如何计算LTE FDD的上行链路预算
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发布时间：2022-03-25 08:37
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时间：2022-03-25 10:06
图1显示了带宽是10MHz的LTE FDD上行链路和下行链路的覆盖范围，考虑了4条最重要的信道，即上行的PUSCH信道和PUCCH信道，以及下行的PDSCH信道和PDCCH信道。在下行PDCCH信道的覆盖范围计算中，DCI（Downlink Control Information）消息占用了8个CCE（Control Channel Elements），合计44比特；而上行PUCCH信道的覆盖范围计算是基于4比特的CQI报告。下行链路是2×2的天线配置，而上行链路是1×4的天线配置。eNodeB的天线增益为17dBi。不论是上行还是下行，发射器、接收器和线缆加起来的总损耗都是4dB。下行的噪声影响是7dB，上行的噪声干扰是5dB，接收端容限是2dB。热噪声是-174dBm。
图1 LTE覆盖（10MHz，FDD）
在这里，覆盖（Coverage）被定义为控制信道的接收成功率达到95%，并且数据信道的接收成功率达到90%。
对控制信道来
说，目标BLER（BLock Error Rates）是1%；对数据信道来说，目标BLER是10%。数据信道由0.5dB的HARQ增益。
在乡村宏站（Rural macrocell）、市区宏站（Urban macrocell）和市区微站（Urban microcell）三个场景中，4个主要信道的覆盖距离都超出了小区的半径。在3GPP Case 3场景中，4个主要信道的覆盖距离略小于小区的半径。
表1概括了非视距模式NLOS下的3GPP Case 3场景的链路预算计算。假设UE的发射天线和接收天线的增益都是0dBi；穿透损耗20dB；下行链路的接收器的干扰热噪声比是1dB（包括控制信道和数据信道）；上行链路的接收器的数据信道的干扰热噪声比是1.5dB，上行链路的接收器的控制信道的干扰热噪声比是
4.5dB；对数正态分布的阴影衰落余量对控制信道是10.5dB，对数据信道是6.7dB。
表1 无论是上行链路还是下行链路，良好的覆盖意味着要求所有的控制信道和数据信道的覆盖拒绝都大致相当。不同的信道的覆盖距离取决于使用的业务类型，比如3GPP Case 3 FDD 5MHz带宽下：
数据速率是5kbps的PUSCH信道的覆盖距离是1000米； 数据速率是9Mbps的PUSCH信道的覆盖距离只有101米； 用于VoIP的PUSCH信道的覆盖范围是700-800米 再比如：
10比特（1%FER）的CQI信号的覆盖距离是770米； 4比特（1%FER）的CQI信号的覆盖距离是992米； PRACH Format 2的覆盖距离是830米；
PUCCH上传递的ACK/NACK信号的覆盖距离是925米
同样是3GPP Case 3 FDD 5MHz带宽，下行链路上相关信道和信道的覆盖距离是：
PDCCH信道48比特，868米；
PDCCH信道36比特，940米；
PDCCH信道24比特，1000米；
PBCH信道（1% BLER），1000米
PHICH信道（0.1% BER），760米
PCFICH信道（0.1% BER），770米
PCH信道96比特，1000米
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时间：2022-03-25 11:24
以2.6G频段的FDD LTE为例，小区半径与最大路径损耗之间存在的关系就是传播模型。通过Cost231-Hata传播模型的计算，我们可以在小区半径和最大路径损耗之间相互推导。
通过以下参数：
f =频段（MHz）
hb =基站天线高度(m)
hm =终端天线高度(m) ，一般取1.5米。
R =终端和基站间的距离(km)
Kc =环境校正因子
a(hm)=天线高度校正因子=(1.1 × log (f) –0.7) × hm - (1.56 × log (f) –0.8)
根据公式Path Loss (路径损耗) = K1+K2 × log R就可以得到小区半径和路径损耗之间的一个等式。其中K1，K2是可以根据覆盖区域的不同选择相应的常量。
可见，要想得到小区半径就必须知道路径损耗的大小。
最大路径损耗
由能量守恒可以得出等式：
接收机灵敏度=最大发射功率–其他损耗–裕量–最大路径损耗+增益
将公式变形得到：
MAPL(最大路径损耗)=最大发射功率–其他损耗–裕量+增益–接收机灵敏度
最大发射功率
对上行链路预算来说，最大发射功率就是UE终端的最大发射功率，一般取值为23dBm。
其他损耗
馈线及接头损耗
每个接头的插入损耗典型值是0.05dB。馈线的损耗可以参照馈线损耗表来查找，不同频率不同长度的馈线损耗值都不同。
穿透损耗
根据覆盖区域的地物不同，取值不同。
无线环境 穿透损耗（dB）
密集城区（建筑物深处）： 20
城区（室内）：17
郊区（室内）：14
空旷区域的车内：8
人体损耗
VoIP业务：3dB，由于手持终端带来损耗。
数据业务：0dB
裕量
阴影裕量
与小区边缘覆盖率以及区域覆盖概率相关。密集市区、一般市区、郊区的标准方差取8dB，乡村和公路的标准方差取6dB。
上行干扰裕量
干扰裕量是由于其他小区的干扰信号在热噪声基础上的噪声增加量。
LTE链路预算中通常考虑干扰裕量为3dB。
增益
eNode B天线增益
在LTE规划中，一般建议选择2路接收天线。
天线增益大致为18dBi
水平半功率角约为65°
垂直半功率角约为7°
电下倾可以手动调整或通过RCU (Remote ControlUnit)远端调整
对于极化分集，密集市区、一般市区、和郊区选择交叉极化，乡村可以选择垂直极化。
UE天线增益
常规情况下UE天线增益取值0dBi。
切换增益
经过仿真分析典型的切换增益为2~4dB。
切换增益可以减小阴影裕量的需求。
切换增益和阴影衰落标准方差、覆盖概率、相邻小区阴影衰落的相关性、切换时长、终端移动速度等有关。
接收机灵敏度
接收机灵敏度指无线接收设备要完成接收到信号的解调，需要能接收在一定信噪比条件下信号和噪声之和的总功率。
接收机灵敏度＝噪声功率+噪声系数+SNR
噪声功率
噪声功率=噪声功率谱密度×带宽=k×T×带宽
K：玻尔兹曼常数——1.381×10-23（J/K)
T：绝对温度（K）
噪声系数
eNodB的噪声系数通常取3dB。
SNR(Signal-to-NoiseRatio)
SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)目标值受以下因素影响，取值通常是通过链路级仿真或实验室/外场测试得到。
①eNode-B设备性能
②无线环境(多径环境，终端移动速度)
③接收分集(默认2路分集，可选4路分集)
④目标数据速率和服务质量(QoS)
⑤调制编码方式(MCS)
⑥最大允许的HARQ重传次数(上行最大4次)
⑦HARQBLER target (默认10%)
根据以上参数，我们就可以计算出最大路径损耗了，从而去推导小区半径，估算小区覆盖面积
