基于LTE組網(wǎng)特征的室內(nèi)覆蓋場強(qiáng)預(yù)測的方法研究

劉丁瑞 張翔

【摘要】 隨著TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署，如何在解決室內(nèi)深度覆蓋的同時兼顧網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，是現(xiàn)階段亟需討論的議題。

本文分三個段落分別討論基于天饋特性的站高與下傾角的配置算法、TD-LTE深度覆蓋模型、建筑物穿透損耗模型，最后給出可對室內(nèi)深度覆蓋場強(qiáng)預(yù)測的方法建議。

【關(guān)鍵詞】 深度覆蓋 MR 場強(qiáng)預(yù)測

一、TD-LTE深度覆蓋模型

1.1常用室外傳播模型

COST231-Hata模型：

L（dB）=46.3+33.9lgfc-13.82lghte-a（hre）+（44.9-15.5lghte） lgd+CCELL+Cterrain+CM（2-4）

該模型適用范圍：頻率1500M-2000Mhz發(fā)射有效天線在30m-200m間，接收有效天線高度在1m-10m間。在站間距超過1km時精度較高，更適合預(yù)測鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村等空曠場景的室外場強(qiáng)。

1）COST-231-walfisch-ikegami模型

視距傳播情況：L（dB）=42.6+26lgd+20lgfc

非視距傳播情況：

L=L0+L1+L2

L0：自由空間損耗即

L0=32.45+20lgfc+20lgd

L1：離屋頂下沿最近的衍射引起的衰落

L1=-16.9-10lgw+10lgfc+20lg（hr-hm）+L11（φ）

L2：屋頂多重衍射引起的衰落

L2=K21+Ka+Kdlgd+Kflgfc-9lgb

該模型適用范圍：頻率150M-2000Mhz，發(fā)射有效天線在4m-50m間，接收有效天線高度在1m-10m間。適用于基站位于建筑物內(nèi)部的鏈路預(yù)算。

1.2深度覆蓋模型

上述兩個模型，都只預(yù)測室外場強(qiáng)，且由于接收天線高度一般不超過3m，一般適合預(yù)測室外地面道路場強(qiáng)。深度覆蓋模型更多需要預(yù)測室內(nèi)場強(qiáng)，暫無經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂梢越梃b，其主要困難為：室內(nèi)穿透損耗難以預(yù)測，高層覆蓋受限天饋特性；本文通過引入簡單的建筑模型、穿損模型、天饋特性，結(jié)合兩個經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，可以有效的預(yù)估深度覆蓋效果。

1.3建筑物穿透損耗模型

1）F與D頻段覆蓋差異

F頻段與D頻段室內(nèi)覆蓋的差異，不僅僅取決于穿透損耗，還取決于傳播損耗。理論上，根據(jù)兩個模型，單站F與D頻段室外覆蓋差異分為以下幾種情況：

視距（LOS）：2.7db

非視距（NLOS）：密集城區(qū)6.2db ；其它4.7db

為簡化運(yùn)算，鏈路預(yù)算時可取8db（密集城區(qū)）、6.5db（一般城區(qū)）預(yù)留。

2）高中低層穿透損耗分析

在實(shí)際測試過程，中低層建筑信號最強(qiáng)，天線掛高大多分布在20m-30m，下傾角基本大于6度，室內(nèi)信號最強(qiáng)樓層一般在4F-10F之間。

以城區(qū)為例，小區(qū)樓層一般高于6F（18m），小區(qū)間距一般不超過50m，3F以下均存在一定程度的阻擋，按照前期站點(diǎn)主要靠道路的特點(diǎn)，可以粗略按照臨街單元為視距，其它單元為非視距進(jìn)行預(yù)估。

3）簡單的穿透損耗模型

由于室內(nèi)穿透損耗與建筑物的材料、形狀、室內(nèi)結(jié)構(gòu)，天饋的高度、位置、角度，UE的高度、方向等一系列的因素有關(guān)，想要得到一個公式準(zhǔn)確的預(yù)估穿透損耗是非常困難的。

下面給出一個簡單的小區(qū)穿透損耗模型：

1、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

聯(lián)通設(shè)計(jì)院在西安進(jìn)行了住宅穿透損耗測試，通過分析大量測試數(shù)據(jù)，在2.4Ghz的頻段（與E頻段接近），小區(qū)室內(nèi)穿透損耗均值20db，穿透損耗在24db以上僅10%。這里提供了建筑物穿透損耗的一個經(jīng)驗(yàn)值。

2、穿損模型

火車穿損模型有個典型特點(diǎn)，垂直入射角一致，水平入射角屬于變量，故以火車穿損模型為例，修正后的損耗可近似為以下公式：

A+0.1（90-a），90

A+5，40

A+5+0.3（20-a），20

一般而言，不同場景，A的取值一般不同，參考上文經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在進(jìn)行室內(nèi)深覆蓋預(yù)估時，A可以取值為F：15 E：17 D：18左右

最終得到室內(nèi)覆蓋場強(qiáng)預(yù)測值為：

室內(nèi)信號強(qiáng)度=發(fā)射端信號強(qiáng)度+天饋增益-路損-穿透損耗=經(jīng)驗(yàn)校準(zhǔn)值

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 李通； 程日濤； 王潛淵； 張新程 ：《TD-LTE深度覆蓋方案》

[2] 魏瑋 南京郵電大學(xué)：《TD-LTE網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋技術(shù)及其應(yīng)用》