基于LTE異頻分層結構的組網策略研究

王碩然

【摘要】 針對當前TD-LTE在深度覆蓋方面遇到的難度與挑戰，結合現網普遍使用組網方式的優缺點，本文提出了F頻10M異頻組網、F頻/D頻分層組網的新策略，并利用鏈路分析與系統仿真等方法進行驗證。

【關鍵詞】 TD-LTE 異頻組網 F/D分層組網 10M

一、前言

隨著移動智能終端的全面普及以及物聯網、移動互聯時代的到來，伴隨著電子商務等數據業務的快速發展，對運營商加強其網絡覆蓋深度的要求更為迫切。從系統覆蓋能力看，3G網絡覆蓋薄弱，迫切需要在4G時代扭轉局勢，而4G系統的室外部署頻段可能主要以1.8GHz及2.6GHz甚至更高頻段為主，系統覆蓋能力相對較弱；從業務需求看，數據業務在較高的SINR條件下才能達到高速數據傳輸的體驗，語音業務（VoLTE）的性能對網絡質量要求更好。為了滿足加強網絡覆蓋的需求，常用的方法是加快推進無線網絡的鋪設，在無覆蓋或弱覆蓋的區域通過增設基站，以滿足用戶所需的網絡覆蓋需求。

基于目前的容量資源及網絡覆蓋情況，本文探討如何利用手上的F頻頻段資源，以提升邊緣用戶感知為目的，盡可能提升深度覆蓋和連續覆蓋的效果，而用戶的業務主要用D頻進行吸收，提升用戶的峰值速率和感知，設計出一種新的組網方式。

二、不同組網方式優劣分析

目前TD-LTE普遍采用同頻組網的方式組網，同頻組網可以使網絡中可利用的資源得到大幅的提升，而異頻組網策略可改善覆蓋邊緣感知，因此目前主流的組網方式是“F/D同層異頻組網”和“F/D分層同頻組網”兩種，但兩種組網方式均存在一定的問題。

2.1 F/D異頻同層組網

“F/D異頻同層組網”抗干擾性能相當優越，相比同頻組網可大大降低小區間的干擾，能保持網絡的平均吞吐量和邊緣吞吐性能，可改善邊緣覆蓋，但F頻衰較小、穿透能力較強，覆蓋深度將由于D頻覆蓋能力的受限，F/D異頻同層組網將導致業務嚴重向F頻傾斜，而F頻僅有30M，相對于D頻的60M帶寬，略顯不足，F/D異頻同層組網將可能導致網絡的利用率和負荷不均衡。

2.2 F/D分層同頻組網

“F/D分層同頻組網”采用同頻組網的方式具有頻譜效率高等特點，可改善F、D兩頻段的業務占比，均衡網絡的利用率和負荷，但同頻組網無可避免的導致覆蓋邊緣的干擾和用戶感知劣化，同頻組網中各小區使用相同的頻率進行覆蓋，且LTE高頻頻譜覆蓋能力的受限，使得小區間的干擾更為嚴重，限制了同頻組網的性能，在建網初期，網絡結構未完善前，網絡存在大量的重疊覆蓋和覆蓋空洞，不利于4G業務的推廣。

2.3 提出“F異頻同層、F/D分層”的組網新策略

結合“F/D異頻同層組網”和“F/D分層同頻組網”兩種組網形式的優缺點，利用異頻組網的抗干擾能力和F/D分層的負荷均衡的優勢，本文提出一種組網策略，將F頻分裂為3個10M載頻，進行F頻異頻組網，并設計出一套新的F/D分層策略，實現“F異頻同層、F/D分層”的組網策略，降低覆蓋邊緣的干擾，并用F頻吸收，提升覆蓋中心的容量，并用D頻承載，以提升用戶感知。

三、F/D 分層組網參數設計

分層組網是指在原有小區的覆蓋基礎上，再疊加一層或多層網絡，疊加的網絡可與原有小區同頻，也可以是異頻，可以是同系統，也可以是異系統。分層組網的設計理念是提升網絡容量，是尋求容量與干擾的手段，將優先的頻率資源在空間進行復用。對于TD-LTE網絡，中國移動公司室外組網頻段主要采用D頻段（2570-2620MHz）與F頻段（1880-1920MHz），由于D頻段（2.6GHz）的穿透能力較差，F頻段較D頻段本身覆蓋特性更好（空間傳播損耗F頻段有采約4db的優勢），加上小帶寬組網帶來了功率上的增益（F頻段有3db優勢），所以不用降低現網D頻段功率，就可實現同心圓的覆蓋效果（F小區的覆蓋半徑約為D小區的兩倍）。

