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TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃五步驟解析

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無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基礎(chǔ)，作為一種新的無線通信技術(shù)，TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃主要包括5個階段，并且擁有自身的特點(diǎn)。

無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃主要任務(wù)是根據(jù)無線接入網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)、射頻要求、無線傳播環(huán)境等條件，運(yùn)用一系列規(guī)劃方法，設(shè)計(jì)出合適的基站位置、基站參數(shù)配置、系統(tǒng)參數(shù)配置等，以滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量和質(zhì)量等方面的要求。TD-LTE采用TDD雙工模式，以及OFDM和MIMO結(jié)合的物理層技術(shù)，決定了其無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的大部分方法。

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

根據(jù)TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)，TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃主要包括5個階段：需求分析、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模估算、站址規(guī)劃、無線參數(shù)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)仿真。

在網(wǎng)絡(luò)需求分析階段，主要從建設(shè)網(wǎng)絡(luò)的社會環(huán)境、人口經(jīng)濟(jì)環(huán)境、地理環(huán)境、覆蓋目標(biāo)、容量目標(biāo)、業(yè)務(wù)類型和業(yè)務(wù)質(zhì)量等方面入手，明確TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)目標(biāo)，包括覆蓋目標(biāo)、容量目標(biāo)、質(zhì)量目標(biāo)等。

網(wǎng)絡(luò)規(guī)模估算是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求分析得出建網(wǎng)目標(biāo)，通過覆蓋估算和容量估算這兩個關(guān)鍵步驟來確定網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基本規(guī)模。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃估算是要綜合覆蓋和容量估算的結(jié)果，通過統(tǒng)籌的方法確定覆蓋區(qū)域需要的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，主要是網(wǎng)絡(luò)可容納的用戶數(shù)和基站數(shù)。

在站址規(guī)劃階段，主要工作是依據(jù)鏈路預(yù)算的建議值，結(jié)合目前網(wǎng)絡(luò)站址資源情況，進(jìn)行站址布局工作，并在確定站點(diǎn)初步布局后，結(jié)合現(xiàn)有資料或現(xiàn)場勘測來進(jìn)行站點(diǎn)可用性分析，確定目前覆蓋區(qū)域可用的共址站點(diǎn)和需新建的站點(diǎn)。

TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)除了要在覆蓋和容量方面進(jìn)行預(yù)規(guī)劃，網(wǎng)絡(luò)的無線參數(shù)也需要在仿真前進(jìn)行預(yù)先設(shè)計(jì)。無線參數(shù)設(shè)計(jì)主要包括天線高度、方向角、下傾角等小區(qū)基本參數(shù)，以及鄰區(qū)規(guī)劃參數(shù)、頻率規(guī)劃參數(shù)、PCI參數(shù)、時隙規(guī)劃等。這些預(yù)規(guī)劃的參數(shù)設(shè)計(jì)將在無線網(wǎng)絡(luò)仿真階段進(jìn)行調(diào)整并最終作為規(guī)劃方案輸出參數(shù)提交給后續(xù)的工程設(shè)計(jì)及優(yōu)化使用。

無線網(wǎng)絡(luò)仿真階段是將前幾個步驟得出的規(guī)劃方案輸入到TD-LTE規(guī)劃仿真軟件中進(jìn)行覆蓋及容量仿真分析。仿真分析流程包括規(guī)劃數(shù)據(jù)導(dǎo)入、傳播預(yù)測、鄰區(qū)規(guī)劃、時隙和頻率規(guī)劃、用戶和業(yè)務(wù)模型配置以及蒙特卡羅仿真。根據(jù)仿真分析輸出的結(jié)果，從整體系統(tǒng)運(yùn)行的角度進(jìn)一步評估當(dāng)前規(guī)劃方案是否可以滿足網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)。

TD-LTE覆蓋規(guī)劃

TD-LTE系統(tǒng)中業(yè)務(wù)信道均是共享方式，這就需要先確定小區(qū)邊緣用戶的最低保障速率，根據(jù)速率要求和資源分配進(jìn)行鏈路預(yù)算，再得到覆蓋范圍。另外，TD-LTE中的多天線技術(shù)選用何種模式也會對覆蓋產(chǎn)生直接的影響。

TD-LTE的覆蓋規(guī)劃首先需要設(shè)定鏈路預(yù)算的系統(tǒng)配置。在此基礎(chǔ)上，確定小區(qū)邊緣用戶的保障速率，并由此確定邊緣用戶所分配到的RB數(shù)；然后通過確定系統(tǒng)平均帶寬開銷可以折算得到每個RB所需要承載的bit數(shù)，從而確定需求的SINR。覆蓋估算的過程主要根據(jù)系統(tǒng)的要求和配置，確定發(fā)射機(jī)參數(shù)、接收機(jī)參數(shù)，以及附加損耗參數(shù)，得到信道最大路徑損耗，再代入無線傳播模型，最后計(jì)算出信道的覆蓋半徑。

鏈路預(yù)算是通信系統(tǒng)用來評估網(wǎng)絡(luò)覆蓋的主要手段。鏈路預(yù)算通過對搜集到的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的設(shè)備參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)及各種余量進(jìn)行處理，得到滿足系統(tǒng)性能要求時允許的最大允許路徑損耗。利用鏈路預(yù)算得出的最大路徑損耗和相應(yīng)的傳播模型可以計(jì)算出特定區(qū)域下的覆蓋半徑，從而初步估算出網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。

