FDD LTE與CDMA2000的鏈路預算及覆蓋對比研究

梁景舒　林青群　李俊　黃偉鋒

【摘要】 對FDD LTE和CDMA2000通信系統(tǒng)的鏈路預算進行分析，得到兩個系統(tǒng)的最大路徑損耗；并且通過傳播模型計算得出其在密集城區(qū)場景下的覆蓋范圍。進一步闡述增強FDD LTE覆蓋范圍的各種覆蓋增強技術；并展望未來FDD LTE和CDMA2000實現共覆蓋的方法。

【關鍵詞】 FDD LTE系統(tǒng) 鏈路預算 覆蓋對比 覆蓋增強

一、概述

目前，FDD LTE的標準化和產業(yè)發(fā)展都領先于TDD LTE，成為世界上最為廣泛采用的4G標準，中國電信大力支持和建設FDD LTE模式的移動網絡，為了合理節(jié)省建設成本和提高覆蓋質量，常采用FDD LTE與CDMA2000共建站的方式進行FDD LTE基站建設。由于在工作頻率、邊緣速率、鏈路預算、最大覆蓋半徑等與CDMA2000存在較大差異，引起兩種模式共建站時共覆蓋的問題。

二、鏈路預算及傳播模型

覆蓋規(guī)劃在無線網絡建設規(guī)劃中是一個基本環(huán)節(jié)，關系著無線網絡的覆蓋質量和建設成本；其流程示意圖如下。確定覆蓋目標的場景和范圍后，首先計算出允許的最大路徑損耗，然后利用傳播模型得到最大的覆蓋半徑，從而得到覆蓋規(guī)模內所需的最少基站數量，為下一步建設規(guī)劃提供數據支持。

2.1 鏈路預算模型及方法

鏈路預算[1]即是計算信號在發(fā)送端和接收端傳播時所允許的最大路徑損耗（MAPL），該值受發(fā)射端功率、增益、損耗、余量及接收端靈敏度等五大參量的影響；其基本模型如圖1。

通信系統(tǒng)的上行和下行鏈路預算在原理上相同，基于不同的上下行邊緣速率，部分參數取值有所調整；其表達式為：

其中Pmax為發(fā)射端最大發(fā)射功率；GT、GR、Ghandover分別為發(fā)射端天線增益、接收端天線增益、切換增益；Lcable、Lbody、Lpenetration分別為饋線損耗、人體損耗、穿透損耗； Mshadowfading、Minterference分別為陰影衰落余量和干擾余量；SR為接收端靈敏度。

2.3 傳播模型

最大路徑損耗（MAPL）結合無線空間傳播模型即可計算發(fā)射信號的最大覆蓋半徑。根據不同的頻率范圍、天線高度及應用環(huán)境（城區(qū)、郊區(qū)、鄉(xiāng)村等），常用的傳播模型有Okumura-Hata、COST-231 Hata、CCIR、LEE、COST-231 WI等模型。此處我們選用Okumura-Hata模型對CDMA2000系統(tǒng)進行覆蓋半徑的計算，選用COST-231 Hata傳播模型對LTE系統(tǒng)進行覆蓋半徑的計算；其計算公式如下：

其中，f為工作頻率（MHz）；ht為基站有效高度（m）；hr為移動終端有效高度（m）；d為基站天線與移動終端天線的有效水平距離，約為覆蓋半徑值；α（hr）為接收端天線修正因子；C為應用場景的修正因子。對于2.3GHz及2.6GHz 頻率的LTE網絡，其工作頻率超過COST-231 Hata傳播模型的標準頻率范圍（1500MHz～2000MHz），應在連續(xù)波測試（CW測試）結果上對傳播模型校正。

