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标题 4G LTE小基站覆盖干扰分析
范文 崔华然
摘 要 本文通过以分析4G LTE小基站在宏站中部署后的覆盖干扰分析为目的，通过使用3G区域轨迹推演法则、规划工具的三维模型预测和数据调整等方法，来得到小基站UE与宏站的干扰，宏基站的UE对小基站的上下行干扰的分析。
关键词 LTE；室内小基站；室外小基站；城市蜂窝
中图分类号TN8 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）161-0168-02
首先讲述共享宏站信道，该部分基于最差的场景进行讨论，频率复用为1，上行功率控制。潜在的干扰场景在下图进行展示。
像其他技术一样，小基站层在部署时不应该对现有的宏站层有任何不好的影响，并且小基站层的实施应该会有助于网络性能的提升。
小基站层的性能依赖于下面几个标准：
1）足够的基站半径：当基站不能提供足够好的服务覆盖，不能显著提升网络的容量则一个基站的半径被认为太小了。
2）对于放置在室内的小基站情况：基站的半径小于20m时可以认为该基站的半径太小。
3）对于放置在室外的小基站情况：基站的半径小于50m时可以认为该基站的半径太小。
无线标准的影响为RSRP和RSRQ（或者RS-SINR），HHO（Hard handover硬切换）是基于RSRP的，因此，为了确保一个最小基站半径为50m，小基站应该比所在区域的宏站层高2dB。
在基站边缘的上行链路服务至少应该和其所在宏站层的一样。这包含了小基站的实施应该考虑到包含在UE连接到宏站层的潜在的上行链路接口。下行基站吞吐量也应该至少和其所在的宏站层保持一致，因为他们有相同数量的传送天线。
1 来自宏站的下行干扰——小基站UE
1.1 户外的小基站被放置在宏站的中心
小基站能够以和宏站层相同的信道部署在密集的都市，来提高都市区域的覆盖和容量。当宏站的RSRP高于给定的值X（该值根据小基站的功率而改变），室外小基站以功效信道部署时将会有更多的干扰，而不能显著的提高容量。使用共享载波时容量提升的百分比和RSRP小于XdBm的区域的百分比直接相关。因为小基站被放置在宏站层的中心，一个主要的干扰和约束是有足够的基站半径当城市蜂窝基站的RSRP高于宏站。
下面详细描述的是最大宏站层信号，小基站能够部署，户外城市蜂窝基站的半径最小要保持为50m，抓住更多的业务来减轻宏站层压力。在密集的都市区域做过相关的分析。
1）已经通过基于3G的区域轨迹推断出该结论，并且使用频率规划工具调整模型和3D数据库；2）模型的性能来自50m～500m范围的城市蜂窝基站：
（1）均方差：小基站和宏站模型为0dB；（2）小基站模型的标准偏差为7dB宏站模型的标准偏差为6dB。
3）城市蜂窝基站的天线高度为7m。
4）4dB小区覆盖边缘使用小区半径计算来确保95%地区的可靠性。
5）由于密集的城市或城市的复杂环境，小基站的半径和宏站的RSRP等级是不确定的。这依赖于在LOS（无线信号的视线传输）和NLOS（非视线传输）情况下宏站或者小基站信号强度的在遇到障碍时增加或者减少。
6）小基站部署在一个给定干扰的攻占环境中，小基站的半径将高出50m或20m。超过50个小基站的针对每种情况的部署已经做了分析，包括小基站的功率配置和宏站的RSRP。小基站的半径期望可以低于50m取决于流量和用户的密度。如果用户的密度非常高，容量可设置为限制点50m的基站半径（开放的体育场、时代广场等等），在这种情况下部署的小基站最佳的服务小区半径应该为最少20m。
1.2 小基站部署在宏站的边缘面临多个宏站小区的干扰
在人口密集的城市区域户外小区的边缘干扰是受限制的，但RSRP的信号强度依然很高。
