TD—LTE網絡容量性能分析及其應用探析

楊博

【摘要】 2013年底，工程信息部給國內三大運營商發放了牌照，TD-LTE正式投入商用，TD-LTE是具備自主知識產權的移動通信技術標準，使用了全新的MIMO多天線技術以及OFDM技術，在容量性能分析和規劃應用方面十分復雜。基于此，本文就主要分析TD-LTE網絡容量的性能以及應用。

【關鍵詞】 TE-LTE 網絡容量 性能 應用

TD-LTE系統主要運用了MIMO技術以及OFDM技術，與3G技術使用的比較簡單的碼多分址技術不同，所以其網絡容量的影響因素更多、更復雜。加之，相較于3G技術與FDD LTE而言，TE-LTE的峰值速率以及小區吞吐率技術體制有所不同，這就意味著在TE-LTE網絡容量性能分析時要考慮更多因素。

一、TD一LTE網絡容量的主要因數

1.1寬帶配置

在LTE協議里有明確指出：系統能支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz，實現寬帶載波的靈活配置。系統峰值速率與寬帶配置是正比關系，也就是說系統寬帶越大，能夠調用的RB就相應增多，用戶吞吐量和接人用戶數量也會相應增多；反之，系統寬帶越小，那么能調用的RB就越少，用戶吞吐量和接人用戶數就越少。

1.2發射功率

如果不考慮阻擋和干擾，基站覆蓋半徑主要有基站的發射功率決定。基站的服務范圍與可能潛在的LTE用戶數量以及系統容量成正比。就密集城區場景而言，因為無線電傳播環境十分復雜，所以提升基站功率很難有效改善系統容量，甚至會出現重疊覆蓋的情況，對整個系統容量造成影響。倘若目標場景是覆蓋郊區及鄉村，那么就某些層面來說，提升基站發射功率就能增加系統容量。

1.3天線配置

天線技術對系統容量也有影響，TD-LTE使用了MIMO多天線技術，能選擇性接收多流復用、波束賦性、單流分級、復用和分集自適應等多種技術。如果情況不同，結合具體情況選擇相應天線，也會對網絡容量造成影響，要避免影響就可以結合用戶需求適當調整。多天線分集技術和多流技術對提升系統峰值速率、抵抗多徑衰落以及強化系統容量都有重要作用。

1.4無線環境

LTE實現鏈路自適應主要依靠功率和速率控制，如果信道條件差，就可以選擇較小的編碼速率以及調制方法，如果信道條件好，就可以選擇較大的調制方法，進而實現最佳的傳輸速率。無線環境的情況對系統效率與容量有直接影響，因為TD-LTE使用了OFDMA技術，所以通常情況下認為小區里各個用戶間不會產生不可忽視的干擾，干擾主要是使用頻率一樣的其他小區。小區間的相互干擾會影響吞吐量和用戶信噪比，特別是小區邊緣容易受到影響且距離站點也較遠的用戶最易受到影響。

1.5無線幀配置

在TD-LTE系統中，幀長度是10s，分為10個長度相等的子幀，上行與下行數據均在同個幀里的各個子幀上傳輸。TD-LTE里支持不一樣的上行與下行時間配比，能夠結合不一樣的業務類型，合理調整上行與下行的時間配比，迎合上行下行不對稱業務的需求標準，實現系統最好的承載能力。CP配置，CP長度受覆蓋半徑影響，通常來說，配置一般的CP就能滿足需求；在廣覆蓋等小區半徑比較大的場景情況下，配置擴展CP即可。CP長度配置與系統開銷成正比，與系統容量成反比。PG配置，TD-LTE系統通過時間間隔實現雙工轉換，但要防止干擾，就要事先預留相應的保護間隔（即GP）。系統覆蓋距離會影響保護間隔，系統覆蓋距離大保護間隔就大，反之，系統覆蓋距離小保護間隔就小。