三、FDD LTE和CDMA2000鏈路預算與覆蓋對比

由于LTE是上行受限系統(tǒng)，因此采用上行覆蓋對比進行分析。選擇密集市區(qū)作為應用場景，取1800MHz FDD LTE、2100MHz FDD LTE、CDMA2000 1X語音及CDMA2000 EVDO數據業(yè)務上行鏈路的邊緣速率分別為256kbit/s、256kbit/s、9.6kbit/s、9.6kbit/s；其工作頻率為1770MHz、1970MHz、835MHz、835MHz；其接收機靈敏度為-112.1dBm、-112.1dBm、-125.78dBm、-124.2dBm；其接收機天線增益為18dBi、18dBi、15.7dBi、15.7dBi；其陰影衰落余量為11.7dB、11.7dB、5.4dB、5.4dB；其干擾余量為2dB、2dB、3dB、5.5dB；切換增益為4.5dB、4.5dB、3.7dB、3.7dB；取實際發(fā)射功率為23dB，發(fā)射天線高度為1.5m、發(fā)射端增益為0dBi、接收端天線高度為30m、穿透損耗為20dB、饋線損耗為3dB、人體損耗為0dB（CDMA2000 1X語音上行鏈路取3dB）。將各系統(tǒng)上行鏈路的各個參數代入鏈路預算模型得到其室內外最大路徑損耗值如圖2；代入傳播模型可以計算得到相應的最大室外和室內覆蓋半徑如圖3。在上行鏈路，兩個頻段的LTE室內外覆蓋范圍接近，約是CDMA2000 EVDO和CDMA2000 1X語音業(yè)務覆蓋范圍的1/3。可見FDD LTE系統(tǒng)和CDMA2000系統(tǒng)的覆蓋范圍存在較大差異，在進行兩個系統(tǒng)共站建設時，必須增大FDD LTE系統(tǒng)的覆蓋范圍，達到減少建設FDD LTE基站的目的。

針對FDD LTE系統(tǒng)的特點，利用各種覆蓋增強技術可以提高其覆蓋能力[2]。（1）IRC指干擾擬制合并，它利用多天線獲得來自鄰區(qū)的干擾統(tǒng)計特性來降低或消除干擾。一般干擾終端地理位置越相近，經歷的物理信道越相關時，IRC效果越好；同時要控制天線分支間的相關性不能太高，否則IRC性能也變差。對于上行鏈路，IRC能提升1～7dB的解調性能。（2）MIMO技術將數據調制/解調為多個并行的數據流，在指定的帶寬內由多個天線發(fā)射/接收。當前LTE網絡配備上行1×2天線，由于上行受限的特點，應加強使用上行1×4單發(fā)四收的覆蓋增強技術。（3）ICIC（Inter-Cell Interference Coordination）指小區(qū)干擾協調，是另一種控制鄰區(qū)間干擾的技術。該技術通過小區(qū)可用資源的協調和限制來提高鄰區(qū)在這些資源上的信噪比及小區(qū)的邊緣速率，最終實現提高覆蓋的目的。ICIC技術分為部分頻率復用（FFR）和軟頻率復用（SFR）2種。其中，FFR方案可改善1～5dB的SINR，SFR方案可改善1～3dB的SINR[2]。（4）TTI（Transmission Time Interval）指傳輸時間間隔，是LTE系統(tǒng)無線鏈路中一個獨立解碼傳輸的長度。TTI Bunding是將幾個TTI綁定在一起使用，把一個數據包在連續(xù)多個TTI資源上重復傳輸，增加數據傳輸的有效性。該技術可在數據業(yè)務和VoIP業(yè)務上應用，目前設備只開啟針對VoIP業(yè)務的使用。綁定多個TTI進行上行傳輸，能夠有效提高上行覆蓋范圍，缺點是要犧牲系統(tǒng)資源。研究表明[2]，利用4時隙綁定可提供上行1～2dB的解調性能增益，而利用8時隙可達到1～3dB的增益。（5）CoMP（Coordinated Multiple Points）協同多點傳輸，是指地理位置上分離的多個傳輸點，協同參與為一個終端的數據傳輸或者聯合接收一個終端發(fā)送的數據。在系統(tǒng)高負荷時，可以與ICIC聯合使用，此時ICIC有助于小區(qū)間負荷均衡。使用CoMP可以帶來1～2dB的系統(tǒng)增益。（6）利用RRU與天線一體化能降低饋線損耗2～3dB；另外使用高增益天線可提高3～4dB增益。

根據實際應用環(huán)境，靈活組合采用各種覆蓋增強技術能帶來不同數值的增益，仍以上行邊緣速率256kbit/s時的各參數為基準計算，得到FDD LTE系統(tǒng)采用覆蓋增強技術前、后與CDMA2000系統(tǒng)室內外覆蓋范圍的對比如圖3。

