LTE網(wǎng)絡(luò)性能受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響和規(guī)劃優(yōu)化

◆張思維

(廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 廣東 510630)

LTE網(wǎng)絡(luò)性能受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響和規(guī)劃優(yōu)化

◆張思維

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隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，LTE網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被廣泛的運(yùn)用于社會(huì)生活的方方面面，對(duì)人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了重要的影響。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定網(wǎng)絡(luò)性能，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的好壞起著至關(guān)重要的作用，因此必須要加大網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化力度，從而使LTE網(wǎng)絡(luò)性能得到大幅度的提升。對(duì)此，本文在分析實(shí)測(cè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上重點(diǎn)探討了LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)于LTE網(wǎng)絡(luò)性能的主要影響及LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的具體規(guī)劃和優(yōu)化應(yīng)用。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；LTE網(wǎng)絡(luò)性能

0 前言

伴隨著4G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，各大移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商都在大力建設(shè)和完善4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其中，LTE作為一種鄰區(qū)同頻干擾系統(tǒng)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)性能產(chǎn)生巨大的影響，若是不能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理規(guī)劃，則會(huì)大大降低LTE網(wǎng)絡(luò)性能，進(jìn)而使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)空間部署不合理，因此必須要重視網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃優(yōu)化。

1 LTE網(wǎng)絡(luò)性能的主要影響指標(biāo)分析

優(yōu)質(zhì)的 LTE網(wǎng)絡(luò)性能和用戶感知是以超速的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)體驗(yàn)為前提的，在優(yōu)化LTE網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要以小區(qū)吞吐量作為其優(yōu)化目標(biāo)，而要想達(dá)到這一目標(biāo)，與網(wǎng)絡(luò)覆蓋(RSRP)和干擾(SINR)水平是分不開(kāi)的[1]。本文主要以聯(lián)通LTE現(xiàn)網(wǎng)路測(cè)數(shù)據(jù)為參照，具體分析對(duì)小區(qū)吞吐率起最大影響的指標(biāo)，從而對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更加全面的規(guī)劃優(yōu)化。

從圖1可以看出，LTE網(wǎng)絡(luò)小區(qū)吞吐率與SINR之間呈強(qiáng)相關(guān)關(guān)系，即縱使SINR提高幅度較小，也會(huì)使網(wǎng)絡(luò)小區(qū)的吞吐率得到大大提升；從圖2可以看出，RSRP越強(qiáng)并不代表SINR越高。相關(guān)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試結(jié)果顯示，RSRP在-70dBm上下時(shí)，會(huì)出現(xiàn)很多SINR數(shù)值在10dB以內(nèi)的路測(cè)采樣點(diǎn)，這主要是由于鄰區(qū)具有較強(qiáng)的RSRP對(duì)網(wǎng)絡(luò)小區(qū)造成了較強(qiáng)的同頻干擾，從而使較好的RSRP卻產(chǎn)生較低的SINR，這也在某種程度上對(duì)CQI和MCS的調(diào)度等級(jí)產(chǎn)生了一定的影響，降低了網(wǎng)絡(luò)小區(qū)吞吐量。

根據(jù)以上分析可以得出以下結(jié)論：LTE小區(qū)容量和用戶感知只有在覆蓋水平，即RSRP相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，才與SINR有直接聯(lián)系。當(dāng)SINR定時(shí)，網(wǎng)絡(luò)小區(qū)吞吐率和RSRP呈弱相關(guān)關(guān)系。因此，在對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃優(yōu)化時(shí)，不能盲目追求過(guò)高的覆蓋水平，必須要重視鄰區(qū)同頻干擾，從而形成較好的SINR，最終提高LTE網(wǎng)絡(luò)性能。

