TD-LTE無線網絡規劃研究

湯紫雄，鄭勁松

（福州海峽職業技術學院 信息工程系，福建 連江 350506）

TD-LTE無線網絡規劃研究

湯紫雄，鄭勁松

（福州海峽職業技術學院 信息工程系，福建 連江 350506）

針對2G/3G演變到TD-LTE網絡結構的變化，必須對網絡進行適當規劃，否則會造成系統的QoS指標變差，出現呼叫中斷、阻塞率變高等問題；同時影響后續的網絡優化，甚至帶來無法解決的問題。好的TD-LTE網絡規劃可以降低網絡建設成本和運營成本，提高網絡部署的效率。

網絡規劃；覆蓋估算；容量估算；參數設計

目前，隨著移動業務中語音收入下降，而智能終端也開始向視頻點播/監控、娛樂社交、高速上網等綜合功能蛻變，移動通信帶寬地不斷提升，運營商為能夠支撐這些新型高寬帶要求的業務和更多的移動寬帶用戶，為了讓用戶享有更好的業務感受體驗，TD-LTE的引入是必然的結果。

TD-LTE網絡具有網絡架構扁平化、高峰值速率、高移動性和高頻譜效率等多種優勢，TD-LTE作為下一代移動通信的統一標準，解決了與3G在通信上的兼容問題，是中國移動無線蜂窩網絡的未來，可以實現高帶寬高質量的無線寬帶。運營商開始考慮LTE網絡演進，一方面是實現技術和市場領先，另一方面，借助LTE帶寬優勢緩解網絡壓力。

1 2G/3G演變到LTE——架構變化

在2G/3G通信里面，每一個基站收發信機/基站（BTS/NodeB）只能歸屬于一個基站控制器/無線網絡控制器（BSC/RNC），流量點對點，一般采用SDH/PTN技術應用于本地網的匯聚、接入層，而采用OTN技術運營本地骨干或者干線傳輸級別。BTS/NodeB之間無網絡連接采用SDH/PTN承載，SDH更適合傳輸低速率的話音基站業務；PTN適合傳送高速率的數據包業務。

圖1 2G/3G演變到LTE——架構變化

在TD-LTE中，一個eNB（基站）可同時歸屬多個S-GW/MME（S1-FLEX）；eNB之間通過X2接口進行連接，它是E-UTRAN側的S1接入點，流量呈多點到多點MESH狀，需要在承載網中引入IP路由轉發功能（L3 VPN）進行多點對多點的智能選路，完成到不同基站的靈活轉發。

TD-LTE作為4G移動通信系統，采用MIMO和OFDM結合的物理層技術及TDD雙工模式，TD-LTE目前尚處于發展初期，規劃時候需要注意：（1）TD-LTE試驗網中存在兩個頻段組網：D頻段和F頻段組網，頻段較零散，基站F/D新建方案時需要考慮以后的擴容空間和對F頻段和D頻段的升級演進能力；（2）TD-LTE的產業鏈還在不斷完善中，深度覆蓋不夠，網絡規劃部署和外部干擾困難，建網成本高；對網絡規模運營有影響，設備成熟度有待提高。（3）小區之間的干擾比較嚴重，邊緣用戶體驗感知不好。（4）用戶對TD-LTE天饋系統采用的天線美化程度和隱蔽性要求高，實施方案比較困難。

TD-LTE網絡和2G/3G相比，要求具有更高的靈活性，時延更低，TD-LTE對信號質量更為敏感，信噪比越高越好，規劃時候需要從傳統注重覆蓋范圍的思路轉向更注重信號質量，站址規劃時，原則上應該使基站建設符合理想的蜂窩結構，滿足網絡覆蓋和容量要求，盡量選擇現有的基站，如果新建基站，需要詳細排查分析，合理選址，避免高站、遠站，站址應該選擇在業務密度高的地方，使更多的用戶分布在小區中心區域，如果信道環境好時，可以考慮讓用戶使用雙流傳輸模式提升用戶吞吐量。

2 TD-LTE 無線網絡規劃目標

TD-LTE適合開展移動、實時、高速的業務，它的無線網絡規劃的目標是高速率、低時延、實時，讓用戶感覺永遠在線。TD-LTE的網絡規劃可以參考2G/3G的網絡規劃流程，TD-LTE的規劃流程主要包括網絡建設需求分析、站點布局、無線資源和參數規劃、網絡仿真過程。

2.1 需求分析

在需求分析階段，收集建設區域范圍內的數據，預測用戶規模數，分析用戶使用的業務類型，需求分析是無線網絡規劃建設的重要依據，對預測用戶業務對優化功率配置有很大幫助，正確的需求分析能夠有效降低系統自干擾。

目前，根據TD-LTE網絡的應用定位，可以將TD-LTE網絡用戶類型分為集團用戶、家庭用戶、個人用戶這三類，不同的用戶類型對網絡指標和建網策略要求不同，為了使建網指標更為精準，必須搜集豐富而準確的地理信息數據、現網GSM/ TD - SCDMA基站數據、業務需求數據，這些數據能夠為正確預測業務類型提供參考，明確建網策略和建網指標。

2.2 站址規劃

根據需求分析得出業務類型后，分析建網目標所需要的網絡規模，估算容量，對用戶所在的網絡進行鏈路預算，再根據收發機參數及系統參數，估算出用戶所處區域的允許的最大路徑損耗，再將通過鏈路計算得到的最大路徑損耗代入到選好的傳播模型中，計算得出覆蓋半徑。根據TD-LTE無線網絡覆蓋和容量要求估算網絡建設需要的基本規模，評估覆蓋區域內用戶所需的基站數，再對整個網絡規模預規劃。