由圖3可見，通過12dB增益的覆蓋增強技術后，LTE系統(tǒng)的上行覆蓋半徑不管是室內還是室外都擴大將近一倍；但與CDMA2000的上行覆蓋半徑仍有約一倍的差距。理想地把各項覆蓋增強技術的增益的最大值相加可以達到24dB，此時才可能實現與CDMA2000相近的覆蓋半徑，但實際上這幾乎不可能達到。在FDD LTE與CDMA2000共建站的建設規(guī)劃中，針對熱點地區(qū)可以適當利用覆蓋增強技術擴大FDD LTE覆蓋范圍；但隨著用戶的增多和網絡的擴容需要，連片覆蓋是必然趨勢，增大LTE的基站規(guī)模也無法避免。

四、結論與展望

本文通過鏈路預算分析和傳播模型的計算得到FDD LTE系統(tǒng)和CDMA2000系統(tǒng)的最大路徑損耗及最大覆蓋半徑，介紹了各種覆蓋增強技術，對比在覆蓋增強技術前后兩個系統(tǒng)室內外覆蓋范圍變化。在上行鏈路中可采用IRC、ICIC、TTI Bounding、1×4 MIMO天線、CoMP等技術增強FDD LTE系統(tǒng)在熱點的覆蓋能力。但兩個系統(tǒng)的覆蓋能力依然差距較大，因此一方面要加強LTE基站的站址儲備；另一方面要加快FDD LTE系統(tǒng)新覆蓋增強技術的開發(fā)和應用，如2T×4R的天線技術、多模基站、Cloud Radio干擾擬制、中繼（Relay）等技術。另外在MIMO技術特點下多頻段天線、超寬頻高性能天線也是研發(fā)和應用的重點。endprint

【摘要】 對FDD LTE和CDMA2000通信系統(tǒng)的鏈路預算進行分析，得到兩個系統(tǒng)的最大路徑損耗；并且通過傳播模型計算得出其在密集城區(qū)場景下的覆蓋范圍。進一步闡述增強FDD LTE覆蓋范圍的各種覆蓋增強技術；并展望未來FDD LTE和CDMA2000實現共覆蓋的方法。

【關鍵詞】 FDD LTE系統(tǒng) 鏈路預算 覆蓋對比 覆蓋增強

一、概述

目前，FDD LTE的標準化和產業(yè)發(fā)展都領先于TDD LTE，成為世界上最為廣泛采用的4G標準，中國電信大力支持和建設FDD LTE模式的移動網絡，為了合理節(jié)省建設成本和提高覆蓋質量，常采用FDD LTE與CDMA2000共建站的方式進行FDD LTE基站建設。由于在工作頻率、邊緣速率、鏈路預算、最大覆蓋半徑等與CDMA2000存在較大差異，引起兩種模式共建站時共覆蓋的問題。

二、鏈路預算及傳播模型

覆蓋規(guī)劃在無線網絡建設規(guī)劃中是一個基本環(huán)節(jié)，關系著無線網絡的覆蓋質量和建設成本；其流程示意圖如下。確定覆蓋目標的場景和范圍后，首先計算出允許的最大路徑損耗，然后利用傳播模型得到最大的覆蓋半徑，從而得到覆蓋規(guī)模內所需的最少基站數量，為下一步建設規(guī)劃提供數據支持。

2.1 鏈路預算模型及方法

鏈路預算[1]即是計算信號在發(fā)送端和接收端傳播時所允許的最大路徑損耗（MAPL），該值受發(fā)射端功率、增益、損耗、余量及接收端靈敏度等五大參量的影響；其基本模型如圖1。

通信系統(tǒng)的上行和下行鏈路預算在原理上相同，基于不同的上下行邊緣速率，部分參數取值有所調整；其表達式為：

其中Pmax為發(fā)射端最大發(fā)射功率；GT、GR、Ghandover分別為發(fā)射端天線增益、接收端天線增益、切換增益；Lcable、Lbody、Lpenetration分別為饋線損耗、人體損耗、穿透損耗； Mshadowfading、Minterference分別為陰影衰落余量和干擾余量；SR為接收端靈敏度。

2.3 傳播模型

最大路徑損耗（MAPL）結合無線空間傳播模型即可計算發(fā)射信號的最大覆蓋半徑。根據不同的頻率范圍、天線高度及應用環(huán)境（城區(qū)、郊區(qū)、鄉(xiāng)村等），常用的傳播模型有Okumura-Hata、COST-231 Hata、CCIR、LEE、COST-231 WI等模型。此處我們選用Okumura-Hata模型對CDMA2000系統(tǒng)進行覆蓋半徑的計算，選用COST-231 Hata傳播模型對LTE系統(tǒng)進行覆蓋半徑的計算；其計算公式如下：

