基于uma nlos传播模型的5gnr链路预算及覆盖组网方案

1、本期专题Monthly Topic基于Uma N OS 传播模型的5G NR 链路预算及覆盖组网方案基于Uma-NLOS传播模型的5G NR 链路预算及覆盖组网方案5G NR Link Budget and Networking Solution Based on Uma-NLOSPropagation M广州 510630）省电信规划设计院Zeng Yunguang，Huang Chenheng（Guangdong P ann ng and Des gn ng Inst tute of Te ecommun cat ons Co. Ch na）.，Guangzho摘要：通过分析5G 网络中基

2、于 3GPP Uma-NLOS 传播模型的 5G NR 3.5 GHz 频段链路预算对Uma-NLOS 模型给出了典型城区场景链路预算中关键参数的取值。进一步分析对比 4G 与 5G NR 的链路预算结果，并根据链路预算结果提出与 4G 共存下，5G 初期的覆盖组网策略，为5G 网络规划提供重要依据。链路预算；网络规划文献标识码：A文章编号：1007-3043（201027-05Abstract：By analyzing the key technical features of 5G network and its impact on coverage budget method based

3、 on 3GPP Uma-NLOS propagation mNLOS mther analyzed and compared. Based on the result of the lin which provides an important basis for 5G network pl Keywords：5G；Uma-NLOS；Propagation mdownlink e Uma- is fur-era，理地规划5G 网络开始成为运营商首要解决的问0 引言题 网络规划是保障网络性能和确保投资回报的关键，因此必须对 5G 无线网络规划进行研究 5G 网络移动通信网络之所以不断升级换代、

4、性能不断提 升，一方面是因为人们对于高性能移动通信服务的需 求一直未被充分满足；另一方面移动通信系统的变迁 来源于场景应用对技术的驱动，工业自动化、大规模物联网、智能家居、自动驾驶等服务都对网络提出了更高的要求，各行各业迥异需求迫切呼唤一种灵活、规划的流程与3G、4G 系统相似网络规划需求分析、网络链路预算、规模估算、站址选择、覆盖容量仿真、无线参数规划等步骤 其中，链路预算能够获得网络覆盖范围，评估无线通信系统的覆盖能力，是网络建设初期的重要任务 链路预算的结果直接影响到网络建设成本和运营性能，对无线网络规划具有重要的指导作用高效、可扩展的全新网络，故此5G 应运而生随着2017 年底5G

5、第1 个版本的发布，如何合5G 无线网络规划中的链路预算进本文主要收稿日期：2019 01 30行研究，分析5G 技术特征对覆盖的影响，提出了5G 链27邮电设计技术/2019/03本期专题Monthly Topic基于Uma N OS 传播模型的5G NR 链路预算及覆盖组网方案1.3 Massive MIMO 与高频、大带宽组网相结合路预算，给出链路预算中解调门限、干扰余量等和典型取值 根据所得到的 5G由于引入Massive MIMO5技术，5G 网络可支持多关键参数的获取系统上下行各信道覆盖范围，对系统覆盖特性与4G 进用户波束智能赋型，减少用户间干扰，结合高频段毫行对比分析，为与 4

6、G 共存下的5G 网络规划提供重要米波技术，将进一步无线信号覆盖性能，提升数依据据速率及链路可靠性率比，增加了网络覆盖的灵活性，运1 5GIMO 的水平和垂直覆盖特性与 4G 系统相比，5G 系统具有更高峰值吞吐率（>来提升不同场景下的覆能力10 Gbit/s/用户）、空口时延低于 0.5 ms、低功耗大连接1.4超密集异密度（连接数密度可达1 000 k/km2）、高移动性（可满足普及，数据流量将出现井喷500 km/h）等特点 5G组网6成为满足 5G术、新波形结构、Massive MIMO 与高频大带宽之一 超密集网络能有系统容量，并保障业务间负荷分担，具有更灵结合、超密集组网等1

