4G LTE小基站覆蓋干擾分析

崔華然

摘 要 本文通過以分析4G LTE小基站在宏站中部署后的覆蓋干擾分析為目的，通過使用3G區域軌跡推演法則、規劃工具的三維模型預測和數據調整等方法，來得到小基站UE與宏站的干擾，宏基站的UE對小基站的上下行干擾的分析。

關鍵詞 LTE；室內小基站；室外小基站；城市蜂窩

中圖分類號TN8 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）161-0168-02

首先講述共享宏站信道，該部分基于最差的場景進行討論，頻率復用為1，上行功率控制。潛在的干擾場景在下圖進行展示。

像其他技術一樣，小基站層在部署時不應該對現有的宏站層有任何不好的影響，并且小基站層的實施應該會有助于網絡性能的提升。

小基站層的性能依賴于下面幾個標準：

1）足夠的基站半徑：當基站不能提供足夠好的服務覆蓋，不能顯著提升網絡的容量則一個基站的半徑被認為太小了。

2）對于放置在室內的小基站情況：基站的半徑小于20m時可以認為該基站的半徑太小。

3）對于放置在室外的小基站情況：基站的半徑小于50m時可以認為該基站的半徑太小。

無線標準的影響為RSRP和RSRQ（或者RS-SINR），HHO（Hard handover硬切換）是基于RSRP的，因此，為了確保一個最小基站半徑為50m，小基站應該比所在區域的宏站層高2dB。

在基站邊緣的上行鏈路服務至少應該和其所在宏站層的一樣。這包含了小基站的實施應該考慮到包含在UE連接到宏站層的潛在的上行鏈路接口。下行基站吞吐量也應該至少和其所在的宏站層保持一致，因為他們有相同數量的傳送天線。

1 來自宏站的下行干擾——小基站UE

1.1 戶外的小基站被放置在宏站的中心

小基站能夠以和宏站層相同的信道部署在密集的都市，來提高都市區域的覆蓋和容量。當宏站的RSRP高于給定的值X（該值根據小基站的功率而改變），室外小基站以功效信道部署時將會有更多的干擾，而不能顯著的提高容量。使用共享載波時容量提升的百分比和RSRP小于XdBm的區域的百分比直接相關。因為小基站被放置在宏站層的中心，一個主要的干擾和約束是有足夠的基站半徑當城市蜂窩基站的RSRP高于宏站。

下面詳細描述的是最大宏站層信號，小基站能夠部署，戶外城市蜂窩基站的半徑最小要保持為50m，抓住更多的業務來減輕宏站層壓力。在密集的都市區域做過相關的分析。

1）已經通過基于3G的區域軌跡推斷出該結論，并且使用頻率規劃工具調整模型和3D數據庫；2）模型的性能來自50m～500m范圍的城市蜂窩基站：

（1）均方差：小基站和宏站模型為0dB；（2）小基站模型的標準偏差為7dB宏站模型的標準偏差為6dB。

3）城市蜂窩基站的天線高度為7m。

4）4dB小區覆蓋邊緣使用小區半徑計算來確保95%地區的可靠性。

5）由于密集的城市或城市的復雜環境，小基站的半徑和宏站的RSRP等級是不確定的。這依賴于在LOS（無線信號的視線傳輸）和NLOS（非視線傳輸）情況下宏站或者小基站信號強度的在遇到障礙時增加或者減少。

6）小基站部署在一個給定干擾的攻占環境中，小基站的半徑將高出50m或20m。超過50個小基站的針對每種情況的部署已經做了分析，包括小基站的功率配置和宏站的RSRP。小基站的半徑期望可以低于50m取決于流量和用戶的密度。如果用戶的密度非常高，容量可設置為限制點50m的基站半徑（開放的體育場、時代廣場等等），在這種情況下部署的小基站最佳的服務小區半徑應該為最少20m。

1.2 小基站部署在宏站的邊緣面臨多個宏站小區的干擾

在人口密集的城市區域戶外小區的邊緣干擾是受限制的，但RSRP的信號強度依然很高。

上行鏈路室內服務用于宏蜂窩設計要求RSRP高于-113dBm，考慮到18dB的室內滲透，室外RSRP高于-95dBm。當小基站被安置在室外有大量相似RSRP信號強度宏站的地方，不論如何都會受到潛在的干擾。100個小基站被放置在400個宏站群中，干擾情況如下：