其中，f為工作頻率（MHz）；ht為基站有效高度（m）；hr為移動終端有效高度（m）；d為基站天線與移動終端天線的有效水平距離，約為覆蓋半徑值；α（hr）為接收端天線修正因子；C為應用場景的修正因子。對于2.3GHz及2.6GHz 頻率的LTE網絡，其工作頻率超過COST-231 Hata傳播模型的標準頻率范圍（1500MHz～2000MHz），應在連續(xù)波測試（CW測試）結果上對傳播模型校正。

三、FDD LTE和CDMA2000鏈路預算與覆蓋對比

由于LTE是上行受限系統(tǒng)，因此采用上行覆蓋對比進行分析。選擇密集市區(qū)作為應用場景，取1800MHz FDD LTE、2100MHz FDD LTE、CDMA2000 1X語音及CDMA2000 EVDO數據業(yè)務上行鏈路的邊緣速率分別為256kbit/s、256kbit/s、9.6kbit/s、9.6kbit/s；其工作頻率為1770MHz、1970MHz、835MHz、835MHz；其接收機靈敏度為-112.1dBm、-112.1dBm、-125.78dBm、-124.2dBm；其接收機天線增益為18dBi、18dBi、15.7dBi、15.7dBi；其陰影衰落余量為11.7dB、11.7dB、5.4dB、5.4dB；其干擾余量為2dB、2dB、3dB、5.5dB；切換增益為4.5dB、4.5dB、3.7dB、3.7dB；取實際發(fā)射功率為23dB，發(fā)射天線高度為1.5m、發(fā)射端增益為0dBi、接收端天線高度為30m、穿透損耗為20dB、饋線損耗為3dB、人體損耗為0dB（CDMA2000 1X語音上行鏈路取3dB）。將各系統(tǒng)上行鏈路的各個參數代入鏈路預算模型得到其室內外最大路徑損耗值如圖2；代入傳播模型可以計算得到相應的最大室外和室內覆蓋半徑如圖3。在上行鏈路，兩個頻段的LTE室內外覆蓋范圍接近，約是CDMA2000 EVDO和CDMA2000 1X語音業(yè)務覆蓋范圍的1/3。可見FDD LTE系統(tǒng)和CDMA2000系統(tǒng)的覆蓋范圍存在較大差異，在進行兩個系統(tǒng)共站建設時，必須增大FDD LTE系統(tǒng)的覆蓋范圍，達到減少建設FDD LTE基站的目的。

針對FDD LTE系統(tǒng)的特點，利用各種覆蓋增強技術可以提高其覆蓋能力[2]。（1）IRC指干擾擬制合并，它利用多天線獲得來自鄰區(qū)的干擾統(tǒng)計特性來降低或消除干擾。一般干擾終端地理位置越相近，經歷的物理信道越相關時，IRC效果越好；同時要控制天線分支間的相關性不能太高，否則IRC性能也變差。對于上行鏈路，IRC能提升1～7dB的解調性能。（2）MIMO技術將數據調制/解調為多個并行的數據流，在指定的帶寬內由多個天線發(fā)射/接收。當前LTE網絡配備上行1×2天線，由于上行受限的特點，應加強使用上行1×4單發(fā)四收的覆蓋增強技術。（3）ICIC（Inter-Cell Interference Coordination）指小區(qū)干擾協調，是另一種控制鄰區(qū)間干擾的技術。該技術通過小區(qū)可用資源的協調和限制來提高鄰區(qū)在這些資源上的信噪比及小區(qū)的邊緣速率，最終實現提高覆蓋的目的。ICIC技術分為部分頻率復用（FFR）和軟頻率復用（SFR）2種。其中，FFR方案可改善1～5dB的SINR，SFR方案可改善1～3dB的SINR[2]。（4）TTI（Transmission Time Interval）指傳輸時間間隔，是LTE系統(tǒng)無線鏈路中一個獨立解碼傳輸的長度。TTI Bunding是將幾個TTI綁定在一起使用，把一個數據包在連續(xù)多個TTI資源上重復傳輸，增加數據傳輸的有效性。該技術可在數據業(yè)務和VoIP業(yè)務上應用，目前設備只開啟針對VoIP業(yè)務的使用。綁定多個TTI進行上行傳輸，能夠有效提高上行覆蓋范圍，缺點是要犧牲系統(tǒng)資源。研究表明[2]，利用4時隙綁定可提供上行1～2dB的解調性能增益，而利用8時隙可達到1～3dB的增益。（5）CoMP（Coordinated Multiple Points）協同多點傳輸，是指地理位置上分離的多個傳輸點，協同參與為一個終端的數據傳輸或者聯合接收一個終端發(fā)送的數據。在系統(tǒng)高負荷時，可以與ICIC聯合使用，此時ICIC有助于小區(qū)間負荷均衡。使用CoMP可以帶來1～2dB的系統(tǒng)增益。（6）利用RRU與天線一體化能降低饋線損耗2～3dB；另外使用高增益天線可提高3～4dB增益。

