关于TD-LTE无线网络覆盖分析与优化

关于TD-LTE无线网络覆盖分析与优化

郑欣

广东海格怡创科技有限公司510000

摘要：本文主要简述了网络结构的合理性、TD-LTE系统的覆盖特性，以及分析了TD-LTE无线网络链路预算问题和网络负荷。

关键词：TD-LTE；无线网络；覆盖特性；优化

TD-LTE的意思是分时长期演进，这是第四代移动通信技术与标准。TD-LTE无线网络的速率完全可以满足高速数据传输的要求，在保证系统性能的同时，还能够有效地延长其使用寿命，除此之外，该无线网络还可以对多种频率的宽带提供灵活的支持，并且在其技术优化的基础上，能够有效地提高边缘用户的使用质量，可以说，该无线网络是下一代移动通信网络的主流技术之一。

一、网络结构的合理性

（一）网络结构的含义

在TD-LTE网络中，重叠覆盖的高低决定了SINR的状况，而制约重叠覆盖的因素主要有天馈的俯仰角、方位角。但天馈的俯仰角、方位角具体设置为多少，则是由天线挂高、基站站间距和基站分布决定的，这就是网络结构。

（二）网络结构的评估

在我们的实际工作中，主要从四个方面评判网络结构，分别是基站站间距、天线挂高、覆盖分析和F/D频段组网方式。

二、TD-LTE系统的覆盖特性

TD-LTE的覆盖特性主要体现在以下几个方面：

（1）覆盖的目标业务。TD-LTE覆盖的目标业务是一定速率的数据业务，在系统中，只有PS域业务，而没有电路域业务，而由于PS数据速率的覆盖能力不同，在对覆盖进行规划时，要以边缘用户的数据速率目标作为首要参数，目标数据速率不同，解调门限也就不同，TD-LTE系统的覆盖半径也相应的有所不同。

（2）用户分配的RB资源数。TD-LTE系统中，用户分配的RB资源数对用户的数据速率以及覆盖都会有影响。在20Mhz的宽带中，TD-LTE系统中可供系统调度的RB数是100个，每一个RB有12个15kHz带宽的子载波，在使用使，分配给用户的RB资源数目越多，用户的数据速率也就越高，同时其占用的频带总带宽也就越高，系统接收机端的噪声也就随之增高。

在下行方向，由于下行的发射功率是均分的，加上基站接收机的影响，分配的RB资源个数对覆盖的影响较小一些，当用户占用的RB资源数目变化时，系统的覆盖距离变化较小。

（3）多样的调制编码方式。由于系统中增加了64QAM的高阶调制方式，使得系统编码率更加丰富，当用户分配的RB资源个数固定时，系统的调制等级越低，编码速率也就越低，解调门限也越低，系统的覆盖就会越大，因而，在TD-LTE系统中编制解码的方式对系统的覆盖影响更为复杂。

（4）天线类型。由于使用了MIMO技术和波束赋行技术，在对链路进行预算时，既要考虑前者带来的发射分集的下行覆盖增益，又要考虑到后者在上、下行方向上的接受分集增益、赋行增益和分集增益，使得天线对系统覆盖的影响也更为复杂。

（5）呼吸效应。由于系统采用的OFDMA技术，可以不需考虑同一地区不同用户之间的干扰，但在小区间的同频干扰依旧存在，使得系统仍存在着一定的呼吸效应。

（6）系统帧结构设计。从帧结构上来看，TD-LTE系统的覆盖半径更大。

三、TD-LTE无线网络链路预算问题

（一）链路预算方法分析与思考

链路预算的方法可以对通信系统的覆盖能力进行评估，所以，多TD-LTE中的链路预算可以表述为几方面。

首先，链路的预算可以确定覆盖边缘的速率目标。在一般情况下，相同数据的下行覆盖率会明显高于上行覆盖，所以，用户的下行数据方面的需求就显得相对较高，在小区域的覆盖边缘中下行速率的需求也就相对较高。

其次，可以对地域系统中的资源配置进行确定。对系统资源的多方面的配置都离不开链路预算的方法，对多方面资源配置的确定能够有效地满足边缘用户的速率目标要求。

最后，链路预算的方法可以帮助确定解调门限。结合边缘调制编码方式、天线类型和时隙配比等数据，可以对单小区单用户条件下的接收机解调门限进行确定。

（二）链路预算结果

参考其他系统的经验取值，并对TD-LTE的仿真结果进行链路预算，这可以作为初步结果的参考，在此基础上，还应该充分结合该设备的实际性能对此做出一定的修订，同时，对链路预算的结果还可以结合应用场景，且要充分考虑实际情况。对上行和下行链路预算如下：

