當下LTE網絡覆蓋規劃技術

【摘要】LTE網絡覆蓋規劃技術在降低網絡建設成本和提高網絡建設質量上發揮著不可替代的作用。本文在LTE規劃需求的基礎上，結合其理論研究了LTE無線接入的鏈路以及網絡特征。

【關鍵詞】LTE系統網絡覆蓋規劃技術

無線業務的快速發展，2G、3G已不能再滿足所有用戶的要求了，移動網絡的供需矛盾越來越突出，為緩解這一矛盾，針對此而研發的LTE也逐步擺脫理論，走向實際應用。LTE之所以備受青睞，與其多種優勢是緊密相連的，如其成本低廉、部署靈活，具有極強的業務承載能力，能夠實現資源的高效利用等。

隨著LTE系統的不斷成熟，與其相關的產業也被帶動，迅速發展起來。從當前的情況來看，3GPP在Release-8的相關工作已經被凍結，各設備商在此環境下已經開始對LTE產品進行研發，與此同時，各種實驗局的部署以及測試也正在有序地進行。從整個產業來看，LTE產品的研發雖然有了一定的進步，但其靈活性和高度的復雜性也導致了各種不確定性的出現，LTE的系統特征以及建網思路和優化策略都還處于初級摸索階段。對于LTE網絡規劃，系統的理論體系以及應用方案的缺乏不利于其高效精確的部署，從而嚴重阻礙了LTE的發展。

在LTE系統中，空中接口充分利用了許多先進無線鏈路技術，如高級編碼調制方式、正交頻分復用、混合自動重傳、多輸入多輸出等，并借助功率控制、動態調度以及干擾消除技術等管理算法，以提升空口資源配置的效率和靈活性。這些技術雖提高了網絡性能，但也加大了系統分析的難度，要實行高效的LTE網絡覆蓋規劃方案，就必須全面研究系統的技術特征。

一、LTE網絡流程及覆蓋規劃策略

從總體來看，頻分雙工（FDD）LTE的網絡規劃程序和2G、3G的規劃程序有著很高的相似性，包括五部分：一，需求收集和分析；二，覆蓋和容量的設計；三，站點選擇；四、規劃仿真；五、報告撰寫。其中，第二部分覆蓋和容量的設計是整個網絡規劃的核心，應參照不同用戶的具體要求，在對網絡特征進行深入研究分析的基礎上，全面估算網絡的規模。本文主要對LTE系統的覆蓋規劃方法作了分析。

FDD LTE系統覆蓋規劃的目的是計算出網絡的規模，但計算過程很有難度，不僅要滿足實際中小區邊緣覆蓋的要求，還必須依據一定的參數設置，對基站所能覆蓋的面積進行估算，從而求得網絡規模。根據不同的場景和具體的規劃需求，可將其規劃策略分為3類：

①基于上行邊緣速率要求的網絡規模估算

這種策略多用于只對上行邊緣速率有限制的覆蓋要求。基于上行速率，輸入特定的鏈路預算參數，對上行覆蓋半徑進行計算，根據計算的結果對可能實現的下行邊緣速率做出估測。

②基于下行邊緣速率要求的網絡規模估算

這種策略多用于下行邊緣速率被限制的覆蓋要求。基于下行速率，輸入特定的鏈路預算參數，對下行覆蓋半徑進行計算，根據計算的結果對可能實現的上行邊緣速率做出估測。

③基于上下行邊緣速率要求的規模估算

這種策略多用于上下行邊緣速率同時被限制的覆蓋需求。基于上下行速率，輸入特定的鏈路預算參數，依次對上下行的覆蓋半徑進行計算，通過比較得出受限的覆蓋半徑。

在實際規劃中，需依據不同的場景和具體的實際需求來選擇適宜的覆蓋規劃策略，靈活應對規劃過程中出現的問題。

二、LTE上行覆蓋規劃技術的關鍵

LTE覆蓋規劃問題要想得到很好的解決，達到邊緣業務的速率要求并確定覆蓋范圍是關鍵，而對某些特殊的業務或場景，控制信道的覆蓋性能也需在考慮范圍之內。本文主要討論的覆蓋規劃問題都是處于業務信道受限場景之下的。

當業務速率一定時，主要考慮兩個方面：LTE的鏈路及系統，從這兩方面分析總結網絡的技術特征。

LTE上行覆蓋規劃技術主要研究兩個方面：一是系統級研究，二是鏈路級研究。

在新的環境下，LTE系統上行轉換了新的接入方式，即多址接入方式，這種接入方式以單載波-頻分多址為基礎，導致小區用戶之間出現彼此正交，鄰近的激活用戶成了主要的干擾來源，采用什么樣的上行功率控制方法對干擾強度及模式有著直接影響。在其覆蓋設計中，作為網絡規劃的核心環節之一，干擾余量受應用場景和功率控制模式直接影響，它利用系統仿真深入研究不同形式的干擾，為上行覆蓋規劃提供實際有效的參考依據。