根據實際應用環(huán)境，靈活組合采用各種覆蓋增強技術能帶來不同數值的增益，仍以上行邊緣速率256kbit/s時的各參數為基準計算，得到FDD LTE系統(tǒng)采用覆蓋增強技術前、后與CDMA2000系統(tǒng)室內外覆蓋范圍的對比如圖3。

由圖3可見，通過12dB增益的覆蓋增強技術后，LTE系統(tǒng)的上行覆蓋半徑不管是室內還是室外都擴大將近一倍；但與CDMA2000的上行覆蓋半徑仍有約一倍的差距。理想地把各項覆蓋增強技術的增益的最大值相加可以達到24dB，此時才可能實現與CDMA2000相近的覆蓋半徑，但實際上這幾乎不可能達到。在FDD LTE與CDMA2000共建站的建設規(guī)劃中，針對熱點地區(qū)可以適當利用覆蓋增強技術擴大FDD LTE覆蓋范圍；但隨著用戶的增多和網絡的擴容需要，連片覆蓋是必然趨勢，增大LTE的基站規(guī)模也無法避免。

四、結論與展望

本文通過鏈路預算分析和傳播模型的計算得到FDD LTE系統(tǒng)和CDMA2000系統(tǒng)的最大路徑損耗及最大覆蓋半徑，介紹了各種覆蓋增強技術，對比在覆蓋增強技術前后兩個系統(tǒng)室內外覆蓋范圍變化。在上行鏈路中可采用IRC、ICIC、TTI Bounding、1×4 MIMO天線、CoMP等技術增強FDD LTE系統(tǒng)在熱點的覆蓋能力。但兩個系統(tǒng)的覆蓋能力依然差距較大，因此一方面要加強LTE基站的站址儲備；另一方面要加快FDD LTE系統(tǒng)新覆蓋增強技術的開發(fā)和應用，如2T×4R的天線技術、多模基站、Cloud Radio干擾擬制、中繼（Relay）等技術。另外在MIMO技術特點下多頻段天線、超寬頻高性能天線也是研發(fā)和應用的重點。endprint

【摘要】 對FDD LTE和CDMA2000通信系統(tǒng)的鏈路預算進行分析，得到兩個系統(tǒng)的最大路徑損耗；并且通過傳播模型計算得出其在密集城區(qū)場景下的覆蓋范圍。進一步闡述增強FDD LTE覆蓋范圍的各種覆蓋增強技術；并展望未來FDD LTE和CDMA2000實現共覆蓋的方法。

【關鍵詞】 FDD LTE系統(tǒng) 鏈路預算 覆蓋對比 覆蓋增強

一、概述

目前，FDD LTE的標準化和產業(yè)發(fā)展都領先于TDD LTE，成為世界上最為廣泛采用的4G標準，中國電信大力支持和建設FDD LTE模式的移動網絡，為了合理節(jié)省建設成本和提高覆蓋質量，常采用FDD LTE與CDMA2000共建站的方式進行FDD LTE基站建設。由于在工作頻率、邊緣速率、鏈路預算、最大覆蓋半徑等與CDMA2000存在較大差異，引起兩種模式共建站時共覆蓋的問題。

二、鏈路預算及傳播模型

覆蓋規(guī)劃在無線網絡建設規(guī)劃中是一個基本環(huán)節(jié)，關系著無線網絡的覆蓋質量和建設成本；其流程示意圖如下。確定覆蓋目標的場景和范圍后，首先計算出允許的最大路徑損耗，然后利用傳播模型得到最大的覆蓋半徑，從而得到覆蓋規(guī)模內所需的最少基站數量，為下一步建設規(guī)劃提供數據支持。

