【導(dǎo)讀】簡單概括，通信技術(shù)的發(fā)展可概括為3個“P到P”。動通信階段），未來向著PointtoPoint（點(diǎn)到點(diǎn)）發(fā)展。人們的生活方式、工作方式帶來了巨大的影響。移動通信雖然只經(jīng)歷。1998年12月，多個電信標(biāo)準(zhǔn)組織伙伴簽署了《第三代伙。伴計(jì)劃協(xié)議》，由此產(chǎn)生了3GPP組織，其中包括我國的CCSA。無線側(cè)的工作主要集中在LTE技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和增強(qiáng)。TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)，從R7階段開始研究，在R8版本中完整，并在R9階段進(jìn)行了完善和增強(qiáng)。圖1-2簡單概括了TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)的。下表總結(jié)了LTE系統(tǒng)的需求分析?？刂破矫媾c用戶平面的協(xié)議終止點(diǎn)。eNodeB之間通過X2接口相連，其中，eNodeB與MME（Mobility. 無線接入網(wǎng)規(guī)劃部分，也被稱為無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。而TD-LTE系統(tǒng)中業(yè)務(wù)信道均是共享方式，這就需要先確定小區(qū)。另外，TD-LTE中的多天線技術(shù)選用何種模式也會?？沼蚝痛a域復(fù)用空中接口資源。在確定的頻帶內(nèi)，TD-LTE系統(tǒng)的容。據(jù)流數(shù)與業(yè)務(wù)質(zhì)量要求、信道環(huán)境、干擾水平等時變因素密切相關(guān)，時好的頻率規(guī)劃可以減少系統(tǒng)存在的干擾。

　　

【正文】 /Hz； 6) 接收機(jī)噪聲系數(shù)：基站側(cè)通常取 2~3dB，終端側(cè)通常為 7~9dB； 38 / 50 7) 接頭及饋線損耗：下行方向通常損耗在 ～ 1dB之間；上行方向，終端無饋線、接頭和合路器損耗，取值為 0dB。 8) 干擾余量：干擾余量可分為上行干擾余量和下行干擾余量要明確給出干擾 余量的 大小比較困難，通常要借助干擾公式和系統(tǒng)仿真平臺得到。 9) 人體損耗 (dB)：對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)移動臺，可以不考慮人體損耗影響，即 0dB。 10) 邊緣用戶的目標(biāo)信噪比 SINR：與解調(diào)門限、調(diào)制解調(diào)方式（ MCS）以及天線傳輸方案相關(guān)。根據(jù)邊緣速率，可以推導(dǎo)出數(shù)據(jù)塊數(shù)量，然后找到承載的 RB數(shù)量，就可以方便的查找出對應(yīng)的 MCS，并根據(jù)具體 MCS 和 SINR 對應(yīng)表格得到 SINR， CS 和 SINR 對應(yīng)關(guān)系需根據(jù)鏈路仿真得到。 3. 附加損耗參數(shù) 附加損耗主要包括設(shè)計(jì)規(guī)劃中應(yīng)考慮的其他損耗，主要有建筑物穿透損耗和陰影衰落余量： 1) 穿透損耗：建筑物穿透損耗是指當(dāng)移動用戶在室內(nèi)與室外基站進(jìn)行通信時．由于建筑 物結(jié)構(gòu)而帶來的射頻信號衰減。通常市區(qū)建筑物穿透損耗典型值可取 15～ 20dB。 2) 陰影衰落余量：無線信道具有很大的隨機(jī)性，接收信號平均接收場強(qiáng)因?yàn)榈匦?、地物? 建筑物等阻隔而發(fā)生的衰落現(xiàn)象稱為陰影衰落。在鏈路預(yù)算中，必須預(yù)留出一部分余量，以克服陰影衰落對信號的影響。在城區(qū)環(huán)境下， 8dB 的陰影標(biāo)準(zhǔn)差， 95%的區(qū)域 39 / 50 覆蓋率和 85%的邊緣覆蓋概率對應(yīng)的陰影余量為 。 