TD—LTE網絡容量性能分析

柏世剛 崔楊峰 崔穎強

【摘要】 介紹了影響TD-LTE網絡容量主要因數、常用算法以及在TD-LTE網絡中的作用，并提出TD-LTE網絡建設建議。

【關鍵詞】 TD-LTE 網絡容量

一、前言

2011年年初，我國工業和信息化部批準在6個城市開展TD-LTE規模技術試驗。隨后2013年底開展大規模商業網絡建設，隨著TD-LTE網絡的全面建設，我國將進入4G時代。隨著4G用戶的不斷增加，用戶數據業務的市場需求日益擴大，網絡容量問題將逐漸凸現。本文通過分析影響TD-LTE網絡容量因數，提出了一些網絡建設的建議。

二、TD-LTE網絡容量的主要因數

2.1 發射功率

基站的覆蓋半徑，不考慮阻擋、干擾情況下主要取決于基站的發射功率。基站服務范圍越大，可能存在的LTE用戶數就越大，系統容量也越大。對于密集城區場景，由于無線電傳播環境的復雜，提升基站功率對系統容量改善并不大，還有可能造成重疊覆蓋，影響整個系統容量。郊區、鄉村以覆蓋為目標場景，提升基站的發射功率可在一定程度上提升系統容量。

2.2 帶寬配置

LTE協議規定系統可支持1.4MHZ、3MHZ、5MHZ、10MHZ、15MHZ、20MHZ，載波帶寬的靈活配置。系統峰值速率與帶寬成正比，系統帶寬越大，可調用RB越多，用戶吞吐量越大、接入用戶數越多。

表1：帶寬配置與可用RB數關系

帶寬（MHz） 1.4 3 5 10 15 20

RB數目 6 15 25 50 75 100

實際占用帶寬（MHz） 1.08 2.7 4.5 9 13.5 18

2.3 天線配置

天線技術也會影響容量，TD-LTE采用了多天線技術（MIMO），天線接收可以選擇單流分集、多流復用、復用與分集自適應、波束賦性等不同的技術。在不同的情況下根據實際情況選擇適合的天線，也會影響到網絡容量，可根據用戶需求對規劃做調整。多天線分集以及多流技術，不僅增加系統峰值速率，還能有效抗多徑衰落，增加系統容量。

表2：上下行時隙比例配置表

上/下行配置 上/下行轉換周期 子幀號

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 5ms D S U U U D S U U U

1 5ms D S U U D D S U U D

2 5ms D S U D D D S U D D

3 10ms D S U U U D D D D D

4 10ms D S U U D D D D D D

5 10ms D S U D D D D D D D

6 5ms D S U U U D S U U D

2.4 無線幀配置

TD-LTE中，幀的長度是10s，分成10個長度為1s的子幀。上行和下行的數據在同一個幀內不同的子幀上傳輸。TD-LTE中支持不同的上下行時間配比，可以根據不同的業務類型，調整上下行時間配比，以滿足上下行非對稱的業務需求，達到系統最佳承載能力。

CP配置，CP的長度與覆蓋半徑有關，一般情況下配置普通CP即可滿足要求；廣覆蓋等小區半徑較大的場景下可配置擴展CP。CP長度配置越大，系統開銷越大，降低系統容量。PG配置，TD-LTE系統利用時間上的間隔完成雙工轉換，但為避免干擾，需預留一定的保護間隔（GP）。GP的大小與系統覆蓋距離有關，GP越大，覆蓋距離也越大，從而影響系統覆蓋容量。

2.5 調度及算法

2.5.1調度方式

動態調度下資源分配采用按需分配方式，每次調度都需要調度信令的交互，這種方法實現比較簡單， 靈活性高，如不考慮調度信令資源的限制，資源利用率最高，但動態調度的信令開銷很大，降低了系統容量。

半持續調度第一次資源分配采用動態調度，后續資源分配采用持續調度。其特點是只在第一次分配資源時進行調度，后續資源分配均無需調度信令指示，節約了信令開銷。但是持續調度雖然能減少控制信令開銷，但資源分配靈活性不夠，且會造成一些資源沖突，資源利用率不高。

2.5.2常用的分組調度算法

最大C/I算法（又叫注水算法），系統獲取的吞吐量最大，但公平性較差，會“餓死”C/I差的用戶。

輪詢（Round Robin）算法，是一種最公平的算法，但算法的資源利用率不高，系統吞吐量比較低。

正比公平（PF）算法，綜合考慮了用戶的信道條件和用戶之間的服務公平性，能夠在系統吞吐量和服務公平性之間取得一定的折中。

2.6 無線環境

LTE通過功率控制、速率控制（AMC）完成鏈路自適應 。當信道條件較差時選擇較小的調制方式與編碼速率，當信道條件較好是選擇較大的調制方式，從而最大化了傳輸速率。無線環境好壞直接影響到系統效率、容量。因TD-LTE采用的是OFDMA技術，故一般認為小區內用戶之間并不會造成不可忽視的干擾，干擾主要來自于其他的使用相同頻率的小區。這些小區的互相干擾會降低用戶信噪比，影響吞吐量，尤其是對處在小區邊緣離站點遠又易被其它小區的用戶所干擾的用戶影響較大。

三、網絡建設建議

以市場為導向：首先需要根據市場需求進行業務預測，分區域場景對覆蓋區域進行需求分析，明確規劃規劃目標。

站址規劃：根據覆蓋需求、容量需求，通過分區域場景鏈路預算，確定初步站址，并通過系統仿真優化調整站址設置。一般建議密集城區站間距0.35～0.5km，一般市區0.5～0.7km。

頻率規劃：根據頻譜資源合理選取組網方案，有效利用頻率資源，工程應用中一般建議優選同頻組網與1*3異頻組網。同時需要綜合考慮各小區的覆蓋范圍及站間距、方位角等進行合理的鄰區規劃，減少同頻干擾，系統內干擾。鄰區規劃的好壞將直接影響到系統的質量及容量。

天線選擇：8天線在容量和覆蓋性能有一定優勢，建議在大部分基站采用8天線；2天線主要在部分實施受限的場景、基帶集中建設場景采用。室內場景下，根據原3G數據流量或預測數據流量，在有大流量數據業務場景情況下建議新建雙路系統，使系統具備承載雙流能力，提高系統吞吐能力。

實時優化：網格化網絡，分網格展開深度簇優化。根據網絡日常數據分析，以日常DT和CQT測試數據為依據，根據容量需求、覆蓋需求合理設置基站發射功率，合理配置基站CP、GP、上下行配比等參數，提高網絡質量和承載能力。

四、結論

本文結合TD-LTE的網絡特性和關鍵技術，分析影響LTE系統容量的主要因素，以及在TD-LTE網絡中的影響作用，并提出LTE網絡建設的建議。隨著LTE網絡的大規模商用建設，TD-LTE網絡技術及建設經驗將得到進一步的發展。

參 考 文 獻

[1] 羅凡云；郭俊峰.TD-LTE網絡覆蓋性能分析[J].移動通信，2010年第05期

[2]戴源等. TD-LTE無線網絡規劃與設計. 人民郵電出版社[A]. 2012.4

[3]鄧旭；張建國. TD-LTE系統容量性能分析. 移動通信，2011年第16期