2.1 鏈路預算模型及方法

鏈路預算[1]即是計算信號在發(fā)送端和接收端傳播時所允許的最大路徑損耗（MAPL），該值受發(fā)射端功率、增益、損耗、余量及接收端靈敏度等五大參量的影響；其基本模型如圖1。

通信系統(tǒng)的上行和下行鏈路預算在原理上相同，基于不同的上下行邊緣速率，部分參數取值有所調整；其表達式為：

其中Pmax為發(fā)射端最大發(fā)射功率；GT、GR、Ghandover分別為發(fā)射端天線增益、接收端天線增益、切換增益；Lcable、Lbody、Lpenetration分別為饋線損耗、人體損耗、穿透損耗； Mshadowfading、Minterference分別為陰影衰落余量和干擾余量；SR為接收端靈敏度。

2.3 傳播模型

最大路徑損耗（MAPL）結合無線空間傳播模型即可計算發(fā)射信號的最大覆蓋半徑。根據不同的頻率范圍、天線高度及應用環(huán)境（城區(qū)、郊區(qū)、鄉(xiāng)村等），常用的傳播模型有Okumura-Hata、COST-231 Hata、CCIR、LEE、COST-231 WI等模型。此處我們選用Okumura-Hata模型對CDMA2000系統(tǒng)進行覆蓋半徑的計算，選用COST-231 Hata傳播模型對LTE系統(tǒng)進行覆蓋半徑的計算；其計算公式如下：

其中，f為工作頻率（MHz）；ht為基站有效高度（m）；hr為移動終端有效高度（m）；d為基站天線與移動終端天線的有效水平距離，約為覆蓋半徑值；α（hr）為接收端天線修正因子；C為應用場景的修正因子。對于2.3GHz及2.6GHz 頻率的LTE網絡，其工作頻率超過COST-231 Hata傳播模型的標準頻率范圍（1500MHz～2000MHz），應在連續(xù)波測試（CW測試）結果上對傳播模型校正。

三、FDD LTE和CDMA2000鏈路預算與覆蓋對比

由于LTE是上行受限系統(tǒng)，因此采用上行覆蓋對比進行分析。選擇密集市區(qū)作為應用場景，取1800MHz FDD LTE、2100MHz FDD LTE、CDMA2000 1X語音及CDMA2000 EVDO數據業(yè)務上行鏈路的邊緣速率分別為256kbit/s、256kbit/s、9.6kbit/s、9.6kbit/s；其工作頻率為1770MHz、1970MHz、835MHz、835MHz；其接收機靈敏度為-112.1dBm、-112.1dBm、-125.78dBm、-124.2dBm；其接收機天線增益為18dBi、18dBi、15.7dBi、15.7dBi；其陰影衰落余量為11.7dB、11.7dB、5.4dB、5.4dB；其干擾余量為2dB、2dB、3dB、5.5dB；切換增益為4.5dB、4.5dB、3.7dB、3.7dB；取實際發(fā)射功率為23dB，發(fā)射天線高度為1.5m、發(fā)射端增益為0dBi、接收端天線高度為30m、穿透損耗為20dB、饋線損耗為3dB、人體損耗為0dB（CDMA2000 1X語音上行鏈路取3dB）。將各系統(tǒng)上行鏈路的各個參數代入鏈路預算模型得到其室內外最大路徑損耗值如圖2；代入傳播模型可以計算得到相應的最大室外和室內覆蓋半徑如圖3。在上行鏈路，兩個頻段的LTE室內外覆蓋范圍接近，約是CDMA2000 EVDO和CDMA2000 1X語音業(yè)務覆蓋范圍的1/3。可見FDD LTE系統(tǒng)和CDMA2000系統(tǒng)的覆蓋范圍存在較大差異，在進行兩個系統(tǒng)共站建設時，必須增大FDD LTE系統(tǒng)的覆蓋范圍，達到減少建設FDD LTE基站的目的。