7、.1 新型调制编码技术由于移动通信中将出现差错，故对数字信号必须采用纠、检错技术， 即纠、检错编码技术，以增强数据在信道中传输时抵 御各种干扰的能力，提高系统的可靠性 信道编是无线通信领域的当然，愈发密集的网络部署也使杂，小区间干扰络拓扑更加复容量增长的主要因2 5G链路预算及组网方案接影响网络覆盖能力及用户传输速率，5G NR 网络信令信道编码采用Polar Code2，数据信道编码采用 LD2.15G链路预算链路PC Code ，LDPC 采用优化算法具有强大的纠错能力、盖能力的主要作，是通过对号传播途径低编译码复杂度、高灵活性，Polar 有着高可靠性、低译码复杂度和纠错能力强，是一种极

8、限的编码用户体验有明显的提升，进一步提升了5G 标准的竞争提下，选择适当传播模型对系统的覆盖能计，获得保持一定通信质量下链路所损耗行估大传播力1.2 新波形结构基于OFDM 优化的波形和多址接入4是5G NR 设图1 给出了链路预算影响因子计过程中最重要的一项决定，就是采用基于OFDM 优最大化的波形和多址接入技术，OFDM 技术具有高频谱效（1）率和较低的数据复杂性，能够很好地满足 5G 要求，可实现多种增强功能，例如通过加窗或滤波露，在不同用户与服务间提高多路传输效率，以及创建单载波 OFDMLf馈线损耗图1 链路预算影响因子282019/03/DTPT接收穿透天线最大路干扰天线馈线基站发

9、射灵敏度损耗损耗增益径损耗余量余量增益损耗功率上行链路（Up nk） 下行链路（Down nk）基于UmaN OS 传播模型的5G NR 链路预算及Mf阴影Ml干扰余量GRxLpLbSRx2.2 传播模型果.5 GHz 频段不同信道链路预算结，NR 3.5 GHz 上下行差距达到围上行受限，且受限于上行LTE 1.8 GHz 与NR 3表 4参考文献 8 给出了室内热点办公区（InH Of所示 两者均使用本文的UficeUMi Street CanyonGHz表5 所示）、城市微蜂窝街道（）窝（Uma）、农村宏蜂窝（RMa）4 种场景，每类场景又分从表5 可知：在上行速率s 的95.4% 面覆

10、盖非视距（NLOS）和视距（LOS）场景共 8 种传播模型，本率下，LTE 1.8 GHz 4R 覆盖半约是NR 3.5 GHz 网络文分析Uma NLOS 场景下最大下需要的5G 基站NLOS 传播模型如表1 所示（约为4G 网络基站数量的，才能满足覆盖需求表1 Uma-NLOS 传播模型2.6 与4G共存下的5方案从第 2.5 节的到，3.5 GHz 频段下5G NR 上行覆功率受限影响，考虑行业务速率要求远高于上行），为到未来5仍保本，使得运营商，可采用上下行颈的问题（见FDD 部分带段部署 5G策略（见图各参数定义如下：fc工作频率（GHz）hBS基站天线有效高度（m）型中指定了基站高

11、度为25 mh T移动台天线有效d2D基站与移动均采用b）市区深度覆盖、郊区、县城采用上下行解耦方d D基站天线与移动台天线直线距离（m）式部署2.3 5G链路预算参数设置c）农村采用NR5G 链路预算各参数设置及输入条件如表2 所示表2 5G NR 链路预算参数设置覆盖享物 联 网MAPL，并与 1.8 GHz FDD LTE 进行对比，结果表明受限于上行终端功率，相同的边缘速率下5G 的覆盖半径仅为4G 的一半，在维持现有运营商现点不变的前提下本文提出了上下行解耦的方式扩大5G 的上行覆盖，给出了与4G 共存下 5G 建网初期不同场景下的组29邮电设计技术/2019/03参数取值移动台最大

12、基站最大系统带宽/MHz阴影穿透损耗/dB26时隙配置（DL UL）3mTmR64T4R边缘速率（/ Mb /s）UL ，DL 0区域覆盖概率/%95 36干扰余量/dBUL 2，DL 7场景传播模型适用范围LOSPLUMa - LOS = PL d0 m d2D dBPd2D 5 kmPL = 28.0 + 222 g dBP + 20 g fPL = 28.0 + 40 g d 3D+ 20 g f c23Dc -9 g (dBP 2 + ( hBS - hUT )2)2 5 mhUT2 5 m；hBS=25 m，=4 dBNLOSPLUMa - NLOS = max(PLUMa - LO