上行链路室内服务用于宏蜂窝设计要求RSRP高于-113dBm，考虑到18dB的室内渗透，室外RSRP高于-95dBm。当小基站被安置在室外有大量相似RSRP信号强度宏站的地方，不论如何都会受到潜在的干扰。100个小基站被放置在400个宏站群中，干扰情况如下：
1）RS-SINR<0dB 100%负载。
2）RSRQ<-16dB 100%负载。
3）重叠覆盖。
（1）3个小区在4dB的时候获得最好的服务；（2）5个或更多个小区在10dB窗口的时候获得最好的服务。
在宏站小区的实施中进行和不进行1W或5W配置时，室外RS-SINR和室外RSRQ的对比。
进行了1W或5W配置的小基站提供的频率状况有所提升，RS-SINR或者RSRQ有少量改进，或者至少和只有宏站配置时一样，没有发现有恶化的情况。
结论：小基站能够部署在宏站SINR不好的地方，直到RSRP低于前面描述的值，来确保一个足够的小基站最好覆盖区域，来捕捉足够的话务量来减轻宏站网络的负载。
1.3 小基站部署在室内的状况
室内穿透损失提供了足够的独立性在宏站网络中扩展部署小基站。在繁忙的城市，室内的穿透损失在低带宽时是17dB，在高带宽是20dB。小基站应该被放置在室内的地方，在普通的开阔区域，小区的半径应该大于20m。
2 来自小基站的下行链路干扰——宏站UE
小基站的部署会产生一些负面的影响，干扰UE连接到宏站。当小基站被部署在宏站价值非常高的区域时这种影响会增加：在这种区域小基站没有足够的功率来占据主导地位，所以在一个大的区域内它不是一个最好的服务小区，但是它发射的功率足够来减少附近的连接到UE的宏站的功率。
在规划分析中观察到最高的SINR衰减大概为3dB。因此，小基站的位置在共享载波来确保小基站为最好服务小区的区域真的是非常重要的，避免UE连接到宏站层频率衰减的情况。
3 来自宏站的UE的上行链路干扰——小基站
当小基站被放置在宏站的边缘的时候，发生上行链路小基站干扰的危险最大。当小基站被放置在宏站的中心或者宏站的边缘的时候，UE连接到宏站传输足够的功率来干扰小基站的上行链路。这是因为宏站和小基站之间的路径损耗导致接收到相同的RSRP值。因为宏站和小基站功率不同导致的差值，灵敏度针对这两站产品也是不同的，相关几个参数如下所述。1）灵敏度[ 1 ]（Sensitivity）=-174+10×log（NRB×W）+SINR+NF。
其中：（1）NRB：分配给UE的资源块的数量；（2）SINR：依赖于服务支持；（3）eNodeB NF：2dB；（4）1W城市蜂窝小区NF：4dB。
2）基站每个天线功率=40W（46dBm）。
3）小基站每个天线功率=1W（30dBm）。
在评估上行链路小基站和宏站相等的点和下行链路小基站和宏站相等的店之间dB差值下面的非平衡的因素要计算进去。非平衡路径损失=（宏站功率@天线链连接器-小基站功率@天线连接器）-（小基站明灵敏度-宏站新灵敏度）。
当小基站被放置在宏站的中心时，UE的功率可以通过部分功率控制来减少。但是当UE连接到宏站，在条件比较好的情况下有可能传输较大的RB，潜在使用一个较大的功率。所以，在这个场景下带宽的干扰率是比较高的。因此，仍然存在UE对小基站有很大干扰的风险。
这允许小基站层和UE之间有个较高的IoT（Interference over Thermal干扰噪声）来有效的抵抗UE连接到宏站层时产生的干扰。
4 结论
在宏站层网络实施小基站并且完全共享载波配置将会包含在某些区域增加DL干扰，但是在某些区域可能提高频率使用状况。城市蜂窝小区应该被选择放置在一个可以有全局积极影响的地方。
参考文献
[1]3GPP TSG RAN WG5.3GPP TS 36.521-1[R].欧洲：3GPP ETSI MCC，2016：804-1111.
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更新时间：2024/12/23 4:23:25