基于LTE異頻分層結構的組網策略研究

王碩然

【摘要】 針對當前TD-LTE在深度覆蓋方面遇到的難度與挑戰(zhàn)，結合現網普遍使用組網方式的優(yōu)缺點，本文提出了F頻10M異頻組網、F頻/D頻分層組網的新策略，并利用鏈路分析與系統(tǒng)仿真等方法進行驗證。

【關鍵詞】 TD-LTE 異頻組網 F/D分層組網 10M

一、前言

隨著移動智能終端的全面普及以及物聯(lián)網、移動互聯(lián)時代的到來，伴隨著電子商務等數據業(yè)務的快速發(fā)展，對運營商加強其網絡覆蓋深度的要求更為迫切。從系統(tǒng)覆蓋能力看，3G網絡覆蓋薄弱，迫切需要在4G時代扭轉局勢，而4G系統(tǒng)的室外部署頻段可能主要以1.8GHz及2.6GHz甚至更高頻段為主，系統(tǒng)覆蓋能力相對較弱；從業(yè)務需求看，數據業(yè)務在較高的SINR條件下才能達到高速數據傳輸的體驗，語音業(yè)務（VoLTE）的性能對網絡質量要求更好。為了滿足加強網絡覆蓋的需求，常用的方法是加快推進無線網絡的鋪設，在無覆蓋或弱覆蓋的區(qū)域通過增設基站，以滿足用戶所需的網絡覆蓋需求。

基于目前的容量資源及網絡覆蓋情況，本文探討如何利用手上的F頻頻段資源，以提升邊緣用戶感知為目的，盡可能提升深度覆蓋和連續(xù)覆蓋的效果，而用戶的業(yè)務主要用D頻進行吸收，提升用戶的峰值速率和感知，設計出一種新的組網方式。

二、不同組網方式優(yōu)劣分析

目前TD-LTE普遍采用同頻組網的方式組網，同頻組網可以使網絡中可利用的資源得到大幅的提升，而異頻組網策略可改善覆蓋邊緣感知，因此目前主流的組網方式是“F/D同層異頻組網”和“F/D分層同頻組網”兩種，但兩種組網方式均存在一定的問題。

2.1 F/D異頻同層組網

“F/D異頻同層組網”抗干擾性能相當優(yōu)越，相比同頻組網可大大降低小區(qū)間的干擾，能保持網絡的平均吞吐量和邊緣吞吐性能，可改善邊緣覆蓋，但F頻衰較小、穿透能力較強，覆蓋深度將由于D頻覆蓋能力的受限，F/D異頻同層組網將導致業(yè)務嚴重向F頻傾斜，而F頻僅有30M，相對于D頻的60M帶寬，略顯不足，F/D異頻同層組網將可能導致網絡的利用率和負荷不均衡。

2.2 F/D分層同頻組網

“F/D分層同頻組網”采用同頻組網的方式具有頻譜效率高等特點，可改善F、D兩頻段的業(yè)務占比，均衡網絡的利用率和負荷，但同頻組網無可避免的導致覆蓋邊緣的干擾和用戶感知劣化，同頻組網中各小區(qū)使用相同的頻率進行覆蓋，且LTE高頻頻譜覆蓋能力的受限，使得小區(qū)間的干擾更為嚴重，限制了同頻組網的性能，在建網初期，網絡結構未完善前，網絡存在大量的重疊覆蓋和覆蓋空洞，不利于4G業(yè)務的推廣。

2.3 提出“F異頻同層、F/D分層”的組網新策略

結合“F/D異頻同層組網”和“F/D分層同頻組網”兩種組網形式的優(yōu)缺點，利用異頻組網的抗干擾能力和F/D分層的負荷均衡的優(yōu)勢，本文提出一種組網策略，將F頻分裂為3個10M載頻，進行F頻異頻組網，并設計出一套新的F/D分層策略，實現“F異頻同層、F/D分層”的組網策略，降低覆蓋邊緣的干擾，并用F頻吸收，提升覆蓋中心的容量，并用D頻承載，以提升用戶感知。

三、F/D 分層組網參數設計

分層組網是指在原有小區(qū)的覆蓋基礎上，再疊加一層或多層網絡，疊加的網絡可與原有小區(qū)同頻，也可以是異頻，可以是同系統(tǒng)，也可以是異系統(tǒng)。分層組網的設計理念是提升網絡容量，是尋求容量與干擾的手段，將優(yōu)先的頻率資源在空間進行復用。對于TD-LTE網絡，中國移動公司室外組網頻段主要采用D頻段（2570-2620MHz）與F頻段（1880-1920MHz），由于D頻段（2.6GHz）的穿透能力較差，F頻段較D頻段本身覆蓋特性更好（空間傳播損耗F頻段有采約4db的優(yōu)勢），加上小帶寬組網帶來了功率上的增益（F頻段有3db優(yōu)勢），所以不用降低現網D頻段功率，就可實現同心圓的覆蓋效果（F小區(qū)的覆蓋半徑約為D小區(qū)的兩倍）。

