LTE與CDMA室分信源1：1合路可行性研究

施兆陽　胡靖　陳大明

摘要：為了保障LTE室分覆蓋需求，對LTE與CDMA室分信源1：1合路建設(shè)后的室內(nèi)覆蓋質(zhì)量進(jìn)行分析，通過對室內(nèi)分布系統(tǒng)鏈路預(yù)算模型、設(shè)備功率、無線參數(shù)等多維度進(jìn)行對比，給出了LTE與不同種類的CDMA室分信源1：1合路后的覆蓋效果。當(dāng)CDMA信源為宏站時，不能滿足LTE覆蓋需求；當(dāng)CDMA信源為直放站時，能夠滿足LTE覆蓋需求。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)分布系統(tǒng) 鏈路預(yù)算 室分信源 1：1合路

1 引言

現(xiàn)階段是LTE室分系統(tǒng)大規(guī)模建設(shè)期間，對于已建有CDMA室分系統(tǒng)，LTE室分建設(shè)主要采用與CDMA信源1：1合路的方式。此種方式是否能夠滿足LTE室內(nèi)覆蓋信號質(zhì)量要求，業(yè)界并沒有應(yīng)用案例和經(jīng)驗(yàn)可供參考，本文將對該方式的可行性進(jìn)行研究。

2 室分系統(tǒng)鏈路預(yù)算模型分析

室分系統(tǒng)場強(qiáng)預(yù)測所使用的傳播損耗模型為Keenan-Motley模型，公式如下：

Ploss=Ls+k×F+p×W+D×max（0， （d-db）） （1）

其中，k為直達(dá)波穿透的樓層數(shù)，室分系統(tǒng)取0；F為樓層衰減因子，單位為dB；p為直達(dá)波穿透的墻壁數(shù)，室分系統(tǒng)取1；W為墻壁衰減因子，單位為dB；D為線性衰減因子，單位為dB/m；db為室內(nèi)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，單位為m，典型值為65 m，由于室分系統(tǒng)d小于65 m，故D×max（0， （d-db））=0；Ls為自由空間損耗，公式如下：

Ls=32.45+20lgd+20lgf （2）

結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，公式（1）修正后為：

Ploss=Ls+W （3）

終端接收功率=天線口功率+天線

增益-自由空間損耗-遮擋損耗-快衰

落余量 （4）

從上述公式可以得出，手機(jī)終端接收功率影響因素如圖1所示：

3 CDMA網(wǎng)絡(luò)室分信源輸出功率分析

3.1 RRU、宏基站作室分信源輸出功率計算分析

以CDMA網(wǎng)絡(luò)（以下簡稱C網(wǎng)）基站語音和數(shù)據(jù)配置二載頻為例，每載頻功率配置20 W，開銷信道總功率（導(dǎo)頻、同步、尋呼信道功率）占比為系統(tǒng)設(shè)置值。阿朗設(shè)備1X導(dǎo)頻功率占比15.1%，開銷信道總功率占比21.9%；中興設(shè)備1X導(dǎo)頻功率占比17.8%，開銷信道總功率占比32.2%。具體配置如表1所示。

3.2 直放站作室分信源輸出功率計算分析

為節(jié)省投資以及阿朗設(shè)備的特點(diǎn)，安徽現(xiàn)網(wǎng)室分多使用直放站作遠(yuǎn)端信源。由于直放站自身功率受限，不能隨主信源功率的增大而變大，一方面，為保證其工作在有效的線性區(qū)間內(nèi)，滿足后續(xù)主信源載頻擴(kuò)容的需要，需要對直放站的輸出功率做一定的預(yù)留；另一方面，為防止宏基站底噪抬升，在直放站已預(yù)留功率的基礎(chǔ)上再增加2 dB。具體功率預(yù)留的參考值如表2所示。

以C網(wǎng)基站語音和數(shù)據(jù)各配置二載頻為例，為滿足后期擴(kuò)容覆蓋不受影響，直放站最大輸出功率共計預(yù)留4 dB，20 W直放站遠(yuǎn)端機(jī)最大輸出功率為39 dBm，可計算出實(shí)際1X開銷信道總功率為26.38 dBm，具體如表3所示。