鏈路預(yù)算原理 鏈路預(yù)算總體上來說就是在保證一定質(zhì)量的前提下，利用發(fā)射端，傳播空間和接收端的相關(guān)參數(shù)，計(jì)算出無線鏈路所能允許的最大路徑損耗。覆蓋半徑又和最大路徑損耗有著直接的關(guān)系，將允許的最大路徑損耗代入無 線傳播模型中去，就能估算出相應(yīng)的覆蓋半徑。圖是上行鏈路預(yù)算的模型圖。根據(jù)上行鏈路預(yù)算模型圖，將相關(guān)參數(shù)代入計(jì)算公式可以計(jì)算出上行鏈路允許最大路徑損耗。 最大路徑損耗（上行） =上行 EIRP最小接收電平 總余量 空間損耗； 上行 EIRP=終端最大發(fā)射功率 +終端天線增益 終端饋線損耗； 上行最小接收電平 =邊緣用戶目標(biāo)信噪比 +熱噪聲 +接頭及饋線損耗 接收天線增益 天線分集、賦形增益； 總余量 =干擾余量 +快衰落余量；各種損耗 =陰影損耗 +穿透損耗。 同樣地，圖是下行鏈路預(yù)算的模型圖。根據(jù)下行鏈路預(yù)算模型圖，將相關(guān)參數(shù)代入計(jì)算公式可以計(jì)算出允許最大路徑損耗。 40 / 50 最大路徑損耗（下行） =下行 EIRP最小接收電平 總余量 空間損耗 下行 EIRP=單個 RB發(fā)射功率 +發(fā)射天線增益 +多天線分集、賦形增益 接頭及饋線損耗 人體損耗； 下行最小接收電平 =邊緣用戶目標(biāo)信噪比 +熱噪聲 +接頭及饋線損耗 接收天線增益 多天線分集、賦形增益； 總余量 =干擾余量 +快衰落余量； 各種損耗 =陰影損耗 +穿透損耗。 通過上述計(jì)算方法計(jì)算出上下行鏈路的最大路徑損耗，再根據(jù) 節(jié)的傳播模型分析理論，代入傳播模型公式，就可以計(jì)算出上下行鏈路各信道的覆蓋半徑。 覆蓋半徑估算 根據(jù) TDLTE 系統(tǒng)基本參數(shù)、收發(fā)機(jī)參數(shù)以及附加損耗參數(shù)，選用 HATACOST123 傳播模型，可以得出典型參數(shù)下室外的上下行鏈路部分信道的預(yù)算表，如表和所示。 41 / 50 42 / 50 雖然上面得到的上下行鏈路參數(shù)表是基于一般情況下的參數(shù)配置，實(shí)際建網(wǎng)的參數(shù)選擇肯定有所不同，但是可以通過上述鏈路預(yù)算表分析 TDLTE系統(tǒng)覆蓋的受限信道及覆蓋特點(diǎn)。通過分析可以看出， 43 / 50 TDLTE 系統(tǒng)上行鏈路主要受限于 PUSCH 信道，下行鏈路主要受限于 PDCCH 信道。上下行業(yè)務(wù)信道目標(biāo)速率相同時， PDSCH 覆蓋優(yōu)于 PUSCH。對比上下行覆蓋范圍， TDLTE 系統(tǒng)覆蓋受限于 PDCCH。 容量估算 容量估算指標(biāo)分析 TDLTE 系統(tǒng)容量分析可以分為控制面和用戶面。 控制面容量指標(biāo)包括同時調(diào)度用戶數(shù)與同時在線用戶數(shù)，其中同時調(diào)度用戶數(shù)是衡量系統(tǒng)的基本指標(biāo)，具體分為上下行控制信道容量，各控制信道容量受限于空中接口資源及信道配置。用戶面容量指標(biāo)可按業(yè)務(wù)類型進(jìn)行劃分，包括 VoIP 業(yè)務(wù)和非 VoIP 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。其中非 VoIP 數(shù)據(jù) 業(yè)務(wù)指標(biāo)有小區(qū)峰值吞吐量、小區(qū)平均吞吐量及小區(qū)邊緣速率等； VoIP 業(yè)務(wù)指標(biāo)即 VoIP 用戶數(shù)。用戶面基本指標(biāo)包括小區(qū)平均吞吐量和 VoIP 用戶數(shù)。系統(tǒng)容量指標(biāo)體系建議如表所示。 （ 1）同時調(diào)度用戶數(shù)：指系統(tǒng)每 TTI 可調(diào)度的用戶數(shù)，按用戶調(diào)度過程，上行調(diào)度用 戶數(shù)主要受限于 PRACH（物理隨機(jī)接入信道）、 PUCCH（物 44 / 50 理上行控制信道）、 SRS（探測用參考信號），下行調(diào)度用戶數(shù)主要受限于PCFICH 信道、 PHICH 信道 和 PDCCH 信道容量；其它上下行控制信道占用物理層系統(tǒng)資源，但不直接影響 系統(tǒng)同時調(diào)度用戶數(shù)。 （ 2） 同時在線用戶數(shù)：指系統(tǒng)保持連接狀態(tài)的用戶數(shù)，對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，系統(tǒng)不需要每 幀都進(jìn)行調(diào)度，動態(tài)調(diào)度算法會保證在線用戶在需要數(shù)據(jù)傳輸時及時分配資源， 同時在線用戶數(shù)由業(yè)務(wù)特征及設(shè)備能力決定，通常單小區(qū)提供不低于 1200 個用戶 同時在線的能力。 （ 3） 小區(qū)峰值吞吐量：指在確定業(yè)務(wù)質(zhì)量要求及無線傳播環(huán)境下，理論上單小區(qū)可承 載的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中小區(qū)吞吐量低于該值。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)估算中，考慮到 無線傳播環(huán)境、用戶分布及業(yè)務(wù)質(zhì)量要求的變化，應(yīng)考慮足夠的冗余度。 （ 4）小區(qū)平均吞吐量：指在確定系統(tǒng)配置及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)質(zhì)量要求下，單個小區(qū)平可承載 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量。該值通常由實(shí)際網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)測試或仿真分析獲 45 / 50 得，與理論分析結(jié)果存 在差異。 （ 5） VoIP 用戶數(shù)：指滿足用戶 VoIP 業(yè)務(wù)確定質(zhì)量要求下，小區(qū)可容納的 VoIP 用戶數(shù)。 容量估算研究思路 TDLTE 系統(tǒng)資源占用及容量估算過程分為 兩部分：容量估算基本參數(shù)確定和資源占用與容量估算過程。其中基本參數(shù)包括系統(tǒng)配置參數(shù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)質(zhì)量指標(biāo)要求， VoIP 業(yè)務(wù)質(zhì)量要求及業(yè)務(wù)編碼調(diào)制方式選擇。在確定相關(guān)參數(shù)的基礎(chǔ)上，分別對控制信道資源占用及容量和業(yè)務(wù)信道容量進(jìn)行討論研究。詳細(xì)流程如圖所示。 46 / 50 上行控制信道容量估算 TDLTE 上行信道包括 PRACH、 PUCCH 和 PUSCH 信道，控制信道容量分析與 PRACH、 PUCCH 信道有關(guān)。分析信道容量關(guān)鍵是分析各個相關(guān)信道的特點(diǎn)和資源分配情況。 1. PRACH信道容量 從容量角度分析， PRACH 信道容量關(guān)注在滿足確定碰撞概率指標(biāo)下，小區(qū)可同時接入的用戶數(shù)。它取決于小區(qū)支持的場景（小區(qū)覆蓋半徑）、隨機(jī)信道格式（ Format0～ 4）選擇及每無線幀隨機(jī)信道資源配置。隨機(jī)接入信道（ PRACH）是一個共享信道，在初始接入過程中，承載用戶發(fā)起的隨機(jī)接入突發(fā)，以獲得終端的上行同步。