如何计算LTE FDD的上行链路预算

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什么是上行链路？

LTE FDD的上行链路指的是从用户侧(UE终端)到基站侧(eNode)所要通过的道路。
信号从发信机的放大器出发，经过馈线的衰减，天线的增益，空中传播的路径损耗和预留的空口裕量，到达接收机的天线进行接收和放大，再经过接收机馈线的衰减，成功抵达目的地进行解调。


什么是链路预算？
顾名思义，是对整个空口链路的预计和估算。其目的是为了在LTE网络规划中根据客户要求的覆盖面积和边缘速率得到小区半径的取值，从而得到特定条件下，完成这一网络覆盖所需的站点数量。反过来我们也可以通过链路预算，在已知小区半径的前提下，反推出在一定覆盖范围能达到的边缘速率大小。

那么我们要如何去计算链路预算中的覆盖范围和边缘速率呢？


传播模型（连接小区半径和边缘速率的桥梁）
以2.6G频段的FDD LTE为例，小区半径与最大路径损耗之间存在的关系就是传播模型。通过Cost231-Hata传播模型的计算，我们可以在小区半径和最大路径损耗之间相互推导。
通过以下参数：
f =频段（MHz）
hb =基站天线高度(m)
hm =终端天线高度(m) ，一般取1.5米。
R =终端和基站间的距离(km)
Kc =环境校正因子
a(hm)=天线高度校正因子=(1.1 × log (f) –0.7) × hm - (1.56 × log (f) –0.8)
根据公式Path Loss (路径损耗) = K1+K2 × log R就可以得到小区半径和路径损耗之间的一个等式。其中K1，K2是可以根据覆盖区域的不同选择相应的常量。
可见，要想得到小区半径就必须知道路径损耗的大小。

最大路径损耗
由能量守恒可以得出等式：
接收机灵敏度=最大发射功率–其他损耗–裕量–最大路径损耗+增益
将公式变形得到：
MAPL(最大路径损耗)=最大发射功率–其他损耗–裕量+增益–接收机灵敏度

最大发射功率
对上行链路预算来说，最大发射功率就是UE终端的最大发射功率，一般取值为23dBm。

其他损耗
馈线及接头损耗
每个接头的插入损耗典型值是0.05dB。馈线的损耗可以参照馈线损耗表来查找，不同频率不同长度的馈线损耗值都不同。
穿透损耗
根据覆盖区域的地物不同，取值不同。
无线环境        穿透损耗（dB）
密集城区（建筑物深处）
20
城区（室内）        17
郊区（室内）
14
空旷区域的车内
8
人体损耗
VoIP业务：3dB，由于手持终端带来损耗。
数据业务：0dB

裕量
阴影裕量
与小区边缘覆盖率以及区域覆盖概率相关。密集市区、一般市区、郊区的标准方差取8dB，乡村和公路的标准方差取6dB。
上行干扰裕量
干扰裕量是由于其他小区的干扰信号在热噪声基础上的噪声增加量。
LTE链路预算中通常考虑干扰裕量为3dB。

增益
eNode B天线增益
在LTE规划中，一般建议选择2路接收天线。
天线增益大致为18dBi
水平半功率角约为65°
垂直半功率角约为7°
电下倾可以手动调整或通过RCU (Remote ControlUnit)远端调整
对于极化分集，密集市区、一般市区、和郊区选择交叉极化，乡村可以选择垂直极化。
UE天线增益
常规情况下UE天线增益取值0dBi。
切换增益
经过仿真分析典型的切换增益为2~4dB。
切换增益可以减小阴影裕量的需求。
切换增益和阴影衰落标准方差、覆盖概率、相邻小区阴影衰落的相关性、切换时长、终端移动速度等有关。

接收机灵敏度
接收机灵敏度指无线接收设备要完成接收到信号的解调，需要能接收在一定信噪比条件下信号和噪声之和的总功率。
接收机灵敏度＝噪声功率+噪声系数+SNR


噪声功率
噪声功率=噪声功率谱密度×带宽=k×T×带宽
K：玻尔兹曼常数——1.381×10-23（J/K)
T：绝对温度（K）
噪声系数
eNodB的噪声系数通常取3dB。
SNR(Signal-to-NoiseRatio)
SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)目标值受以下因素影响，取值通常是通过链路级仿真或实验室/外场测试得到。
①eNode-B设备性能
②无线环境(多径环境，终端移动速度)
③接收分集(默认2路分集，可选4路分集)
④目标数据速率和服务质量(QoS)
⑤调制编码方式(MCS)
⑥最大允许的HARQ重传次数(上行最大4次)
⑦HARQBLER target (默认10%)

根据以上参数，我们就可以计算出最大路径损耗了，从而去推导小区半径，估算小区覆盖面积。