4 LTE網(wǎng)絡(luò)室分信源輸出功率分析

4.1 RS功率

FDD LTE鏈路預(yù)算信源輸出功率采用RS（Reference Signal，參考信號）功率，儀表測試時顯示的信號強(qiáng)度值是RSRP（Reference Signal Receiving Power，參考信號接收功率）值。FDD LTE下行功率資源是基于時間和頻率組成的最小單位RE（Resource Element，資源粒子），通過給不同的RE分配不同的功率，完成下行功率的分配。

4.2 功率關(guān)鍵參數(shù)PA&PB

PA：無參考信號的OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用）符號上的PDSCH（Physical Downlink Shared Channel，物理下行共享信道）RE功率相對于參考信號RE功率的比值。UE檢測下行信道的第一步就是檢測和解碼參考信號，為快速檢測到參考信號，因此讓參考信號功率相對其他信道功率增加一個固定的增量。

PB：有參考信號的OFDM符號上的PDSCH RE功率與無參考信號的OFDM符號上的PDSCH RE功率的比值，后臺PB設(shè)置為比值的索引，不同的索引代表不同的比值。

為解決不同類別OFDM符號間總功率相當(dāng)問題，將帶參考信號的OFDM符號中數(shù)據(jù)RE功率降低。以現(xiàn)網(wǎng)頻譜20 MHz帶寬為例，信源RRU輸出功率為20 W時，可計算出RS的功率如表4所示。

為了使得符號功率的利用率最大，建議室外站PA&PB配置為-3&1，單路室分PA&PB配置為0&0，雙路室分PA&PB配置為-3&1。

5 CDMA網(wǎng)絡(luò)與LTE網(wǎng)絡(luò)室分鏈路預(yù)算

對比

5.1 影響鏈路預(yù)算的關(guān)鍵因素

（1）饋線損耗：頻段越高，損耗就越大，每百米LTE網(wǎng)絡(luò)（以下簡稱L網(wǎng)）比C網(wǎng)多損耗3～4 dB。在現(xiàn)網(wǎng)室分系統(tǒng)，直放站與天線口的距離為70 m，即L網(wǎng)比C網(wǎng)多損耗2～3 dB。

（2）無源器件損耗：800—2600 MHz損耗無差異。

（3）天線增益：針對全向吸頂、美化射燈天線，L網(wǎng)比C網(wǎng)增益要高3 dB；而對于其他天線，L網(wǎng)比C網(wǎng)增益要高1 dB。

（4）自由空間損耗：按現(xiàn)有室分狀況，距離天線口10 m處，L網(wǎng)比C網(wǎng)多損耗6～7 dB。

（5）遮擋損耗：以磚混墻為例，L網(wǎng)比C網(wǎng)多損耗5～7 dB。

具體如表5所示。

5.2 鏈路預(yù)算對比

（1）LTE信源與C網(wǎng)20 W宏站信源1：1合路對比

以距離天線口10 m的CDMA邊緣場強(qiáng)不小于-80 dBm為基準(zhǔn)，饋線長度為70 m時，C網(wǎng)允許的饋線及器件最大損耗為44.1 dB。LTE與C網(wǎng)信源1：1合路時，天饋系統(tǒng)多損耗2 dB；當(dāng)LTE信源為2.1 G 20 W或40 W RRU時，邊緣場強(qiáng)分別為-115.9 dBm、-112.9 dBm，均不滿足LTE邊緣場強(qiáng)需大于-105 dBm的信號覆蓋需求。具體如表6所示。

解決方案：合理利用LTE 2T2R端口的B端口（多3 dB增益）、增加信源設(shè)備功率或新增信源設(shè)備數(shù)量。

（2）LTE信源與C網(wǎng)20 W直放站信源1：1合路對比

假設(shè)直放站功率預(yù)留4 dB，以距離天線口10 m的CDMA邊緣場強(qiáng)不小于-80 dBm為基準(zhǔn)，饋線長度為70 m時，C網(wǎng)允許的饋線及器件最大損耗為34.1 dB。當(dāng)LTE與C網(wǎng)信源1：1合路時，天饋系統(tǒng)多損耗2 dB；當(dāng)LTE信源為2.1 G 20 W或40 W RRU時，LTE邊緣場強(qiáng)分別為-105.9 dBm、-102.9 dBm，基本能滿足LTE邊緣場強(qiáng)大于-105 dBm的信號覆蓋需求。具體如表7所示。

