链路预算是什么？

对运营商而言，精准的链路预算关系到LTE网络覆盖质量和建设成本，因此，链路预算和覆盖测算成为LTE FDD网络部署的关键问题。

LTE网络的覆盖估算主要包括需求分析、链路预算、单站覆盖面积三个部分，其中需求分析部分的主要指标包括目标业务速率、业务质量及通信概率要求；链路预算部分则是根据需求分析的结果，结合不同的参数和场景计算出无线信号在空中传播时最大允许路径损耗（Maximum Allowed Path Loss，MAPL），并根据相应的传播模型估算出小区的覆盖半径；单站覆盖面积的计算是基于链路预算所得出的小区覆盖半径估算出每个eNodeB的覆盖面积，从而可以得到规划区域内所需要的eNodeB数量。

链路预算原理是什么？

链路预算的目的是通过确定上下行链路发射端和接收端之间的最大允许路径损耗（MAPL），并结合不同的覆盖场景（如密集城区、一般城区、郊区及农村等）的无线传播模型，进而，计算出覆盖区域的小区覆盖半径和估算所需站点总规模。

链路预算结果还取决于诸如建筑物穿透损耗、馈线损耗、人体损耗、天线增益、干扰余量等一系列因素，并通过计算所有影响小区覆盖范围的增益、损耗及余量，获得发射端和接收端之间的最大允许路径损耗，从而估算出单站覆盖半径、覆盖面积及覆盖所需站点规模。其上、下行链路预算原理如下所示：

图1 上行链路预算原理图

图2 下行链路预算原理图

链路预算分析

根据链路预算和无线传播模型，考虑系统间的增益、损耗和余量等要素，可计算出密集市区、一般市区、郊区和农村等覆盖场景的最大允许路径损耗，测算出单站的覆盖能力，进而就可估算出覆盖区所需的站点规模，下面将从系统参数设置、发射机参数设置、接收机参数设置以及路径损耗与小区半径等方面对链路预算进行分析。

1.系统参数

系统参数设置主要包括覆盖场景、信道模型、双工模式、用户环境、工作频段、系统带宽及小区边缘速率等参数的设置。

（1）覆盖场景：根据覆盖区域的规划指标要求不同，将覆盖场景划分为密集城区、一般城区、郊区及农村，其对应不同的边缘覆盖速率、不同的覆盖场景参数。

（2）数据信道类型：LTE FDD链路预算中主要涉及上行和下行共享业务信道、控制信道等信道的参数设置。

（3）用户环境：根据用户分布场景，可将用户环境分为室内环境和室外环境。

（4）工作频段及系统带宽：LTE FDD协议支持从700MHz至2.6GHz多种频段，并支持包括1.4、3、5、10、15、20MHz等多种带宽配置。国内各运营商的频段分配情况如下图所示：

图3 国内2/3/4G网络工作频段及系统带宽分配情况

（5）小区边缘速率：是在小区边缘所要求达到的目标吞吐率要求。

2.发射机参数设置

（1）UE/eNodeB最大发射功率：对于LTE FDD系统，eNodeB发射功率主要包括20W、40W、60W等，密集城区和一般城区一般按每通道20W（即43dBm）设置，郊区和农村等覆盖区域可按每通道40W（即46dBm）设置；而UE最大发射功率则按0.2W（即23dBm）进行设置。

（2）有效全向辐射功率: EIRP（Effective Isotropic Radiated Power）用来衡量发射机发射强信号的能力以及表征干扰的强度，其计算公式如下：

