LTE 與CDMA 網(wǎng)絡(luò)覆蓋對比分析

林 志

（中國電信福建無線網(wǎng)優(yōu)中心，福州 350001）

1 引言

基于覆蓋定義，開展LTE 與CDMA 接收機(jī)靈敏度計算并討論覆蓋的可靠性，在此基礎(chǔ)上分析Rx 和RSRP 與下行接收機(jī)靈敏度的關(guān)系，在考慮覆蓋可靠性前提下確定Rx 和RSRP 覆蓋門限對應(yīng)為-95dBm 和-110dBm，并通過MOS 和下行速率的擬合確認(rèn)覆蓋門限的合理性。

基 于LTE 的MR 和CDMA 的PPSMM，提 出 一 種LTE 與CDMA 覆蓋快速對標(biāo)方法，并進(jìn)行某地C/L 快速覆蓋對比，結(jié)果表明LTE 略好于CDMA 網(wǎng)絡(luò)，對比過程中也進(jìn)一步佐證了C/L 覆蓋門限的15dB 差異，具有推廣意義。

2 LTE 與CDMA 覆蓋對標(biāo)的理論研究

2.1 CDMA Rx_Pwr、LTE RSRP 覆蓋門限與接收靈敏度的關(guān)系

在分析Rx_Pwr/RSRP 覆蓋門限與接收靈敏度的關(guān)系之前，先來分析二者之間的差異，再進(jìn)一步分析二者與接收機(jī)靈敏度的關(guān)系。

2.1.1 CDMA Rx_Pwr 與LTE RSRP 的差異分析

CDMA 2000 1x 系統(tǒng)中衡量下行覆蓋質(zhì)量常用到指標(biāo)有Rx_pwr、Ec/Io，其中Rx_pwr 為接收功率，在進(jìn)行鏈路預(yù)算過程中主要以Rx_pwr 為主，是決定覆蓋范圍的關(guān)鍵指標(biāo)。

在LTE 鏈路預(yù)算過程中也基本也功率為主，同樣是決定覆蓋質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，SINR 則為承載RS 信號的無線資源的信號干擾噪聲比，與小區(qū)間干擾和負(fù)荷高度相關(guān)，在靈敏度計算過程中已納入考慮，因此對于LTE 重點分析RSRP。

2.1.2 CDMA Rx_Pwr 與接收機(jī)靈敏度的關(guān)系

CDMA 是擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，其計算得到的MS 接收機(jī)靈敏度遠(yuǎn)小于接收機(jī)帶寬內(nèi)實際接收到的功率，此時當(dāng)用Rx_Pwr 衡量的覆蓋門限中，不可能低于熱噪聲，CDMA 系統(tǒng)在1.2288MHZ 帶寬內(nèi)的最低熱噪聲

-105.1dBm 的熱噪聲疊加CDMA 開銷信道和FCH 的最低接收功率（即接收靈敏度）后，CDMA 帶寬內(nèi)最低功率積分為-104.65dBm，3GPP2 協(xié)議C.S0011 定義的MS 的FCH 信道接收機(jī)靈敏度測試要求是在輸入不大于-104dBm，BS 側(cè)與之類似。因此MS 在帶寬內(nèi)最小接收功率（即Rx_pwr）為-104dBm。

不考慮熱噪聲，換一個角度看，根據(jù)高通仿真，極端情況下，當(dāng)BTS 功率滿載，單用戶FCH 的功率均值與總功率相差15dB，因此在MS 接收到最低FCH 功率時，其間還收到同小區(qū)內(nèi)開銷信道功率和其他用戶的FCH 功率（與MS 使用的FCH 功率相差15dB），即此時其在1.2288MHz 帶寬內(nèi)接收到的功率積分=FCH最小接收功率+15dB=-120+15=-105dBm。與熱噪聲模式計算相近。

2.1.3 LTE RSRP 與接收機(jī)靈敏度的關(guān)系

RSRP 為UE 在RS 信號帶寬（15kHz）的功率積分，包含了RS 功率和熱噪聲，LTE 在15kHz 帶寬內(nèi)的熱噪聲

疊加UE 的接收機(jī)靈敏度功率（-130.8dBm）后，UE 在15kHz 帶寬內(nèi)接收功率為-123.91dBm，因此3GPP 協(xié)議TS 36.101定義的MS 在20MHz 帶寬內(nèi)接收機(jī)最小接收功率測試（QPSK 調(diào)制）要求是在不大于-94dBm（20MHz 對應(yīng)1200個子載波，帶寬內(nèi)接收功率=-123.91+10log（1200）），BS 側(cè)與之類似。此時UE在RS 帶寬內(nèi)最小接收功率（即RSRP）為-124dBm。

因此，考慮疊加熱噪聲后，LTE UE 接收機(jī)靈敏度與RSRP門限關(guān)系如表1所示：

表1 RB帶寬內(nèi)LTE UE接收機(jī)靈敏度與RSRP門限（精簡版）

2.2 覆蓋門限合理性分析

對于上述確定的覆蓋門限是否合理，需要進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)過程主要采用擬合方法，對于CDMA 網(wǎng)絡(luò)采用Rx_pwr vs MOS 進(jìn)行擬合確認(rèn)，LTE 網(wǎng)絡(luò)則通過DT 測試數(shù)據(jù)對RSRP vs MOS 進(jìn)行擬合確認(rèn)。