同理，當(dāng)LTE信源2.1 G 40 W RRU與C網(wǎng)40 W直放站合路時，LTE邊緣場強(qiáng)為-105.9 dBm，基本能滿足LTE邊緣場強(qiáng)大于-105 dBm的信號覆蓋需求；當(dāng)LTE信源2.1 G 40 W RRU與C網(wǎng)60 W直放站合路時，LTE邊緣場強(qiáng)為-107.7 dBm，不滿足LTE邊緣場強(qiáng)大于-105 dBm的信號覆蓋需求。

解決方案：合理利用LTE 2T2R端口的B端口（多3 dB增益）、增加信源設(shè)備功率或新增信源設(shè)備數(shù)量。

5.3 充分利用RRU設(shè)備A、B端口，單路饋線實(shí)現(xiàn)

雙流效果

針對高層住宅小區(qū)樓宇，一般采用射燈對打方式覆蓋，為充分利用RRU設(shè)備功率，A、B端口均作為信源設(shè)備使用。

住宅小區(qū)覆蓋涉及多個RRU信源時，需合理規(guī)劃設(shè)置PCI，避免模三干擾。為提升單用戶速率，可采用同PCI技術(shù)以減少干擾。經(jīng)實(shí)際測試發(fā)現(xiàn)，同一個PCI小區(qū)不同RRU的A、B端口重疊覆蓋區(qū)域可實(shí)現(xiàn)雙流效果，大大提升了下行平均速率。當(dāng)后期容量受限時，再解除小區(qū)合并。住宅小區(qū)室分覆蓋方案如圖2所示：

5.4 LTE與CDMA室分合路測試對比

某辦公樓共9層，安裝一臺40 W LTE RRU與40 W C網(wǎng)直放站信源1：1合路，選取9層對LTE與CDMA進(jìn)行對比分析。設(shè)計圖紙中C網(wǎng)天線口最小功率為-3.8 dBm，L網(wǎng)天線口最小功率為-14.1 dBm，根據(jù)鏈路預(yù)算公式可計算出邊緣場強(qiáng)，具體如下：

CDMA邊緣場強(qiáng)=天線口最小功率+天線增益-10m空間損耗-遮擋損耗-多路徑損耗=-3.8dBm+2dBi-52dB-20dB-10dB=-83.8dBm

LTE邊緣場強(qiáng)=天線口最小功率+天線增益-10m空間損耗-遮擋損耗-多路徑損耗=-14.1dBm+5dBi-57.6dB-22dB-8dB=-96.7dBm

經(jīng)實(shí)際對比測試可知，9層室內(nèi)CDMA覆蓋率達(dá)99.9%，平均Rx為-64.7 dBm；LTE覆蓋率達(dá)99.9%，平均RSRP為-61.7 dBm，各項(xiàng)測試指標(biāo)均滿足覆蓋需求。

6 結(jié)束語

本文通過對室內(nèi)分布系統(tǒng)鏈路預(yù)算模型、設(shè)備功率、無線參數(shù)等多維度進(jìn)行對比，得出LTE與不同種類CDMA室分信源1：1合路后的覆蓋效果。當(dāng)C網(wǎng)室分信源為宏站或RRU時，通過鏈路預(yù)算可知，LTE室分系統(tǒng)建設(shè)采用與C網(wǎng)信源1：1合路的方式不能滿足LTE覆蓋需求，需要適度增加信源數(shù)量，具體方案需根據(jù)鏈路預(yù)算的計算結(jié)果來確定；當(dāng)C網(wǎng)室分信源多為20 W或40 W直放站時，LTE室分系統(tǒng)建設(shè)采用與C網(wǎng)信源1：1合路的方式能夠滿足LTE覆蓋需求。為確保覆蓋質(zhì)量，安徽電信現(xiàn)網(wǎng)CDMA室分系統(tǒng)邊緣場強(qiáng)遠(yuǎn)大于-80 dBm，為LTE與CDMA信源1：1合路創(chuàng)造了有利條件。

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