本節(jié) 47 / 50 首先介紹隨機(jī)接入突發(fā)的時頻結(jié)構(gòu)及參數(shù)，再介紹 TDLTE 系統(tǒng)中PRACH 信道的配置，以全面闡述 PRACH 信道資源狀況。 1) 隨機(jī)接入突發(fā)時域結(jié)構(gòu) 從時域分析，隨機(jī)接入突發(fā)由 CP（長度為 cpT ）、前導(dǎo)序列 Preamble（長度為 epT ）和保護(hù)時間 GT（長度為 GTT ，保護(hù)時間內(nèi)不進(jìn)行任何發(fā)送）組成，結(jié)構(gòu)如下： 時域結(jié)構(gòu)中的前導(dǎo)序列由具有零相關(guān)區(qū)的 ZadoffChu 根序列循環(huán)移位產(chǎn)生（ ZCZCZ 序列）。 ZadoffChu 根序列具有時 /頻恒幅、零自相關(guān)及良好的互相關(guān)特點(diǎn)。 UE使用網(wǎng)絡(luò)側(cè)配置的 Preamble序列集。每個小區(qū)最大同時檢測的序列長度為 64，即每個小區(qū)有 64 個可用的Preamble 序列，相鄰的 eNode B會分配不同的隨機(jī)接入序列組。同一小區(qū)的 Preamble 序列由根 ZadoffChu 序列循環(huán)移位的方式得到，并按照序列可用的循環(huán)移位值大小升值排列。根序列由系統(tǒng)消息中廣播邏輯索引 “RACH_ROOT_SEQUENCE”確定。 由于零相關(guān)區(qū)的長度（循環(huán)移位的大小）需要大于 “小區(qū)中的最大傳播往返時延（依賴 于小區(qū)半徑）＋多徑時延 ”，小區(qū)覆蓋半徑越大，循環(huán)移位長度越長，同一根序列產(chǎn)生的 ZCZCZ 序列數(shù)量越少，需要配置的 ZC 根序列數(shù)越多，所以，一個小區(qū)中的根序列數(shù)量及循環(huán)移位數(shù)量由小區(qū)覆蓋半徑?jīng)Q定。忽略多徑時延的影響，不同覆蓋半徑小區(qū)的 ZC 序列數(shù)量與 48 / 50 ZCZCZ 序列對應(yīng)關(guān)系如 表所示。 2) 隨機(jī)接入突發(fā)格式 為了保證不同覆蓋情況下隨機(jī)接入檢測性能，同時也盡可能減小接入信道開銷。 TDLTE 系統(tǒng)中給出 5 種不同隨機(jī)接入突發(fā)格式。不同格式在頻域上結(jié)構(gòu)完全相同，在時域上的長度有所差別。不同格式隨機(jī)接入突發(fā)結(jié)構(gòu)如圖所示。 不同隨機(jī)接入突發(fā)參數(shù)如下表所示。 3) 隨機(jī)接入信道配置 隨機(jī)接入信道的資源配置由高層決定，包括信道格式（ Format 0～ 49 / 50 4）、 PRACH 信道設(shè)置密度 ( RAD )和版本序號 (RAr )等參數(shù)。其中信道格式取決于支持的場景需求和上 /下行配置，信道設(shè)置密度 RAD 取決于小區(qū)支持的用戶數(shù)量和信道格式，每 TTI支持更多的 PRACH信道資源，接入信道容量越大，也可以有效降低碰撞概率。 TDLTE 系統(tǒng)支持 5種格式的 PRACH 信道配置，各種格式的信道配置參數(shù)如表所示。 4) 隨機(jī)接入信道容量 基于以上 PRACH信道時頻結(jié)構(gòu)和資源配置原理分析，可以導(dǎo)出隨機(jī)接入信（ PRACH）資源估算方案；其次需要分析用戶隨機(jī)接入的概率分布函數(shù)，獲得信道資源、碰撞概率與可接入用戶數(shù) 3 個變量間的關(guān)系式；最后，導(dǎo)出滿足一定碰撞概率條件下，確定場景已知系 50 / 50 統(tǒng)資源配置的 TDLTE 小區(qū)可承載隨機(jī)接入用戶數(shù)，即隨機(jī)接入信道容量。容量估算過程如下： 假設(shè)小區(qū)系統(tǒng)參數(shù)及隨機(jī)接入信道配置參數(shù)如表所示。