（3）可分配给用户的RB数和子载波数量：在系统带宽下，可分配给用户的RB数、子载波数量以及传输带宽配置如下表所示：

表1 可分配给用户的RB数和子载波数量

（4）单用户最大发射功率：下行发射功率一般都分配并用在系统带宽的各个资源块RB上，并由用户对频率资源占用情况计算得到。其计算公式如下：

（5）天线增益：根据覆盖场景不同，eNodeB天线增益可选取15-18dBi之间，这里按18dBi取，UE天线增益可忽略不计，即取0dBi。

（6）馈线损耗：馈线损耗与馈线长度、工作频段、馈线类型等参数有关，目前，LTE FDD主流设备采取BBU+RRU组网方式，BBU与RRU直接通过光纤连接，RRU上塔，故而，馈线损耗按RRU与天线之间用1/2跳线连接，取0.5dB计取。

（7）人体损耗：LTE FDD系统主要承载数据业务（不支持VoLTE情况下），其人体损耗可忽略不计，即取0dB。

3.接收机参数设置

（1）解调门限SINR：是指接收机能够有效解调信号的最低信噪比要求，其主要影响因素包括上下行调制编码方式（MCS）、误码率（BLER）、MIMO方式以及HARQ设置等。一般，SINR值取决于接收机的设计，并从系统仿真结果中取得。

（2）接收机噪声系数：它是用来表征接收机性能的关键参数，为输入端信噪比与输出端信噪比的比值。接收机噪声系数由系统带宽和eNodeB容量等因素决定，接收机噪声系数取值如下：

表2 接收机噪声系数取值

（3）接收机灵敏度：是指接收端能够接收到射频信号的最小门限，其主要影响因素包括无线传播环境、覆盖目标质量要求、小区边缘数据速率、接收机噪声系数等。其计算公式如下： 

（4）干扰余量：受LTE FDD小区间干扰的影响，当LTE FDD系统负荷增大时，小区覆盖范围会随着负荷的增加而减小，因而在链路预算中需考虑并预留一定的干扰余量。

（5）最小接收信号电平：是指接收端能够正确解调有用信号的最小接收信号强度要求，具体计算公式如下：

（6）天线增益、馈线损耗、人体损耗：可参考发射机中相关参数设置。

4.路径损耗与小区半径

（1）室内穿透损耗：用来表征由于建筑物阻隔造成的用户终端从室内（或车内）到基站之间的无线信号衰落。穿透损耗取值如下：

表3 室内穿透损耗取值

（2）阴影衰落余量：因无线电波在传播过程中受到建筑物、山体及地物等阻碍而产生阴影效应，故在链路预算中考虑一定通信概率下，用于预留对抗阴影衰落的余量，即阴影衰落余量。

（3）最大允许路径损耗：链路预算的最终目标就是确定上下行无线链路中发射端和接收端天线之间的最大允许路径损耗值，其计算公式如下：

（4）无线传播模型：结合链路预算中最大允许路径损耗MAPL的结果，采用修正的COST231-HATA无线传播模型进行覆盖半径的预测，其计算公式如下：

其中， PL为最大允许路径损耗，单位为dB； f为载波频率，单位为Mhz； Hb为eNB天线高度，根据实际情况取值，单位为m； Hm为UE天线高度，单位为m； d为无线信号传播距离，为所需计算的值；Cm 为地物校正因子；另外， 的计算公式如下：

典型的eNB和UE天线高度如下表所示：

表4 典型的eNB和UE天线高度参考值

5.链路预算示例

以LTE FDD 1.8GHz为例得出链路预算结果如下:

表5 LTE FDD 1.8G链路预算结果

覆盖规模估算

结合链路预算分析结果和典型区域传播模型，可以计算出在一定解调门限条件下无线信号的最大允许路径损耗，进而获得不同区域的单站最大覆盖半径，结合移动蜂窝结构模型，最终可以得出单站的最大覆盖面积。结合覆盖区域挖掘中获得的价值覆盖区域的面积，可以粗略估算出规划区域站点的总体规模，从而完成无线网预规划的预期目标。具体流程如下图所示：

图4 覆盖规模估算流程示意图

链路预算工具是网络规划的重要工具，希望上述分析能够对你进行网络覆盖半径测算和规模预估有所帮助~