計(jì)算用戶設(shè)備（UE）和eNodeB天線之間的最大允許路徑損耗是鏈路預(yù)算最關(guān)鍵的步驟，其計(jì)算方法為：MAPL=發(fā)端EIRP-最小接收信號電平+其他增益-其他損耗-其他余量。

發(fā)射端相關(guān)參數(shù)用于計(jì)算發(fā)射端有效全向輻射功率（EIRP），主要包括天饋參數(shù)、發(fā)射功率、增益、損耗，其計(jì)算方法為：發(fā)端EIRP=最大發(fā)射功率+增益-損耗。

接收端相關(guān)參數(shù)主要用于計(jì)算最小接收電平，主要包括接收靈敏度、噪聲系數(shù)、解調(diào)門限、天線增益、線纜損耗、人體損耗等，其計(jì)算方法為：最小接收電平=接收靈敏度-總增益+總接收損耗

接收靈敏度，是在輸入端無外界噪聲或干擾條件下，在所分配的資源帶寬內(nèi)，滿足業(yè)務(wù)質(zhì)量要求的最小接收信號功率。在LTE系統(tǒng)中，接收靈敏度為所需的子載波的復(fù)合接收靈敏度，其計(jì)算方法為：復(fù)合接收靈敏度=每子載波接收靈敏度+10×lg(需要的子載波數(shù))=熱噪聲功率譜密度+10×lg(子載波間隔)+噪聲系數(shù)+解調(diào)門限+10×lg(需要的子載波數(shù))。

TD-LTE容量規(guī)劃

TD-LTE容量規(guī)劃目標(biāo)是使系統(tǒng)可提供最大的吞吐數(shù)據(jù)量，使用戶體驗(yàn)到最高速率的吞吐量，支持最大的用戶數(shù)目。

TD-LTE系統(tǒng)容量規(guī)劃與覆蓋規(guī)劃關(guān)聯(lián)非常緊密，主要原因包括：第一，容量與可用資源數(shù)相關(guān)，覆蓋也與可用資源數(shù)相關(guān)；第二，下行PDCCH為提高覆蓋需多配資源，但會影響數(shù)據(jù)域大小，從而影響系統(tǒng)容量；第三，組網(wǎng)規(guī)劃需綜合考慮容量與覆蓋的性能進(jìn)行折中；第四，容量規(guī)劃必須首先滿足覆蓋要求，LTE建設(shè)初期以覆蓋目標(biāo)為主，分布建站，后期逐步提升系統(tǒng)容量，此外需明確不同場景對容量的需求，對于孤立小區(qū)、熱點(diǎn)及室內(nèi)覆蓋場景，盡可能滿足峰值速率下的系統(tǒng)容量要求，對于多小區(qū)蜂窩網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，兼顧考慮系統(tǒng)容量和小區(qū)邊緣覆蓋率；第五，TD-LTE系統(tǒng)容量評估指標(biāo)主要有調(diào)度用戶數(shù)、連接用戶數(shù)、激活用戶數(shù)、VoIP用戶數(shù)、平均吞吐量以及邊緣吞吐量。

調(diào)度用戶數(shù)

TD-LTE系統(tǒng)中，多用戶調(diào)度共享上下行業(yè)務(wù)信道進(jìn)行傳輸，因此對于不要求GBR和延遲性能的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，理論上系統(tǒng)所支持的用戶數(shù)目是不受限制的，受限制的是一個TTI內(nèi)同時得到調(diào)度的用戶數(shù)目。但由于VoIP業(yè)務(wù)對GBR和延遲參數(shù)的要求，因此系統(tǒng)所能夠支持的VoIP用戶總數(shù)受限。

TD-LTE連接和激活用戶數(shù)

TD-LTE連接（激活）用戶數(shù)取決于小區(qū)放號用戶數(shù)量以及用戶的使用行為，根據(jù)國外運(yùn)營商的一些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，連接用戶數(shù)大約是放號用戶數(shù)的10%左右。

TD-LTE VoIP用戶數(shù)

VoIP容量定義為：某用戶在使用VoIP進(jìn)行語音通信過程中，若98%的VoIP數(shù)據(jù)包的L2時延在50ms以內(nèi)，則認(rèn)為該用戶是滿意的；如果小區(qū)內(nèi)95%的用戶是滿意的，則該小區(qū)容納的VoIP用戶總數(shù)就是該小區(qū)的VoIP容量。

由于VoIP用戶采用半靜態(tài)調(diào)度，可以不考慮控制信道限制：20M系統(tǒng)帶寬，上下行時隙配置2:2，可用CCE最大數(shù)目是88個，假設(shè)每個用戶平均占用CCE數(shù)為2.5，語音激活系數(shù)為50%，語音包到達(dá)周期為20ms，下行話務(wù)為50%，重傳率為20%。不考慮TTI綁定以及SID幀時，VoIP用戶容量為：

最大用戶數(shù)=（CCE數(shù)目/每個用戶的CCE數(shù)目）×分組周期/語音激活系數(shù)×分組綁定×下行話務(wù)比例×[1/(1+重傳率)]=586。

小區(qū)平均吞吐量及邊緣吞吐量

從結(jié)果分析各廠家系統(tǒng)仿真的結(jié)果還是差異較大的：2天線情況下，小區(qū)平均吞吐量上下行分別為7.8Mbit/s和16.4Mbilt/s，邊緣用戶吞吐量上下行分別為0.2Mbilt/s和0.4Mbilt/s；8天線情況下容量性能有所提升，小區(qū)平均吞吐量上下行分別為11.7Mbilt/s和21.4Mbilt/s，邊緣用戶吞吐量上下行分別為0.5Mbilt/s和0.7Mbilt/s。