2.2.1 Rx_pwr vs MOS 擬合

在市區(qū)DT 測試過程中，很難采集到Rx＜-90dBm 的采樣點，本次擬合采用漳州高速公路例行DT 測試數(shù)據(jù)，共計192803個采樣點，擬合過程中，由于DT 測試數(shù)據(jù)MOS 采樣周期大于Rx_pwr 采樣周期，為此將MOS 采樣周期內(nèi)的Rx_pwr 采樣點做算術(shù)平均收斂處理，收斂后共有2043個MOS 采樣點。收斂后Rx vs MOS 的對應(yīng)圖如圖1所示：

圖1 Rx vs MOS

在Rx_pwr＞=-95dBm 的1648 個 采 樣 點 中 有1521 個 點MOS＞=3，占比92.29%，由于Rx vs MOS 的散點圖無法詳細(xì)分析，為此以5dB為區(qū)間計算Rx分段區(qū)間內(nèi)MOS＞=3的概率如圖2所示：

圖2 Rx分段區(qū)間MOS＞=3的概率

可以看出Rx＞=95dBm 前MOS＞=3的概率可以超過80%，而Rx＜-95dBm 后，MOS＞=3的概率陡降，因此將CDMA 的最小帶寬接收電平（即Rx_pwr）確定為-95dBm 是合理的。

2.2.2 RSRP vs MOS 擬合

RSRP vs MOS 的擬合采用漳州境內(nèi)高速測試和福州城區(qū)測試的數(shù)據(jù)，共計238303個采樣點，擬合過程中，由于DT 測試數(shù)據(jù)MOS 采樣周期大于RSRP 采樣周期，為此將MOS 采樣周期內(nèi)的RSRP 采樣點做算術(shù)平均收斂處理，收斂后共有8958個MOS 采樣點。收斂后RSRP vs MOS 的對應(yīng)圖如圖3所示：

圖3 RSRP vs MOS

在RSRP＞=-110dBm 的8946 個 采 樣 點 中 有8395 個 點MOS＞=3.5，占比93.84%，由于RSRP vs MOS 的散點圖無法詳細(xì)分析，為此，以5dB 為區(qū)間計算RSRP 分段區(qū)間內(nèi)MOS＞=3.5的概率如圖4所示：

圖4 RSRP分段區(qū)間MOS＞=3.5的概率

可以看出RSRP＞=-110dBm 前MOS＞=3.5的概率可以超過80%，而RSRP＜-110dBm 后，MOS＞=3.5 的概率陡降，因此將LTE 的RSRP 確定為-110dBm 是合理的。

2.2.3 擬合小結(jié)

通過對CDMA Rx vs MOS、LTE RSRP vs MOS、LTE RSRP vs 下行速率的擬合和概率分布圖可以確定覆蓋門限（Rx＞=-95dBm和RSRP ＞=-110dBm）可以滿足語音質(zhì)量和邊緣速率目標(biāo)，因此后續(xù)將采用該門限進(jìn)行對比分析。

3 覆蓋對比分析

CDMA 的Rx 覆蓋門限可以采用-95dBm，LTE 的RSRP 覆蓋門限可以采用-110dBm，基于PPSMM 和MR 進(jìn)行C/L 覆蓋快速對比，根據(jù)上述結(jié)論，進(jìn)行現(xiàn)網(wǎng)某區(qū)域的C/L 覆蓋對比。

3.1 MR 對比

取LTE 網(wǎng)絡(luò)的MR 數(shù)據(jù)和CDMA 網(wǎng)絡(luò)的PPSMM 數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，按5dB 步長對Rx/RSRP 區(qū)間內(nèi)的采樣點進(jìn)行累加，分別求占總采樣點數(shù)的占比，同時及時累加占比，對比如表2所示。

Rx/RSRP 的分段占比上看，CDMA 集中在（-45，-90]的6個區(qū)間，LTE 則集中在（-60，-105]的6個區(qū)間，相差15dbm。

表2 C/L Rx和RSRP區(qū)間分段對比

3.2 柵格化對比

對MR 數(shù)據(jù)和PPSMM 數(shù)據(jù)按50米*50米柵格化（柵格內(nèi)的MR 采樣點的Rx/RSRP 進(jìn)行算術(shù)平均），柵格化后的覆蓋對比圖如圖5所示：

圖5 C/L柵格化覆蓋渲染對比

從地理展現(xiàn)圖上可能較難對比，因此對柵格的Rx/RSRP 均值按5dB 步長進(jìn)行區(qū)間柵格累計，統(tǒng)計如表3所示：

表3 C/L Rx和RSRP柵格化數(shù)據(jù)區(qū)間分段對比

從統(tǒng)計結(jié)果看，LTE 的RSRP＞=-110dBm 的柵格比例為99.94%，CDMA Rx＞=-95dBm 的柵格比例為99.58%，LTE 的柵格化覆蓋率同樣略好于CDMA 網(wǎng)絡(luò)。

而且Rx/RSRP 的分段柵格占比上看，CDMA 集中在（-60，-90]的6個區(qū)間，LTE 則集中在（-75，-105]的6個區(qū)間，同樣相差15dbm。

3.3 小結(jié)

基于PPSMM 和MR 的采集分析，通過原始數(shù)據(jù)和柵格化的區(qū)間分段對比，二者集中分布的區(qū)間均相差15dBm，這樣佐證了Rx 與RSRP 覆蓋門限差值15dB 的合理性，按覆蓋門限對比，可以得出某區(qū)域的LT 覆蓋E 略好于CDMA。