LTE網絡容量優化方法研究

【摘要】 介紹了LTE網絡無線幀結構，對LTE網絡覆蓋與容量優化的目的、優化參數以及優化流程進行了詳細闡述。針對小區間干擾問題，使用有效的頻率復用結構和合理的實時調度算法來提高整個 LTE 小區總的吞吐量。LTE網絡容量優化可以有效地提高了LTE網絡系統的容量以及覆蓋能力。

【關鍵詞】 LTE網絡 網絡容量 容量優化 OFDM

隨著移動通信技術的迅猛發展，3GPP 組織在2004年便啟動了蜂窩移動通信系統的長期演進項目，即LTE。LTE 網絡采用了多項新技術，其中正交頻分多址技術就是一項關鍵技術。該技術采用基于OFDM方法，利用串并轉換后形成的多路低速傳輸信號，每個信道可獨立地分配給對于用戶，從而提高了系統的頻率利用率[1]。LTE網絡由于采用了OFDM技術，其載波的正交性具有抑制小區內的干擾效果，但是相鄰小區之間的干擾問題依然無法解決。因此，LTE 網絡需要研究在抑制相鄰小區之間干擾，增加系統吞吐容量等方面的問題，對LTE網絡容量進行合理優化是解決該系統的一項關鍵因素，本文重點對LTE網絡容量優化方法展開研究。

一、LTE 網絡的無線幀結構

LTE 網絡可以支持頻分雙工的幀結構類型和時分雙工的幀結構類型兩種[2]。上述兩種幀結構長度都是10ms，頻分雙工的幀結構類型分為 10 個長度為 1ms 的子幀，每一個子幀是由兩個長度為 0.5ms 的連續時隙組成的，幀結構如圖1所示。

時分雙工的幀結構類型分為 10 個長度為 1ms 的子幀。該結構不僅存在同時分雙工的幀結構類型一樣的常規子幀，還存在一種與常規子幀長度大小相等的特殊子幀，其幀結構如圖2所示。

二、LTE 網絡覆蓋與容量優化

在LTE網絡運行中，根據LTE網絡覆蓋及其容量情況進行網絡優化是網絡正常運行的一項重要任務。對于LTE網絡覆蓋與容量進行優化，主要是利用一些數學模型對其進行計算和規劃，考慮到實際網絡運行的情況下，還需要測量網絡性能指標，包括了掉話率、流量計數等[3]。其中掉話率可以用來指示網絡某個區域是否有足夠的覆蓋；流量計數可以用來探測網絡是否有容量問題。對于網絡覆蓋和容量問題，傳統方法是通過路測收集數據，進而在規劃工具中進行分析找出解決方案。

LTE網絡覆蓋與容量優化的主要目的包括以下幾個方面：（1）降低小區之間的干擾；（2）最大化系統容量，提高頻譜已資源利用率；（3）減少外出路測的次數；（4）給用戶提供連續的小區覆蓋，提高用戶體驗質量；（5）對小區邊緣性能進行監控；（6）自愈合進行協同工作。

容量和覆蓋是兩個相互矛盾的性能指標，對于覆蓋的優化也要考慮對網絡容量的影響[4]。LTE網絡覆蓋與容量優化方法需要考慮以下幾方面因素：（1）網絡時間提前量參數；（2）用戶的信令和報告負擔；（3）用戶對服務小區和周圍鄰居小區的信號測量報告；（4）監測網絡中負載的分布情況。對LTE網絡覆蓋和容量優化流程如下：首先，收集基站和用戶的測量報告，對數據進行分析，找出覆蓋和容量相關數據；其次，在網絡規劃工具中調整的控制參數，對相關的參數進行調整并優化系統的覆蓋和容量，并將需要調整的參數傳遞到覆蓋和容量優化模塊；最后優化模塊更新相關的控制參數并繼續收集測量數據[5]。

三、LTE 網絡容量優化方法

在LTE網絡容量優化的過程中，主要是考慮分數頻率復用結構，在抑制相鄰小區之間干擾的同時，還能夠提高頻譜資源的利用率[6]。對于LTE網絡容量的優化，在使用有效的頻率復用結構的情況下，還需要設計出一個合理的實時調度算法來提高整個 LTE 小區總的吞吐量，抑制相鄰小區干擾，通過對子載波進行適當地分配可以滿足這一要求。為了保證小區邊緣用戶和小區實時用戶的服務質量，增加LTE網絡的吞吐容量，抑制相鄰小區之間的干擾，提高頻譜資源的利用率，采用的LTE網絡容量優化方法流程如下：（1）先將足夠的子載波分配給實時用戶使用，余下的可以使用的子載波分配給非實時用戶。（2）對實時用戶進行子載波分配的時候，位于小區邊緣的用戶可以優先地使用子載波，還存在剩下的子載波分配給位于小區中心的用戶，直至滿足實時用戶子載波分配算法終止條件為止。（3）對實時用戶分配完子載波后，如果還有多余的子載波，則調用小區非實時用戶子載波分配算法為小區中非實時用戶分配子載波；否則結束LTE 網絡子載波算法。

四、結論

隨著移動通信網絡的發展，LTE網絡在技術上采用了OFDM技術，解決了小區內部干擾問題，但小區間干擾問題難以解決，利用頻率復用技術，并且使用適當的資源分配算法可以得到解決與改善。本文對LTE網絡覆蓋和容量問題進行了研究與探討，分析了LTE網絡容量優化的目的、優化需要考慮的因素等問題，并對LTE網絡容量優化方法及其流程進行了詳細闡述。LTE網絡容量優化可以有效地提高了LTE網絡系統的容量以及覆蓋能力，具有一定的研究價值和現實意義。

參 考 文 獻

[1] 王映民，孫韶輝，TD-LTE技術原理與系統設計[M].人民郵電出版社，2010.

[2] 沈嘉，姜怡華. 3GPP 長期演進（LTE）技術原理與系統設計[M]. 北京：人民郵電出版社，2008， 378-381

[3] Erik Dahlman， Stefan Parkvall， Per Beming. 3G Evolution HSPA and LTE for Mobile Broadband[M]， Great Britain： Academic Press， 2008， 319-323

[4] 馬玲. LTE 系統中的小區間干擾協調技術仿真研究[D].成都：西南交通大學，2011，11

[5] 蘭嵐. 正交頻分多址接入（OFDMA）自適應資源分配算法研究[D].成都：西南交通大學，2008， 46-47

[6] 祁建.高速無線鏈路的容量優化算法研究與實現[D]. 南京：東南大學