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兰州交通大学移动通信原理（课程设计）
第四章 链路损耗的具体计算分析
4.1 室内链路预算的简单分析和计算
4.1.1
TD-LTE 室内无线传播模型选择
目前，室内无线传播模型主要包括 Keenan-Motley 模型、ITU-R P.1238 模型、对数距离路径损耗模型、衰减因子模型等。其中对数距离路径损耗模型对环境要求较高，偏差较大，很少使用，其他三个模型在实际工作中都有采用，其中又以 ITU-RP.1238 模型使用最为广泛，该模型充分考虑了室内不同环境、不同建筑物结构、不同建筑材料及类型等因素，并可对模型进行校正，可用于精确计算室内覆盖环境的路径损耗。
本文拟采用 ITU-R P.1238 模型进行计算。ITU-R P.1238 模型计算公式如下：
Ltotal = 20 log10（f）＋ N log10（d）＋ L（－ 28 dB+X f n）其中N 是距离功率损耗系数，f 为工作频点（单位：MHz），d 为天线到 UE 的距离（单位：m），Lf 为层穿透损耗因子，n 为天线到 UE 所穿透的墙体数目（n>=1），X 为慢衰落余量，取值与覆盖概率要求以及室内慢衰落标准有关。对于工作在 1.8~2G 频段，N 和 X 的取值可参考表 1。表 1 不同场景下距离功率损耗系数、阴影衰落余量、楼层穿透损耗取值。
表1 4.1.2
TD-LTE 链路预算
链路预算分为两部分，一部分有线部分，即信源到天线端口损耗；另一部分为无线部分，即空中传播部分损耗。采用无源设备组网时一般链路计算可以只考虑下行链路预算，在有源设备组网时需要考虑干放的上下行平衡以及上行噪声系数。有线侧链路预算：根据到达天线口的功率，确定设备的输 入功率。具体预算如下：天线口输入功率＝有源器件输出功率－∑耦合器损耗－∑功分器损耗－∑接头损耗－∑馈线损耗－∑接头损耗－∑其余器件损耗。
根据以上链路预算流程及算法，可以得出TD-LTE 业务信道、物理广播信道（PBCH）等的最大允许路径损耗。
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4.1.3
天线口功率测算
设在写字楼场景（其他场景类似，可根据上表对应取值），天线的覆盖半径为 10m，墙体损耗为 15dB，工作频段为2300MHz，带宽为 20MHz，慢衰落余量取 0（边缘场强要求已考虑），覆盖边缘 RSRP 要求为-105 dBm。采用 ITU-R P.1238 模型，N 取 30，模型公式如下：
PL ＝ 20log10 f ＋ N log10 d ＋ L（f n）－ 28 dB
则空间传播损耗 PL＝ 20log10（2300）＋30 log10（10）＋15*1－28dB+0=84 dB；为满足覆盖要求，天线口单参考信号接收功率PL≥-105 dBm；则天线口单参考信号接收功率≥-21 dBm；由于在带宽 20MHz 频段内共有 1200 个子载波；所以，天线口总发射功率=天线口单参考信号接收功率+10log10（1200）= - 21dBm+31 dBm=10 dBm。
另外，为满足行业内为保证辐射环保安全而制定的15dBm限值要求，由此可得天线口总功率要求为 10 ~15 dBm，相应的RSRP 为-21 ～ -16dBm。 4.1.4 TD-LTE 室内覆盖设计实例
某 KTV 娱乐场所所在的三层建筑长 56m，宽 25m。共 25个包房分成三列，两个纵向过道，一个横向过道。根据前述的 链路预算及规划流程方法、出口功率要求等，计算得所需天线 间距在 10m 左右，需要布放天线数量 12 副，天线口输出功率为 10dBm 左右，可达到良好的覆盖效果。
4.2 室外链路预算
4.2.1 计算LTE室外链路预算的主要公式
MAPL=发射端EIRP-最小接收信号电平-干扰余量-慢衰落余量-穿透损耗 4.2.2 发射端参数（发射端EIRP）
发射端EIRP是指天线口有效全向辐射功率，公式如下：
EIRP=发射端最大发射功率-10log(12*NRB)+CellEdgeBoost(按照具体边缘覆盖设置)+发射天线增益-馈线损耗-人体损耗
（1）发射端最大发射功率：LTE下行的基站发射功率与信道传输带宽成正比，上行的终端总发射功率与使用的UE Category相关，目前一般使用Category3。下行方向，发射功率一般均分在系统带宽的各个RB（Resource Block，资源块）上，再根据用户对频率资源的占用状况计算用户的最大发射功率；上行方