3.1空閑態

與2G/3G網絡不同，LTE系統中引入了重選優先級的參數，網絡側可配置不同頻點或者頻率組的優先級來控制空閑態終端的重選方向，重選優先級可設置為0至7共8個等級，數字越大則優先級越高。按照網絡均衡需求，4G網絡終端優先駐留E頻段、其次D頻段、最后F頻段的思路，空閑態設置各頻段重選優先級為： E頻段（優先級6）=D頻段（優先級6）>F頻段（優先級4）

3.2連接態

目前室外F/D間的主要切換策略為基于覆蓋的A2+A3或A2+A4事件，F頻與D頻小區使用相同的切換策略，具有同等的有地位沒有優先級之分，那么基于覆蓋的A2+A3或A2+A4事件沒有起到網絡分層、業務均衡的作用。基于該原因，F頻/D頻之間的相互切換可通過設置不同的事件策略來實現分層效果。

F頻切向D頻的切換采用A2+A4事件觸發，D頻切向F頻的切換采用A2+A5事件觸發。各種系統內切換事件說明如圖表5所示，F/D分層組網連接態參數設置如圖表6所示。

相比A3和A4，A5更苛刻，A3和A4只需滿足單方面的條件，鄰區信號質量滿足條件就行，而A5需要鄰區和服務小區同時滿足條件才能出發切換，所以A5事件適合提高D頻在分層網絡的優先級。

這種F/D分層新策略結合F頻異頻組網形成新的組網方式，一方面，F頻異頻組網提升網絡覆蓋，改善邊緣網絡質量，吸收更多潛在業務；另一方面，F/D分層策略均衡F/D間的資源利用率和負荷，確保用戶有良好的業務體驗，提升用戶感知。

四、應用效果

4.1覆蓋率明顯提升

試驗區域方案實施后，拉網測試指標顯示覆蓋率有明顯提升，其中綜合覆蓋率提升2.77%，里程覆蓋率提升了3.57%；平均RSRP提升了3.9dB；邊緣RSRP提升了5.22dB；通過MR 數據RSRP對比，可以看出MR覆蓋率有明顯提升，其中：RSRP>=-100的比例提升了7.5pp（45.6% → 53.1%），RSRP>=-110dbm的比例提升了6pp（78.5% → 84.5% ）。

4.2干擾大幅下降，信號質量改善明顯

對比同頻組網，異頻組網后平均噪聲均值明顯下降，64QAM CQI比例上升15.5PP，QPSK CQI比例下降6.5pp，平均SINR提升5.22dB，網絡信號質量改善明顯，城區的平均噪聲干擾改善更為明顯。

4.3 F頻上下行業務流量明顯增長

D頻流量基本保持穩定，F頻流量增幅明顯，全區上行流量較調整前增長30.12%（去除正常增長，較調整前有16個百分點的提升），全區流量增長主要由F流量增長構成。顯然城區F頻段覆蓋深度擴展挖掘了潛在的業務需求，郊區的流量升幅更為明顯，而郊區F頻段覆蓋延伸也帶來了業務拓展。

4.4流量由F向D均衡

A2+A5分層策略遷移了部分F頻流量到D頻，城區D＼F流量占比重新回復到變頻前水平。采用A2+A5分層策略更易于實現D、F流量均衡控制。

五、結語

基于目前的容量資源及網絡覆蓋情況，本文探討如何利用手上的F頻頻段資源，以提升邊緣用戶感知為目的，盡可能提升深度覆蓋和連續覆蓋的效果，提出了一種新的組網策略，將F頻分裂為3個10M載頻，實現“F異頻同層、F/D分層”的組網策略。通過鏈路分析、仿真測試和方案試驗驗證表明，“F異頻同層、F/D分層”的組網策略的策略可以有效提升覆蓋率、改善網絡性能。一方面F頻異頻組網能大大降低了小區間的干擾，能保持穩定的平均吞吐量和邊緣吞吐量性能，另一方面F/D分層策略能有效對F/D 的業務流量均衡，保證用戶仍能擁有較好的業務體驗。

參 考 文 獻

[1] 謝寧，亓曉武，劉瑋，王靖.《TD-LTE異頻組網技術網絡性能研究》. Lte網絡創新研討會，2014

[2] 段紅梅.《TD-LTE網絡F+D異頻混合組網規劃研究》.《電信工程技術與標準化》， 2013

[3] 劉毅，呂雪峰. 《基于TD-LTE網絡D頻段異頻組網方案研究》. Lte網絡創新研討會， 2013