3.1空閑態(tài)

與2G/3G網絡不同，LTE系統(tǒng)中引入了重選優(yōu)先級的參數，網絡側可配置不同頻點或者頻率組的優(yōu)先級來控制空閑態(tài)終端的重選方向，重選優(yōu)先級可設置為0至7共8個等級，數字越大則優(yōu)先級越高。按照網絡均衡需求，4G網絡終端優(yōu)先駐留E頻段、其次D頻段、最后F頻段的思路，空閑態(tài)設置各頻段重選優(yōu)先級為： E頻段（優(yōu)先級6）=D頻段（優(yōu)先級6）>F頻段（優(yōu)先級4）

3.2連接態(tài)

目前室外F/D間的主要切換策略為基于覆蓋的A2+A3或A2+A4事件，F頻與D頻小區(qū)使用相同的切換策略，具有同等的有地位沒有優(yōu)先級之分，那么基于覆蓋的A2+A3或A2+A4事件沒有起到網絡分層、業(yè)務均衡的作用。基于該原因，F頻/D頻之間的相互切換可通過設置不同的事件策略來實現分層效果。

F頻切向D頻的切換采用A2+A4事件觸發(fā)，D頻切向F頻的切換采用A2+A5事件觸發(fā)。各種系統(tǒng)內切換事件說明如圖表5所示，F/D分層組網連接態(tài)參數設置如圖表6所示。

相比A3和A4，A5更苛刻，A3和A4只需滿足單方面的條件，鄰區(qū)信號質量滿足條件就行，而A5需要鄰區(qū)和服務小區(qū)同時滿足條件才能出發(fā)切換，所以A5事件適合提高D頻在分層網絡的優(yōu)先級。

這種F/D分層新策略結合F頻異頻組網形成新的組網方式，一方面，F頻異頻組網提升網絡覆蓋，改善邊緣網絡質量，吸收更多潛在業(yè)務；另一方面，F/D分層策略均衡F/D間的資源利用率和負荷，確保用戶有良好的業(yè)務體驗，提升用戶感知。

四、應用效果

4.1覆蓋率明顯提升

試驗區(qū)域方案實施后，拉網測試指標顯示覆蓋率有明顯提升，其中綜合覆蓋率提升2.77%，里程覆蓋率提升了3.57%；平均RSRP提升了3.9dB；邊緣RSRP提升了5.22dB；通過MR 數據RSRP對比，可以看出MR覆蓋率有明顯提升，其中：RSRP>=-100的比例提升了7.5pp（45.6% → 53.1%），RSRP>=-110dbm的比例提升了6pp（78.5% → 84.5% ）。

4.2干擾大幅下降，信號質量改善明顯

對比同頻組網，異頻組網后平均噪聲均值明顯下降，64QAM CQI比例上升15.5PP，QPSK CQI比例下降6.5pp，平均SINR提升5.22dB，網絡信號質量改善明顯，城區(qū)的平均噪聲干擾改善更為明顯。

4.3 F頻上下行業(yè)務流量明顯增長

D頻流量基本保持穩(wěn)定，F頻流量增幅明顯，全區(qū)上行流量較調整前增長30.12%（去除正常增長，較調整前有16個百分點的提升），全區(qū)流量增長主要由F流量增長構成。顯然城區(qū)F頻段覆蓋深度擴展挖掘了潛在的業(yè)務需求，郊區(qū)的流量升幅更為明顯，而郊區(qū)F頻段覆蓋延伸也帶來了業(yè)務拓展。

4.4流量由F向D均衡

A2+A5分層策略遷移了部分F頻流量到D頻，城區(qū)D＼F流量占比重新回復到變頻前水平。采用A2+A5分層策略更易于實現D、F流量均衡控制。

五、結語

基于目前的容量資源及網絡覆蓋情況，本文探討如何利用手上的F頻頻段資源，以提升邊緣用戶感知為目的，盡可能提升深度覆蓋和連續(xù)覆蓋的效果，提出了一種新的組網策略，將F頻分裂為3個10M載頻，實現“F異頻同層、F/D分層”的組網策略。通過鏈路分析、仿真測試和方案試驗驗證表明，“F異頻同層、F/D分層”的組網策略的策略可以有效提升覆蓋率、改善網絡性能。一方面F頻異頻組網能大大降低了小區(qū)間的干擾，能保持穩(wěn)定的平均吞吐量和邊緣吞吐量性能，另一方面F/D分層策略能有效對F/D 的業(yè)務流量均衡，保證用戶仍能擁有較好的業(yè)務體驗。

參 考 文 獻

[1] 謝寧，亓曉武，劉瑋，王靖.《TD-LTE異頻組網技術網絡性能研究》. Lte網絡創(chuàng)新研討會，2014

[2] 段紅梅.《TD-LTE網絡F+D異頻混合組網規(guī)劃研究》.《電信工程技術與標準化》， 2013

[3] 劉毅，呂雪峰. 《基于TD-LTE網絡D頻段異頻組網方案研究》. Lte網絡創(chuàng)新研討會， 2013