對于2G/3G系統而言，網絡負載較重時，網絡內的干擾就變大，小區覆蓋范圍開始收縮。而在LTE系統中，同一小區的不同用戶間子載波頻率相互正交，用戶間的干擾不大可以忽略，但是小區間的同頻干擾仍然存在，容易影響到小區邊緣的覆蓋質量，因此，在鏈路預算時需要充分考慮干擾余量。

圖2 站址規劃示意圖

站址規劃過程：（1）根據時隙配置、天線配置等這些系統資源的配置數據，再結合用戶的目標速率，確定用戶的調制編碼方式和所需的帶寬；（2）通過鏈路仿真目標用戶在該調制編碼方式工作下計算出其信噪比，計算得出干擾余量，根據余量值，可以算出最大允許的路徑損耗以及接收機的靈敏度；（3）最后，根據規劃區域內無線信號的傳播模型，計算得出小區的覆蓋半徑。

通過以上三個步驟，根據鏈路預算的建議值，結合規劃區域范圍內的現有站址情況和業務分步情況，可以初步地確定站點布局方案，進行實地勘察，結合勘測資料進行站點可用性分析，確定規劃區域內需要新建的站點和共址站點。當前情況下，由于成本和社會環境等原因新建基站是比較困難的，因此，TD-LTE網絡站址規劃方案可以結合現有TD-SCDMA站點的傳輸資源、電源、機房條件、無線環境、工程可實施性等情況考慮是否與其共站址。

在LTE站址規劃時候，由于實際的場地等原因，理論站點不一定能夠建站，因此，在實際建站時候，盡可能地將站址選擇設置在業務密度高的位置，還需要注意LTE為同頻系統，避免站址偏移導致重疊覆蓋而系統內干擾加重。

2.3 參數規劃

站址布局完成后，需要進行仿真評估，在仿真軟件中進行站點規劃方案的覆蓋及容量評估，通過仿真分析輸出結果，評估當前規劃方案是否滿足用戶需求，分析參數設置是否合理。

TD-LTE仿真與TD-SCDMA的仿真評估步驟基本差不多，流程如下：

（1）規劃數據倒入

導入地圖，導入需要規劃的LTE站點以及所需的天線文件，設置好傳播模型、天線名稱等參數扇區參數后，直接導入相應的天線文件和傳播模型。進行參數配置，如CFI配置、PCI參數、是否支持波束賦型、方向角等參數。

（2）傳播預測

選擇對應的傳播模型：SPM模型、CostHataMC模型、CostHataSuburb模型，在編輯傳播模型的時候，需編輯clutter地物損耗。

（3）鄰區、時隙、頻率規劃

對規劃區域的小區進行頻率分配和鄰區參數配置，保證在小區服務邊界的終端處于網絡性能和通信質量有保證的鄰小區，原則上，在頻率復用距離以內的小區為了避免同頻干擾，使用不同頻點；在頻率復用距離以外的小區可以使用相同頻點提高頻譜效率。

（4）蒙特卡羅仿真

配置好上下行速率和話務規則后，進行蒙特卡洛仿真來判斷網絡的性能指標是否滿足要求，如果當前方案下的無線參數設置不能夠滿足覆蓋及容量目標，需要根據實際情況對規劃方案進行調整修改，這些調整后的輸出參數對后續的工程設計及優化有很大的幫助。

3 結束語

TD-LTE規劃時候主要考慮容量和覆蓋兩大指標，重點關注小區平均吞吐量指標、邊緣用戶速率、場強指標RSRP、信干噪比RS-SINR指標。保證網絡建設后，業務需求、規劃區域和用戶發展三者之間能夠匹配，給用戶良好感知體驗。

圖3 蒙特卡羅仿真

當前，TD-LTE網絡建設正在不斷地推進，TD-LTE的網絡規劃越來越重要，網絡的規劃必須滿足覆蓋要求和規劃指標，方案設計階段需要充分論證規劃方案是否滿足指標，評估方案實施的可行性，確保網絡建設與業務發展相匹配，規劃方案提交的相關成果可直接應用在后續的項目中，對運營商的網絡建設有積極的指導意義。

[1] 張斌.TD-LTE無線網絡規劃關鍵技術研究[D].南京:南京郵電大學,2012.

[2] 李董華.TD-LTE核心網技術探討[D].廣州:華南理工大學, 2013.

[3] 耿燕.中國移動密集市區無線網絡規劃與優化研究[D].長春:吉林大學,2013.

（責任編輯、校對：田敬軍）

Planning and Design for TD-LTE Wireless Network

TANG Zi-xiong, ZHENG Jin-song

(Department of Information Engineering, Fuzhou Strait Vocation & Technological College, Lianjiang 350506, China)

For 2G/3G evolution to the TD-LTE network structure, network planning is necessary, or else an improper network will cause a bad QoS index of the system with interrupting call and higher clogging rate, and thus affect subsequent network optimization and worsely bring about problems unable to solve. A good TD-LTE network planning can reduce the network construction cost and operation cost, and improve the efficiency of network deployment.

network planning; coverage estimation; capacity estimation; parameter design

TN929.5

A

1009-9115(2015)02-0049-03

10.3969/j.issn.1009-9115.2015.02.015

福建省教育廳 B 類科技項目（JB14229），建省教育廳B 類科技項目（JB13376）

2014-11-05

湯紫雄（1987-），男，福建福安人，碩士，講師，研究方向為移動通信。