1）RS-SINR<0dB 100%負載。

2）RSRQ<-16dB 100%負載。

3）重疊覆蓋。

（1）3個小區在4dB的時候獲得最好的服務；（2）5個或更多個小區在10dB窗口的時候獲得最好的服務。

在宏站小區的實施中進行和不進行1W或5W配置時，室外RS-SINR和室外RSRQ的對比。

進行了1W或5W配置的小基站提供的頻率狀況有所提升，RS-SINR或者RSRQ有少量改進，或者至少和只有宏站配置時一樣，沒有發現有惡化的情況。

結論：小基站能夠部署在宏站SINR不好的地方，直到RSRP低于前面描述的值，來確保一個足夠的小基站最好覆蓋區域，來捕捉足夠的話務量來減輕宏站網絡的負載。

1.3 小基站部署在室內的狀況

室內穿透損失提供了足夠的獨立性在宏站網絡中擴展部署小基站。在繁忙的城市，室內的穿透損失在低帶寬時是17dB，在高帶寬是20dB。小基站應該被放置在室內的地方，在普通的開闊區域，小區的半徑應該大于20m。

2 來自小基站的下行鏈路干擾——宏站UE

小基站的部署會產生一些負面的影響，干擾UE連接到宏站。當小基站被部署在宏站價值非常高的區域時這種影響會增加：在這種區域小基站沒有足夠的功率來占據主導地位，所以在一個大的區域內它不是一個最好的服務小區，但是它發射的功率足夠來減少附近的連接到UE的宏站的功率。

在規劃分析中觀察到最高的SINR衰減大概為3dB。因此，小基站的位置在共享載波來確保小基站為最好服務小區的區域真的是非常重要的，避免UE連接到宏站層頻率衰減的情況。

3 來自宏站的UE的上行鏈路干擾——小基站

當小基站被放置在宏站的邊緣的時候，發生上行鏈路小基站干擾的危險最大。當小基站被放置在宏站的中心或者宏站的邊緣的時候，UE連接到宏站傳輸足夠的功率來干擾小基站的上行鏈路。這是因為宏站和小基站之間的路徑損耗導致接收到相同的RSRP值。因為宏站和小基站功率不同導致的差值，靈敏度針對這兩站產品也是不同的，相關幾個參數如下所述。1）靈敏度[ 1 ]（Sensitivity）=-174+10×log（NRB×W）+SINR+NF。

其中：（1）NRB：分配給UE的資源塊的數量；（2）SINR：依賴于服務支持；（3）eNodeB NF：2dB；（4）1W城市蜂窩小區NF：4dB。

2）基站每個天線功率=40W（46dBm）。

3）小基站每個天線功率=1W（30dBm）。

在評估上行鏈路小基站和宏站相等的點和下行鏈路小基站和宏站相等的店之間dB差值下面的非平衡的因素要計算進去。非平衡路徑損失=（宏站功率@天線鏈連接器-小基站功率@天線連接器）-（小基站明靈敏度-宏站新靈敏度）。

當小基站被放置在宏站的中心時，UE的功率可以通過部分功率控制來減少。但是當UE連接到宏站，在條件比較好的情況下有可能傳輸較大的RB，潛在使用一個較大的功率。所以，在這個場景下帶寬的干擾率是比較高的。因此，仍然存在UE對小基站有很大干擾的風險。

這允許小基站層和UE之間有個較高的IoT（Interference over Thermal干擾噪聲）來有效的抵抗UE連接到宏站層時產生的干擾。

4 結論

在宏站層網絡實施小基站并且完全共享載波配置將會包含在某些區域增加DL干擾，但是在某些區域可能提高頻率使用狀況。城市蜂窩小區應該被選擇放置在一個可以有全局積極影響的地方。

參考文獻

[1]3GPP TSG RAN WG5.3GPP TS 36.521-1[R].歐洲：3GPP ETSI MCC，2016：804-1111.