2 LTE網(wǎng)絡(luò)性能受重疊覆蓋的影響因素分析

在組網(wǎng)技術(shù)上，LTE網(wǎng)絡(luò)和2G/3G網(wǎng)絡(luò)有著明顯的區(qū)別，主要表現(xiàn)在：2G網(wǎng)絡(luò)是異頻組網(wǎng)，可以利用頻率規(guī)劃來(lái)對(duì)干擾進(jìn)行規(guī)避；支持軟切換是3G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，但其對(duì)重疊區(qū)域有著特殊的要求；但LTE的組網(wǎng)方式恰與2G網(wǎng)絡(luò)相反，它是通過(guò)同頻來(lái)進(jìn)行組網(wǎng)，同時(shí)也沒(méi)有軟切換增益，在鄰區(qū)同頻干擾的情況中LTE網(wǎng)絡(luò)十分具有代表性[2]，其需要有較好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)支撐，因此在確保覆蓋需求得到充分滿足的前提下，應(yīng)在最大程度上降低重疊覆蓋率，避免出現(xiàn)過(guò)覆蓋的現(xiàn)象。

為了更精確的分析LTE網(wǎng)絡(luò)性能受重疊覆蓋的影響程度，本文使用現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試，對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)性能與重疊覆蓋的關(guān)聯(lián)性、LTE服務(wù)小區(qū)與鄰區(qū)RSRP差值等進(jìn)行了定量分析，表1、表2是詳細(xì)的測(cè)試結(jié)果。

表1 服務(wù)小區(qū)與鄰區(qū)不同電平差對(duì)SINR和吞吐量的影響

表2 不同干擾鄰區(qū)數(shù)對(duì)LET服務(wù)小區(qū)吞吐量的影響

通過(guò)表1、表2的測(cè)試結(jié)果可以看出，越大的鄰區(qū)電平干擾差值，就會(huì)帶來(lái)越多的干擾鄰區(qū)數(shù)，同時(shí)對(duì)服務(wù)小區(qū)SINR和吞吐量造成的影響也越嚴(yán)重。如圖1所示，假設(shè)鄰區(qū)與服務(wù)小區(qū)有著相同的RSRP，相比12dB時(shí)，其SINR大約降低了31%[3]；SINR和速率下降的趨勢(shì)隨著干擾電平差的增加而有所減緩，當(dāng)主服務(wù)小區(qū)大于鄰區(qū)9dB以上時(shí)，就基本不會(huì)產(chǎn)生影響了。所以，重疊覆蓋電平差的衡量標(biāo)準(zhǔn)可選擇干擾電平差在6dB。從以上分析可得出以下結(jié)論：若重疊小區(qū)數(shù)目至少有3個(gè)且電平差在6dB以內(nèi)時(shí)，LTE網(wǎng)絡(luò)性能受重疊覆蓋的影響最大，此時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格控制。結(jié)合上述結(jié)論，可把重疊覆蓋在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的相關(guān)指標(biāo)定義為下式：

其中，ρ為重疊覆蓋率，N、n分別代表總的采樣點(diǎn)和重疊覆蓋度大于等于3的采樣點(diǎn)。

3 定量分析LTE網(wǎng)絡(luò)性能受結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響程度

眾所周知，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)框架是由站高與站距共同建構(gòu)的，而且基礎(chǔ)框架一旦成型，若想再對(duì)其進(jìn)行調(diào)整便比較難。相比于2G或3G網(wǎng)絡(luò)，LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量和業(yè)務(wù)性能更容易受到高站、近站等結(jié)構(gòu)問(wèn)題的影響。如果將原先的2G或3G網(wǎng)絡(luò)站址資源直接用于4G站點(diǎn)的升級(jí)建設(shè)，那么可能會(huì)存在這樣的問(wèn)題：站間距過(guò)小，導(dǎo)致重疊覆蓋嚴(yán)重；站點(diǎn)過(guò)高，會(huì)帶來(lái)明顯的過(guò)覆蓋或孤島效應(yīng)。