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向，终端功率一般是完全分配给用户使用。
一般情况下，基站最大发射功率为46dbm,终端最大发射功率为23dbm。RB与带宽的关系如下表所示: 带宽 1.4 3 15 5 25 10 50 15 75 20 100 RB数量 6 （2）发射天线增益：下行基站天线增益一般取18dBi或11dBi，上行UE天线增益假设为11dBi。
（3）接头及馈线损耗：主要包括馈线损耗及接头、合路器、塔放等插入损耗。 （4）人体损耗：LTE目前主要是数据业务，若不考虑人体损耗，取0dB。一般情况下，下行链路没有人体损耗。
（5）按照具体边缘覆盖设置一般情况下为0。 4.2.3 接收端参数（最小接收信号电平）
最小接收信号电平是指天线口最小接收信号强度要求，可通过以下公式计算： 最小接收信号电平=接收机灵敏度+其它损耗-其它增益
接收机灵敏度是指在无外界干扰及噪声情况下天线端口接收信号的最小平均强度，计算公式如下：
接收机灵敏度=热噪声功率谱密度+10Log（B）+Nf(噪声系数)+Es/n0(解调门限值)其中热噪声功率谱密度一般取-174dbm/HZ，解调门限值由调制编码方式决定。 4.2.4 其他增益、损耗及余量
（1）穿透损耗：建筑物穿透损耗是指当移动用户在室内与室外基站进行通信时，由于建筑物结构而带来的射频信号衰减。在链路预算中，穿透损耗与工作频段及覆盖场景相关。
（2）阴影衰落余量：阴影衰落是指电磁波在传播路径上受到建筑物阻挡而产生阴影效应带来的损耗。在链路预算中，考虑一定通信概率的情况下，预留对抗阴影衰落的余量值称为阴影衰落余量。它是边缘覆盖概率及阴影衰落方差的函数，而阴影衰落方差与覆盖场景有关。
（3）干扰余量：由于LTE空口链路是正交的，故LTE网络没有小区内干扰，但有小区间干扰。在实际情况下，当链路受到邻小区干扰时，热噪声水平抬升；当系统负载增大时，小区的覆盖范围会随干扰的增加而缩小。因此，在链路预算中需要预留一定的干扰裕量，受小区负载的影响，随着负载的增加而增加。 4.3 室外链路预算结果及分析
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4.3.1具体参数设置及理论计算结果（室外） 参数 工作频段 工作带宽 基站最大发射功率 基站天线增益 终端最大发射功率 移动台天线增益 发射端人体损耗 发射端馈线损耗 Celledgeboost 解调门限 热噪声 噪声系数 接收端馈线损耗 慢衰落余量 穿透损耗 干扰余量 接收机灵敏度 最小接收电平 EIRP MAPL 单位 MHZ M dBm dBi dBm dBi dB dB dB dB dBm/HZ dB dB dB dB dB dB dbm dBm dBm 下行链路业务信道PDSCH 2600 20 46 18 0 11 0 0.5 0 -3.46 -174 7 0 8.04 16 5.38 -128.699 -185 32.708 188.288 上行链路业务信道PUSCH 2600 20 0 18 23 11 0 0 0 -2.91 -174 3.5 0.5 8.04 16 0.79 -131.649 -149.149 3.208 127.527 4.3.2利用链路预算及传播模型进行小区规划
1.根据环境因素及传播模型各自的优缺点，选择Cost-232Hata模型；
2.利用路测软件进行实地测试，对Cost-232Hata传播模型校正；（注：路测需要很多数据才能进行，如详细的地图参数、基站基本信息和功参表，提前规划测试路线及区域，还得保证速度的稳定与合适。）
3.由于链路预算计算出的上行链路MAPL比下行的MAPL的小，故最大路径损耗采用上行MAPL（注：手机通信时只有上下行都满足条件时才能正常使用，所以必须最大路径损耗小的链路来计算）；
4.利用EXCEL软件计算小区最大覆盖半径及基站其它关键参数的确定。（注：利用EXCEL软件进行是较低级，但也是最简单的方法，其可以加深我们对链路预算的理解，让我们对其有更多方面的认识。） 5.计算结果如下表：
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