1 引言

TD-LTE可以靈活地支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz的系統(tǒng)帶寬，由于TD-LTE

系統(tǒng)的覆蓋距離與系統(tǒng)帶寬基本無關(guān)，本文以20MHz帶寬為例分析TD-LTE系統(tǒng)的覆蓋距離。TD-LTE子載波間隔Δf =15kHz，時(shí)域的基本單位T s =1/(15000*2048)s=32.55μs，基帶采樣率f s =1/T s =30.72MHz。

2 TD-LTE幀結(jié)構(gòu)

TD-LTE幀結(jié)構(gòu)如圖1所示:

DwPTS、GP和UpPTS三個(gè)特殊時(shí)隙構(gòu)成一個(gè)特殊子幀，特殊子幀長度之和是1ms。TD-LTE系統(tǒng)支持5ms和10ms的切換點(diǎn)周期，支持7種上下行時(shí)隙配置。TD-LTE的一個(gè)子幀包含2個(gè)時(shí)隙，T slot=0.5ms，有兩種時(shí)隙結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

3 影響覆蓋距離的參數(shù)

TD-LTE系統(tǒng)中，影響系統(tǒng)覆蓋距離的參數(shù)有RB配置、頻率復(fù)用系數(shù)、發(fā)射功率、CP配置、GP配置和隨機(jī)接入突發(fā)信號格式等。下面重點(diǎn)分析CP配置、GP配置和隨機(jī)接入突發(fā)信號格式這3個(gè)參數(shù)對系統(tǒng)覆蓋距離的影響。

3.1 CP配置對覆蓋距離的影響

OFDM技術(shù)能有效克服頻域上的干擾問題，但是無法克服由于多徑時(shí)延造成的符號間干擾（ISI）和子載波正交性破壞問題。多徑時(shí)延表現(xiàn)為信號經(jīng)過無線信道后發(fā)生的較大時(shí)延及幅度衰減。對此，在TD-LTE系統(tǒng)中，在每個(gè)OFDM符號之前加入循環(huán)前綴CP。只要各徑的多徑時(shí)延與定時(shí)誤差之和不超過CP長度，就能保證接收機(jī)積分區(qū)間內(nèi)包含的各子載波在各徑下的整數(shù)波形，從而消除多徑帶來的符號間干擾和子載波間的干擾（ICI）。

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要求CP長度大于無線信道的最大時(shí)延擴(kuò)展。多徑時(shí)延擴(kuò)展與小區(qū)半徑和無線信道傳播環(huán)境相關(guān)，接下來分析無線信號在不同傳播環(huán)境下的功率時(shí)延分布情況。

通常用均方根（rms，root mean square）多徑延遲擴(kuò)展τrms來描述功率延遲分布情況，可以用式（1）表示：

 τrms=T 1d εy （1）

表1給出了對于不同小區(qū)半徑d ，在四種傳播環(huán)境下，包含90%能量的τrms值：

正常CP：正常CP有7個(gè)OFDM符號，第1個(gè)OFDM符號的CP長度是5.21μs，第2到第7個(gè)OFDM符號的CP長度是4.69μs。正常CP可以在1.4km的時(shí)延擴(kuò)展范圍內(nèi)提供抗多徑保護(hù)能力，適合于市區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村以及小區(qū)半徑低于5km的山區(qū)環(huán)境。

擴(kuò)展CP：擴(kuò)展CP有6個(gè)OFDM符號，每個(gè)OFDM符號的CP長度均是16.67μs。擴(kuò)展CP可以在10km的時(shí)延擴(kuò)展范圍內(nèi)提供抗多徑保護(hù)能力，適合于覆蓋距離大于5km的山區(qū)環(huán)境以及需要超遠(yuǎn)距離覆蓋的海面和沙漠等環(huán)境。

3.2 GP配置對覆蓋距離的影響

TD-LTE系統(tǒng)利用時(shí)間上的間隔完成雙工轉(zhuǎn)換，但為避免干擾，需預(yù)留一定的保護(hù)間隔（GP）。GP的大小與系統(tǒng)覆蓋距離有關(guān)，GP越大，覆蓋距離也越大。GP主要由傳輸時(shí)延和設(shè)備收發(fā)轉(zhuǎn)換時(shí)延構(gòu)成，即：

GP=2×傳輸時(shí)延+TRx-Tx,Ue （2）

最大覆蓋距離=傳輸時(shí)延*c =(GP-( TRx-Tx,Ue))* C/2   （3）

其中c是光速。TRx-Tx,Ue為UE從下行接收到上行發(fā)送的轉(zhuǎn)換時(shí)間，該值與輸出功率的精確度有關(guān)，典型值是10μs～40μs，在本文中假定為20μs。

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LTE覆蓋距離分析.pdf