3.1 絕對(duì)高站對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)性能的影響分析

本文在基于空載及加載30%兩個(gè)場(chǎng)景的基礎(chǔ)上，對(duì)關(guān)閉高站前后目標(biāo)覆蓋區(qū)域 LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量與業(yè)務(wù)性能的變化情況進(jìn)行了對(duì)比分析。從表3的數(shù)據(jù)顯示，在場(chǎng)景為空載的前提下，將目標(biāo)絕對(duì)高站關(guān)閉后，平均RSRP大約降低了1.5dB，但是平均SINR和速率卻有所提升；而且在加載30%的場(chǎng)景下，將目標(biāo)絕對(duì)高站關(guān)閉后，這種提升的效果更加明顯，但服務(wù)小區(qū)每時(shí)隙調(diào)度的PRB數(shù)目在閉站前后并未發(fā)生較大的變化[4]。因此，絕對(duì)高站會(huì)造成LTE網(wǎng)絡(luò)的平均SINR和速率出現(xiàn)明顯的降低，應(yīng)盡量避免其出現(xiàn)在LTE的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化中。

表3 絕對(duì)高站開(kāi)啟前后對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)性能的影響

3.2 超近站對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)性能的影響分析

為了將超近站對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)性能的影響進(jìn)行定量分析，本文假設(shè)站點(diǎn)A（目標(biāo)基站）和站點(diǎn)B之間有105m的站間距，將站點(diǎn)B關(guān)閉前后，對(duì)站點(diǎn)A附近區(qū)域RSRP、SINR和吞吐量的變化情況進(jìn)行了對(duì)比分析。分析結(jié)果表明：A站點(diǎn)附近的平均RSRP覆蓋水平隨著B(niǎo)站點(diǎn)的關(guān)閉而出現(xiàn)了明顯的下降，就占比而言，大于20 dB的SINR及速率大于15Mbi/s的PDCP分別提升了15%和14%，所以，超近站會(huì)對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)的SINR和速率造成很大的影響，如果網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較為密集，則相鄰站點(diǎn)間會(huì)產(chǎn)生很明顯的重疊覆蓋，且后續(xù)優(yōu)化提升的空間有限。

4 LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃優(yōu)化

4.1 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃時(shí)需要充分考慮基站密度、站高等因素，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)較為科學(xué)合理，相關(guān)具體參數(shù)建議如下：（1）基站密度：密度較大的城區(qū)應(yīng)高于 150米，普通城區(qū)應(yīng)高于200米；（2）站高：天線掛高應(yīng)小于50米，其相對(duì)高度應(yīng)小于30米；（3）方向角：同站多扇區(qū)方向角最少應(yīng)為90度。

除此之外，還應(yīng)該以3G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)來(lái)制定相關(guān)方法，以此來(lái)判別LTE和3G共站建設(shè)是否具有合理性[5]。同時(shí)，也要盡可能的避免使用可能會(huì)造成重復(fù)覆蓋現(xiàn)象出現(xiàn)的相關(guān)站址資源，從而提升LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和合理性。

4.2 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

在進(jìn)行LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)，需要將提高用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)感知速率作為其最主要目的，既要保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋水平，又要加大對(duì)鄰區(qū)同頻干擾控制力度，從而確保LTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。若鄰區(qū)同頻干擾較為嚴(yán)重，則可以優(yōu)化各種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和RF參數(shù)以有效避免網(wǎng)絡(luò)的重疊覆蓋，具體優(yōu)化建議如圖3所示。需要注意的是，若是遇到由高站等因素而造成優(yōu)化難度增大，則可以將天線掛高降低或者將下傾電調(diào)天線進(jìn)行更換，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

圖3 LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化建議圖

5 結(jié)語(yǔ)

LTE網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，因此必須要完善LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)空間，從而最大程度的提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，增強(qiáng) LTE網(wǎng)絡(luò)性能。

[1]張恒，張磊．網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)性能影響分析及規(guī)劃優(yōu)化應(yīng)用[J]．郵電設(shè)計(jì)技術(shù)，2015．

[2]王冠，張振宏．無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì) TD—LTE網(wǎng)絡(luò)性能的影響分析[J]．中國(guó)科技投資，2014．

[3]陳海燕．LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中的優(yōu)化仿真分析[J]．現(xiàn)代電子技術(shù)，2015．

[4]朱晨鳴，李新．網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì) LTE性能的影響[J]．電信快報(bào)，2014．

[5]李春明，侯優(yōu)優(yōu)，武琳棟．LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析方法研究[C]//中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院新技術(shù)論壇，2014．