針對FDD LTE系統(tǒng)的特點，利用各種覆蓋增強技術可以提高其覆蓋能力[2]。（1）IRC指干擾擬制合并，它利用多天線獲得來自鄰區(qū)的干擾統(tǒng)計特性來降低或消除干擾。一般干擾終端地理位置越相近，經歷的物理信道越相關時，IRC效果越好；同時要控制天線分支間的相關性不能太高，否則IRC性能也變差。對于上行鏈路，IRC能提升1～7dB的解調性能。（2）MIMO技術將數據調制/解調為多個并行的數據流，在指定的帶寬內由多個天線發(fā)射/接收。當前LTE網絡配備上行1×2天線，由于上行受限的特點，應加強使用上行1×4單發(fā)四收的覆蓋增強技術。（3）ICIC（Inter-Cell Interference Coordination）指小區(qū)干擾協調，是另一種控制鄰區(qū)間干擾的技術。該技術通過小區(qū)可用資源的協調和限制來提高鄰區(qū)在這些資源上的信噪比及小區(qū)的邊緣速率，最終實現提高覆蓋的目的。ICIC技術分為部分頻率復用（FFR）和軟頻率復用（SFR）2種。其中，FFR方案可改善1～5dB的SINR，SFR方案可改善1～3dB的SINR[2]。（4）TTI（Transmission Time Interval）指傳輸時間間隔，是LTE系統(tǒng)無線鏈路中一個獨立解碼傳輸的長度。TTI Bunding是將幾個TTI綁定在一起使用，把一個數據包在連續(xù)多個TTI資源上重復傳輸，增加數據傳輸的有效性。該技術可在數據業(yè)務和VoIP業(yè)務上應用，目前設備只開啟針對VoIP業(yè)務的使用。綁定多個TTI進行上行傳輸，能夠有效提高上行覆蓋范圍，缺點是要犧牲系統(tǒng)資源。研究表明[2]，利用4時隙綁定可提供上行1～2dB的解調性能增益，而利用8時隙可達到1～3dB的增益。（5）CoMP（Coordinated Multiple Points）協同多點傳輸，是指地理位置上分離的多個傳輸點，協同參與為一個終端的數據傳輸或者聯合接收一個終端發(fā)送的數據。在系統(tǒng)高負荷時，可以與ICIC聯合使用，此時ICIC有助于小區(qū)間負荷均衡。使用CoMP可以帶來1～2dB的系統(tǒng)增益。（6）利用RRU與天線一體化能降低饋線損耗2～3dB；另外使用高增益天線可提高3～4dB增益。

根據實際應用環(huán)境，靈活組合采用各種覆蓋增強技術能帶來不同數值的增益，仍以上行邊緣速率256kbit/s時的各參數為基準計算，得到FDD LTE系統(tǒng)采用覆蓋增強技術前、后與CDMA2000系統(tǒng)室內外覆蓋范圍的對比如圖3。

由圖3可見，通過12dB增益的覆蓋增強技術后，LTE系統(tǒng)的上行覆蓋半徑不管是室內還是室外都擴大將近一倍；但與CDMA2000的上行覆蓋半徑仍有約一倍的差距。理想地把各項覆蓋增強技術的增益的最大值相加可以達到24dB，此時才可能實現與CDMA2000相近的覆蓋半徑，但實際上這幾乎不可能達到。在FDD LTE與CDMA2000共建站的建設規(guī)劃中，針對熱點地區(qū)可以適當利用覆蓋增強技術擴大FDD LTE覆蓋范圍；但隨著用戶的增多和網絡的擴容需要，連片覆蓋是必然趨勢，增大LTE的基站規(guī)模也無法避免。

四、結論與展望

本文通過鏈路預算分析和傳播模型的計算得到FDD LTE系統(tǒng)和CDMA2000系統(tǒng)的最大路徑損耗及最大覆蓋半徑，介紹了各種覆蓋增強技術，對比在覆蓋增強技術前后兩個系統(tǒng)室內外覆蓋范圍變化。在上行鏈路中可采用IRC、ICIC、TTI Bounding、1×4 MIMO天線、CoMP等技術增強FDD LTE系統(tǒng)在熱點的覆蓋能力。但兩個系統(tǒng)的覆蓋能力依然差距較大，因此一方面要加強LTE基站的站址儲備；另一方面要加快FDD LTE系統(tǒng)新覆蓋增強技術的開發(fā)和應用，如2T×4R的天線技術、多模基站、Cloud Radio干擾擬制、中繼（Relay）等技術。另外在MIMO技術特點下多頻段天線、超寬頻高性能天線也是研發(fā)和應用的重點。endprint