系统可以使用第3代移动通信 系统的频谱。 n提高小区边缘传输速率，改善用户在小区边缘的体 验。增强FDD-LTE系统的覆盖性能,主要通过频分多 址和小区间干扰抑制技术实现。 n提高频谱效率和峰值数据速率。频谱效率达到 3GPPR6的24倍，下行峰值速率要求为100Mbit/s， 上行为50Mbit/s。FDD-LTE系统在频谱利用率方面 的技术优势, 主要通过多天线技术、自适应调制与 编码和基于信道质量的频率选择性调度实现。 FDD-LTE无线网络频率复用 n频率复用也称频率再用，就是重复使用频率。 nGSM网络：采用

19、43 频率复用方式，即4个基站区（每个 基站分为3个120扇形小区或60三叶草形小区），12个 扇区为一扇区群。这种频率复用方式由于同频复用距离大， 能够比较可靠地满足GSM体制对同频干扰保护比和邻频干 扰保护比的指标要求，保证GSM网络的运行质量和安全性。 nWCDMA网络：WCDMA的频率复用系数是1，即所有不同 的扇区可以使用相同的频率。该系统利用编码区分信源，是 干扰受限系统，容量的实质是干扰的水平。所以与GSM系 统不一样，WCDMA系统不需要过多考虑频率复用问题。 nLTE频率复用要确保同一基站的相邻扇区以及相邻基站的相 邻扇区采用不同的频率，也可以采取相邻扇区使用相同频段 的不同

20、子载波的频率资源分配方案，即部分频率复用方式。 FDD-LTE小区覆盖率 n小区覆盖率对比(复用因子1和3) 1X3X3覆盖图1X1X3覆盖图 FDD-LTE小区容量 n小区容量对比(复用因子1和3) 1X3X3 MCS比例图1X1X3 MCS比例图 FDD-LTE频率复用 n部分频率复用：扇区中心用户采用复用系数1使得 频谱效率最大，扇区边缘用户采用部分频率复用保 证服务质量和吞吐量。 FDD-LTE天线模式 n频率复用因子为1 天线模式天线模式FR 小区平均小区平均 吞吐量吞吐量 频谱效率频谱效率 小区边小区边 缘速率缘速率 小区边缘小区边缘 频谱效率频谱效率 case 1 43dBm/A

21、ntenna Macro ISD = 500m,18,2*2MIMO,Rank Adaptive,20dB, 3km/h 18.56310 1.57741 0.27505 0.05067 case 2 33dBm/Antenna Macro ISD = 500m, 8TxBF mono-polarized, Single Stream,20dB, 3km/h 116.85870 3.10555 1.38020 0.25425 case 3 33dBm/Antenna Macro ISD = 500m,1234,4TxBF,Single Stream,20dB, 3km/h 113.97730

22、2.57477 0.89349 0.16459 case 4 33dBm/Antenna Macro ISD = 500m,1234,precoding,Dual Stream,20dB, 3km/h 113.43084 2.47410 0.91947 0.16938 FDD-LTE天线模式 n频率复用因子为3 天线模式天线模式FR 小区平均小区平均 吞吐量吞吐量 频谱效率频谱效率 小区边小区边 缘速率缘速率 小区边缘小区边缘 频谱效率频谱效率 case 1 43dBm/Antenna Macro ISD = 500m,18,2*2MIMO,Rank Adaptive,20dB, 3km/h 321.71420 1.33333 1.08420 0.06657 case 2 33dBm/Antenna Macro ISD = 500m,1234,4TxBF,Single Stream,20dB, 3km/h 318.60870 1.14264 1.90280 0.11684 case3 33dBm/Antenna Macro ISD = 500