LTE覆盖半径相关参数解释.docx

TD-LTE覆盖半径相关参数总结

1.CP配置对覆盖距离的影响
OFDM技术能有效克服频域上自身的干扰问题，但是无法克服由于多径时延造成的符号间干扰（ISI）和子载波正交性破坏问题。多径时延表现为信号经过无线信道后发生的较大时延及幅度衰减。对此，在TD-LTE系统中，在每个OFDM符号之前加入循环前缀CP。只要各径的多径时延与定时误差之和不超过CP长度，就能保证接收机积分区间内包含的各子载波在各径下的整数波形，从而消除多径带来的符号间干扰和子载波间的干扰（ICI）。
正常CP：正常CP有7个OFDM符号，第1个OFDM符号的CP长度是5.21μs，第2到第7个OFDM符号的CP长度是4.69μs。正常CP可以在1.4km的时延扩展范围内提供抗多径保护能力，适合于市区、郊区、农村以及小区半径小于5km的山区环境。
扩展CP：扩展CP有6个OFDM符号，每个OFDM符号的CP长度均是16.67μs。扩展CP可以在10km的时延扩展范围内提供抗多径保护能力，适合于覆盖距离大于5km的山区环境以及需要超远距离覆盖的海面和沙漠等环境。
2. GP配置对覆盖距离的影响
TD-LTE系统利用时间上的间隔完成双工转换，但为避免干扰，需预留一定的保护间隔（GP）。GP的大小与系统覆盖距离有关，GP越大，覆盖距离也越大。GP主要由传输时延和设备收发转换时延构成，即：
GP=2×传输时延+TRx-Tx,Ue （1）
最大覆盖距离=传输时延*c （2）
其中c是光速。TRx-Tx,Ue为UE从下行接收到上行发送的转换时间，该值与输出功率的精确度有关，典型值是10μs～40μs，在本文中假定为20μs。
 TD-LTE覆盖距离见表7。
DwPTS用于传输下行链路控制信令和下行数据，因此GP越大，则DwPTS越小，系统容量下降。在系统设计中，常规CP的特殊子帧配置7即10:2:2是典型配置，该配置下理论覆盖距离达到18.4km，既能保证足够的覆盖距离，同时下行容量损失又有限。扩展CP的特殊子帧配置0即3:8:1，覆盖距离可以达到97km，适合于海面和沙漠等超远距离覆盖场景。

表7 TD-LTE特殊子帧配置及覆盖距离

3. 随机接入突发信号格式对覆盖距离的影响
在TS36.211中定义了五种随机接入突发信号格式。物理层随机接入突发信号由CP、前导序列Preamble、保护时间GT三部分组成，结构如图2所示：

图2 随机接入突发信号格式

由于接入时隙需要克服上行链路的传播时延以及用户上行链路带来的干扰，因此需要在时隙设计中留出足够的保护时间，该保护时间即为GT。GT长度决定了能够支持的接入半径：
小区覆盖距离=GT*c/2 （4）
其中c是光速。
随机接入前导信号格式和覆盖距离的对应关系如表8，其中：
前导信号格式0，最大小区覆盖距离14km，适合于正常覆盖小区。
前导信号格式1，最大小区覆盖距离77km，适合于大的覆盖小区。
前导信号格式2，最大小区覆盖距离29km，前导信号重复1次，信号接收质量提高，适合于较大覆盖小区以及UE移动速度较快的场景。
前导信号格式3，最大小区覆盖距离107km，前导信号重复1次，信号接收质量提高，适合于海面和沙漠等超远距离覆盖。
前导信号格式4，是TD-LTE系统所特有的，它在特殊时隙中UpPTS里发射，最大小区覆盖距离1.4km，适合于室内和室外密集市区。
4.NCS(循环移位值)与覆盖半径相关参数
Ncs与小区半径相关，下面是Ncs和小区半径的关系参见如下公式：
（公式1）
其中，对于前导格式0-3，，对于前导格式4，；
对于前导格式0-3，，对于前导格式4，；
为最大多径时延扩展，是小区边缘UE对抗多径干扰的保护；
为光速。TS=1/2048*15K
原则上，Ncs越大，小区半径越大，以下是根据公式1计算获得的前导格式0-3 、前导格式4，Ncs数值及其对应的最大小区半径(假设)关系表。　

表8 随机接入前导信号格式和覆盖距离

表5 前导格式0~3 时Ncs值与支持的最大小区半径
zeroCorrelationZoneConfig
Unrestricted set
Restricted set

小区
半径

小区半径
0
0 
119.1km
15
1.4km
1
13 
1.0 km
18
1.7 km
2
15 
1.3 km
22
2.3 km
3
18 
1.7 km
26
2.9 km
4
22 
2.3 km
32
3.8 km
5
26 
2.8 km
38
4.6 km
6
32 
3.7 km
46
5.8 km
7
38 
4.5 km
55
7.1 km
8
46 
5.7 km
68
8.9 km
9
59
7.5 km
82
10.9 km
10
76
10 km
100
13.5 km
11
93 
12.4 km
128
17.5 km
12
119
16.1 km
158
21.8 km
13
167
23 km
202
28.1 km
14
279 
39 km
237
33.1 km
15
419 
59 km
-
-

前导格式4Ncs值与支持的最大小区半径表２（考虑Tds = 5us）

表6 前导格式4时Ncs值与支持的最大小区半径
zeroCorrelationZoneConfig

小区半径
0
2 
NA
1
4 
NA
2
6 
81m
3
8
369m
4
10 
657m
5
12 
945m
6
15 
1376m

注：最大扩展时延Tds暂时按照5us考虑， 若后期有更合理的值，则再更新文档。