由于建網的側重點會發生偏頗，上行干擾特征常常被功率控制的策略等因素指導。對于LT系統，作為最直接衡量上行干擾特征的標準，平均干擾抬升（IOT）的性能受上行功率控制參數和應用場景的直接控制。一般來講，LTE上行功率控制有開環功控和閉環功控兩種，前者決定系統干擾模式，后者多用于實際網絡，主要負責調整系統參數。具體來說，開環功率控制為達到設計要求，往往采用確定控制參數P0和α的途徑來實現，參數集合不同，網絡覆蓋和容量特征也不一樣。為適應實際規劃需要，應在各種場景下深入分析研究上述參數，總結出符合要求的參數，因此，需計算出滿足要求的參數，依據參數設置進行系統干擾特征研究，并對相應的上行干擾余量作分析。從上述分析中可得知，參數不同，其相對應的干擾特征以及系統性能指標也常常存在差異，所以在做實際的規范選擇時，務必要依據實際情況而行。

覆蓋是建網初期網絡設計重點研究的對象，基于上述分析，在規劃設計中，尤其是覆蓋準則作為主要導向的設計，為實現最大化覆蓋，可通過設計相應的功控參數的方法來實現，鑒于在設計網絡負載時各有不同的目標，需對各種網絡干擾水平做充足的全面考慮，以此作為覆蓋規劃的參數。

在上行覆蓋技術的鏈路研究中，特定速率下的帶寬優化配置是重點。有些邊緣數據的速率是固定的，對此，則需給用戶分配不同的寬帶，通過這種方法來滿足要求，但同時也可能導致覆蓋性能存在差異。從研究信道容量以及全面分析鏈路級仿真結果中可知，在數據速率固定的基礎上，優化帶寬配置可提升業務的覆蓋性能。該設計根據鏈路仿真以及實際系統中對鏈路性能的分析，以終端功率的使用效率為出發點，深入分析了特定條件下的業務速率和不同用戶寬帶分配下的覆蓋性能。以此為基礎，不同的業務速率需求，得到的上行占用寬帶能夠得到優化，以保證良好覆蓋性能的實現。

以上從系統和鏈路兩方面對上行鏈路的預算核心內容進行了確立，其核心內容，即上行發射寬帶和干擾余量，需注意的是，和發射寬帶相對應的目標信號、調制編碼格式以及干擾噪聲比都由鏈路仿真提供。在這種情況下，可借助以往的鏈路預算計算方法對邊緣數據速率一定條件下的上行最大允許的路徑損耗進行計算。

三、LTE下行覆蓋技術關鍵

和上行一樣，LTE下行覆蓋規劃設計也包括系統研究和鏈路研究兩方面，前者主要利用系統仿真，深入研究不同場景和覆蓋范圍下不同位置的干擾余量、干擾強度和接受信號強度；后者主要借助不同的鏈路設置（如帶寬、調制編碼格式下的鏈路仿真），對鏈路質量、業務速率以及各種信道環境進行分析，并以此作為覆蓋規劃的依據。

系統負載及組網方式等因素都對LTE的下行干擾情況有影響，且隨著小區的變化而不斷發生變化，鏈路預算中的干擾余量也隨之同時變化。由于小區半徑與干擾余量相關緊密，傳統的計算小區半徑的方法已不適合當前情況，需要新的穩定的中間參數。經大量分析研究，幾何分子憑借其獨有的特性成為了鏈路預算的理想方法。如遇到滿負載全同頻組網的情況，從各種小區半徑下的幾何分子累計分析函數中可得知，在覆蓋半徑不同的情況下，幾何因子的分布大多是重合的，此特點為LTE下行鏈路的預算提供了穩定的只中間參數。

而在網絡設計中，通常會選取95%左右的區域覆蓋所對應的幾何因子作為覆蓋規劃的參考依據。對實際中的組網來說，其設計目標是各不相同的，不同系統負載下的幾何因子也存在著差異性，這些也都是需要考慮的因素，并將此作為與其相應的負載下的參考取值，通過對幾何因子的運用，在對下行覆蓋進行分析時，能夠在干擾噪聲比之間形成明確的數學關系。再看的具體些，于實際中的鏈路預算，依據一定的需求來對下行邊緣所需要的SINR做出明確選擇，并以此為前提，計算求得邊緣所需要的最低接收信號強度，再以基站的發射功率為參考數據，經計算求出MAPL。

四、結束語

從整個業界的角度來看，對LTE實際組網的研究尚處于初步探索時期。本文不但提出了不同條件下覆蓋的規劃思路，還提出了LTE系統上行和下行的鏈路預算的整體技術思路以及關鍵參數的取值分析及應用辦法。

覆蓋規劃的目的是確定基站可能達到的最大覆蓋面積，需考慮鏈路平衡、路徑損耗以及覆蓋影響多個因素，而且LTE具有靈活性和開放性的特征，加大了網絡設計的難度，從整體來看，LTE組網研究還需要進一步探索。

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