13、S , PL UMa - NLOS)PL UMa - NLOS = 3.54 + 39.08 g(d3D) +20 g fc - 0.6 (hUT - .5)0 md2D5km； 5 mhUT22 5 m；hBS=25 m； 6 d本期专题Monthly Topic基于UmaN OS 传播模型的5G NR 链路预算及覆盖组网方案3.5 GHz 5G NR 链路预算结果Up nk表3Down nk链路配置场景类型普通市区PUSCHPUCCHPRACHPBCHSCHSRSSRSPDSCHPDCCH信道配型eMBB 64T64R应用场景 系统带宽/MHz00时隙配置（DL UL）Sub3 G/280

14、边缘速率 （/ Mb /s）-0-MIMO 类型PRB 分配数量-S eam 59- 3- 6- 2- 2-S eam 422-发射机/dBm23-5 50237 44234 43239 20239 20050 82 650-5 65-最大3功率 每RE/dBm5 655 65 天线增益/dB 000 发射机端馈线损耗/dB每RE EIRP/dBm0004 4309 209 2022 65057 4425 6525 6525 65SINR/dB MCS-MCS QPSK- 8 5- 9 2- 8 79-3 5-3 5-3 5MCS QPSK 7- 7- 7-3 5- 37 24 - 44 44

15、每子载波热噪声/dBm- 32 244- 5 9302- 45 240- 42 740- 45 240- 44 030- 43 740接收天线增益 /dB0000干扰余量/dB2277发射增益/dB000000分集增益/dB000000000000切换增益/dB00穿透损耗/dB额外树叶损耗/dB 面覆盖概率/%0阴影MAPL/dB27 6827 3928 092 2429 829 3625 89传播模型 & 站间距频率/GHzeNodeB/UE 高度/m 5G 小区半径/m2576 667743 34449 50表4 LTE 1.8 GHz 与覆盖对比302019/03/DTPTHN

16、R 3 5z 0/sdB覆盖半径/m346 229076 7409 9409 9394 9参数LTE 8GHzNR下行发射功率/dBm阴影余量/dBdB边缘速率/（Mb /s）UL ，DL 4UL ，DL 4本期专题Monthly Topic基于UmaN OS 传播模型的5G NR 链路预算及覆盖组网方案图2上下行解耦6GOTSIS A G，STEFANATOS S，ALEXIOU A U a Dense Ne wo ks T e New W e ess F on e o Enab ng 5G AccessJ IEEE Ve cu a Tec no ogy Magaz ne，20 5， （2）

17、 7 -78TD-LTE 链路预算研究J 数据通信，20 （ ）39-78S udy ease 4 specsNo 62（6）00 GHz（Re 9-0 -06 p /3gpp o g/算与站址规划J 数字通信世界，20 8，等 采用Mass veMIMO 进行5G 覆盖试点规9 0 5G图3 5G 覆盖组网方案网方案，为5G 网络规划提供重要依据参考文献：划J 电信工程技术与通信系统探析J 现代电信科技，20 3（ 0） 2通信世界，20 7 3J 中兴通讯技术，20 8，24（3） 6- 3 4（S ） -8 562（6） 9+52将支持5G 全频段部署JOSSEIRAN A，MONSER

18、RAT J F，MARSCH P 5G Mob e and W e ess Commun ca ons Tec no ogyM Camb dge Un ve s y P ess，无线协作组网及20 62WASSERMAN D R，AHMED A U，CHI D W BER Pe o mance oJ，20 8信世界，20 8，Po a Coded OFDM n Mu paFad ngJ / OL20 9-0 -06p /59 80 44 99 / pd sseman csc o ao g / b 08 /45a2 67 8a8c9b86 d9e26026ebcb4c 27ad pd3Gamage H，Ra a eva N，La va-a o M C anne cod ng o en ancedmob e b oadband commun ca on n 5G sys emsC/ Eu opean Con e ence on Ne wo ks & Commun