1.6調度和算法

首先是調度方法。基于動態調度的基礎上結合按需分配原則實施資源分配，每次調度都應進行信令交互，這種方法比較簡單和靈活，假設不考慮調度信令資源的限制性，就能確保充分利用資源。但動態調度信令花費較多，減小了系統容量。如果使用半持續調度方式，第一次分配資源時就用動態調度，之后分配資源就用持續調度，如此一來，就只需要在第一次分配資源時使用調度，之后分配資源就不使用調度信令指示，有效節省成本。但在資源分配中使用持續調度不夠靈活，還可能引發某些資源沖突，降低資源利用率。

其次是常用分組調度算法。主要有三種：一是最大C/I算法，系統能得到最大吞吐量，但不夠公平，對C/I差的用戶有很大影響；二是輪詢算法，這種算法最公平，但資源利用率與系統吞吐量都不高；三是正比公平算法，這種算法有效協調了用戶信道條件與用戶間的公平服務，能實現用戶間公平服務以及系統吞吐量的有效折中[1]。

二、TD-LTE網絡容量分析及應用

2.1最大同時調度用戶數量

所謂同時調度用戶數，即系統在每個調度周期里（即1ms）能夠同時調度的用戶數量，基于此，能計算出1無線幀里（即10ms）系統能夠調度的用戶數量。上行調度用戶數量要受到物理隨機接入信道（PRACH）、探測參考信號（SRS）以及物理上行控制信道（PUCCH）的三者影響；下行調度用戶數量要受到PHICH信道、PCFICH信道以及PDCCH信道容量三者的影響[2]。倘若使用2天線模式，系統寬帶為20MHz，假設TD-LTE系統的最大同時可調度用戶數量為n，取值為88、1、8、2，那么在2天線模式和20MHz寬帶下，就能實現系統的最大同時調度用戶數量。

2.2小區平均吞吐數量

小區平均吞吐量，就是小區用戶在結合一定規律分布時，其平均吞吐量就是小區吞吐總量與小區總數量的比值。小區平均吞吐量會受到小區里所有用戶行為的影響，每個用戶的行為是由很大差異的，是不能使用類似于峰值吞吐量的方式進行評估的，這個時候就需要結合單位寬帶下系統能夠承受的平均速率，也就是平均頻譜效率。對現目前所有的大量仿真結果進行綜合分析可以得出：10個用戶系統，TE-LTE能實現的上下行小區吞吐量分別為6Mbit/s和18Mbit/s，換言之，小區平均用戶吞吐量也實現了上行6Mbit/s和下行18Mbit/s，相較于2G與3G系統所標稱能夠支持的平均吞吐量有明顯增加。

2.3 VOIP用戶數量

通常來說，倘若使用VOIP實施語音通信，時延不超出50ms的數據包占據總數據包比例為98%的時候，那么就認為該用戶是滿意的。如果小區里用戶有超過95%都是滿意的，就表示小區實際的VOIP容量就是小區可以容納VOIP用戶的總數量。

在最開始部署TE-LTE網絡的時候，對VOIP業務沒有做出相應要求，只對設備能力方面作了相應要求；TE-LTE網絡部署的中期和后期，通過VOIP的方式為用戶提供相應的語音業務，那么就要對VOIP的性能提出明確清晰的標準和要求[3]。

三、結語

TD-LTE系統里所涵蓋的新技術和新理念是未來移動通信技術的發展方向，TD-LTE使用了MIMO、OFDMA等多種新技術，對組網方式以及網絡規劃都形成了很大影響。TD-LTE網絡容量性能分析是網絡規劃的重要且關鍵部分，對整個系統的容量分析以及工程應用都極具重要作用與意義。為此，本文分析TD-LTE網絡容量性能以及應用望能為同行提供借鑒。

參 考 文 獻

[1]黃勁安，鐘志成.TD-LTE網絡覆蓋質量和網絡容量性能分析[J].通訊世界，2014（14）：12-13

[2]柏世剛，崔楊峰，崔穎強.TD-LTE網絡容量性能分析[J].中國新通信，2014（17）：123-124

[3]張自成，竇紹賓.TD-LTE網絡容量分析研究與應用[J].數字技術與應用，2013（11）：27轉29