上行链路预算：在密集的城区环境下的结果显示，在相同的调制编码下，上行业务信道的覆盖速率的目标值和覆盖半径呈负相关的关系。

下行链路预算：密集城区中，TD-LTE的上行覆盖率会受到一定的限制。在相同的速率情况下，下行的覆盖距离要明显高于上行。并且在相同的调制编码下，下行业务信道的覆盖速率也呈负相关的关系，主要原因是下行的发射功率在整个系统中是均分处理的，同时，噪声比的变化比较小。

四、网络负荷

随着TD-LTE网络的发展和4G用户的快速增长，热点区域小区的负荷在逐渐升高，用户的不均匀分布导致部分小区出现高负荷的情况，热点区域小区的均匀覆盖和单载波已经不能满足用户的需求，小区间覆盖伸缩和双载波部署越来越重要。目前，需要通过覆盖调整、参数优化、负荷均衡、资源扩容等方式来提升热点区域的网络容量。

（一）参数算法调整

在暂时无法扩容的情况下，我们可以尝试通过调整参数来缓解网络的高负荷状况。

（二）增加同频或异频小区

新增同覆盖小区（双D或双E频点）：宏站扩容D1＋D2或室分扩容E1＋E2，基本不需要增加额外设备，宏站可能需要新增或更换基带板。驻留策略：①重选。D1和D2小区设置相同重选优先级。②切换。D1、D2小区覆盖基本一致，双向切换均采用A2＋A3算法。

新增异覆盖小区：新增异频小区（F＋D），一般需要新增或更换基带板，新增D或F频段RRU。如果两小区共用天线，则需更换宽频天线或新增一副天线。

驻留策略：①重选。D频段小区重选优先级高于F频段小区重选优先级。②切换。F频段至D频段小区切换采用A2＋A5或基于频率的切换算法，D频段吸收业务；D至F切换采用A2＋A3或基于TA的切换算法，保证终端在D频段边缘时及时切至F频段。

（三）增加同覆盖小区负荷分担

不管是新增何种类型的异频小区，都存在用户集中只驻留在某一个小区的风险，使得同覆盖小区负荷分担不均。建议开启负荷分担算法，均衡同覆盖小区间的负荷，使资源利用最大化，特别是完全同覆盖双层网场景。

负荷均衡是用来平衡小区间、频率间和无线接入技术之间的负荷，可以平衡整个系统的负荷，提高系统的稳定性。功能是根据服务小区及其邻区负荷状态或用户数情况合理部署小区的运行流量，有效地使用系统资源，以提高系统的容量和稳定性。

（四）增加同异覆盖小区功率预留

TD-LTE小区功率设置不仅要考虑当前的覆盖需求，还要考虑双层网扩容后的功率重分配，保证扩容后覆盖不收缩。针对F频段小区，如果是F＋D扩容，新增RRU，则不涉及原小区功率调整，即原F小区不需要预留功率；如果是F1＋F扩容，新增小区将占用RRU总功率的一部分，如果扩容前原小区已功率满配，则扩容后覆盖必然收缩。基于F2只有10M带宽，建议扩容前F小区预留1dB功率，以保证扩容后F小区覆盖不收缩。

针对D频段小区，如果是D＋F扩容，新增RRU，则原D小区不需要预留功率；如果是D1＋D2扩容，建议扩容前D小区预留3dB功率，以保证扩容后覆盖不变。

（五）小区分裂

室分、高铁覆盖等共小区配置场景，高负荷小区可采取共小区分裂方式进行扩容，即将原来多个RRU组成的1个小区分裂为两三个小区。分裂后，每个小区覆盖范围变小，站点系统容量翻倍。

室分小区分裂的优点：①增加了小区数量，提高了覆盖区域的容量。②基本不新增硬件，降低了建设投资（软件数据配置实施，无需现场硬件改造）。③直接在网管上做数据，速度快、效率高、操作灵活，在遇到突发话务时，迅速完成小区分裂，可逆性强；闲时恢复小区合并。

总结

在网络技术迅速发展的当今社会，TD-LTE网络的革新也就显得尤为重要，通过对无线网络的深入研究和分析，对其未来进行展望，为该网络技术的发展提供可行性意见，为网络的持续发展和不断革新提供建设性的意见，使网络技术可以充分满足运营商和广大用户的要求。

参考文献：

[1]TD_LTE无线网络覆盖特性与发展探索_刘志禹

[2]TD_LTE无线网络覆盖特性浅析_陈小群

[3]浅析TD_LTE无线网络的覆盖特性_蔡铭凯

[4]TD_LTE无线网络优化关键技术分析_侯建华