柏世剛 崔楊峰 崔穎強(qiáng)

【摘要】 介紹了影響TD-LTE網(wǎng)絡(luò)容量主要因數(shù)、常用算法以及在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中的作用，并提出TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)建議。

【關(guān)鍵詞】 TD-LTE 網(wǎng)絡(luò)容量

一、前言

2011年年初，我國工業(yè)和信息化部批準(zhǔn)在6個(gè)城市開展TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)。隨后2013年底開展大規(guī)模商業(yè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，隨著TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的全面建設(shè)，我國將進(jìn)入4G時(shí)代。隨著4G用戶的不斷增加，用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的市場(chǎng)需求日益擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)容量問題將逐漸凸現(xiàn)。本文通過分析影響TD-LTE網(wǎng)絡(luò)容量因數(shù)，提出了一些網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的建議。

二、TD-LTE網(wǎng)絡(luò)容量的主要因數(shù)

2.1 發(fā)射功率

基站的覆蓋半徑，不考慮阻擋、干擾情況下主要取決于基站的發(fā)射功率?；痉?wù)范圍越大，可能存在的LTE用戶數(shù)就越大，系統(tǒng)容量也越大。對(duì)于密集城區(qū)場(chǎng)景，由于無線電傳播環(huán)境的復(fù)雜，提升基站功率對(duì)系統(tǒng)容量改善并不大，還有可能造成重疊覆蓋，影響整個(gè)系統(tǒng)容量。郊區(qū)、鄉(xiāng)村以覆蓋為目標(biāo)場(chǎng)景，提升基站的發(fā)射功率可在一定程度上提升系統(tǒng)容量。

2.2 帶寬配置

LTE協(xié)議規(guī)定系統(tǒng)可支持1.4MHZ、3MHZ、5MHZ、10MHZ、15MHZ、20MHZ，載波帶寬的靈活配置。系統(tǒng)峰值速率與帶寬成正比，系統(tǒng)帶寬越大，可調(diào)用RB越多，用戶吞吐量越大、接入用戶數(shù)越多。

表1：帶寬配置與可用RB數(shù)關(guān)系

帶寬（MHz） 1.4 3 5 10 15 20

RB數(shù)目 6 15 25 50 75 100

實(shí)際占用帶寬（MHz） 1.08 2.7 4.5 9 13.5 18

2.3 天線配置

天線技術(shù)也會(huì)影響容量，TD-LTE采用了多天線技術(shù)（MIMO），天線接收可以選擇單流分集、多流復(fù)用、復(fù)用與分集自適應(yīng)、波束賦性等不同的技術(shù)。在不同的情況下根據(jù)實(shí)際情況選擇適合的天線，也會(huì)影響到網(wǎng)絡(luò)容量，可根據(jù)用戶需求對(duì)規(guī)劃做調(diào)整。多天線分集以及多流技術(shù)，不僅增加系統(tǒng)峰值速率，還能有效抗多徑衰落，增加系統(tǒng)容量。

表2：上下行時(shí)隙比例配置表

上/下行配置 上/下行轉(zhuǎn)換周期 子幀號(hào)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 5ms D S U U U D S U U U

1 5ms D S U U D D S U U D

2 5ms D S U D D D S U D D

3 10ms D S U U U D D D D D

4 10ms D S U U D D D D D D

5 10ms D S U D D D D D D D

6 5ms D S U U U D S U U D

2.4 無線幀配置

TD-LTE中，幀的長(zhǎng)度是10s，分成10個(gè)長(zhǎng)度為1s的子幀。上行和下行的數(shù)據(jù)在同一個(gè)幀內(nèi)不同的子幀上傳輸。TD-LTE中支持不同的上下行時(shí)間配比，可以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)類型，調(diào)整上下行時(shí)間配比，以滿足上下行非對(duì)稱的業(yè)務(wù)需求，達(dá)到系統(tǒng)最佳承載能力。

CP配置，CP的長(zhǎng)度與覆蓋半徑有關(guān)，一般情況下配置普通CP即可滿足要求；廣覆蓋等小區(qū)半徑較大的場(chǎng)景下可配置擴(kuò)展CP。CP長(zhǎng)度配置越大，系統(tǒng)開銷越大，降低系統(tǒng)容量。PG配置，TD-LTE系統(tǒng)利用時(shí)間上的間隔完成雙工轉(zhuǎn)換，但為避免干擾，需預(yù)留一定的保護(hù)間隔（GP）。GP的大小與系統(tǒng)覆蓋距離有關(guān)，GP越大，覆蓋距離也越大，從而影響系統(tǒng)覆蓋容量。

2.5 調(diào)度及算法

2.5.1調(diào)度方式

動(dòng)態(tài)調(diào)度下資源分配采用按需分配方式，每次調(diào)度都需要調(diào)度信令的交互，這種方法實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單， 靈活性高，如不考慮調(diào)度信令資源的限制，資源利用率最高，但動(dòng)態(tài)調(diào)度的信令開銷很大，降低了系統(tǒng)容量。

半持續(xù)調(diào)度第一次資源分配采用動(dòng)態(tài)調(diào)度，后續(xù)資源分配采用持續(xù)調(diào)度。其特點(diǎn)是只在第一次分配資源時(shí)進(jìn)行調(diào)度，后續(xù)資源分配均無需調(diào)度信令指示，節(jié)約了信令開銷。但是持續(xù)調(diào)度雖然能減少控制信令開銷，但資源分配靈活性不夠，且會(huì)造成一些資源沖突，資源利用率不高。

2.5.2常用的分組調(diào)度算法

最大C/I算法（又叫注水算法），系統(tǒng)獲取的吞吐量最大，但公平性較差，會(huì)“餓死”C/I差的用戶。

輪詢（Round Robin）算法，是一種最公平的算法，但算法的資源利用率不高，系統(tǒng)吞吐量比較低。

正比公平（PF）算法，綜合考慮了用戶的信道條件和用戶之間的服務(wù)公平性，能夠在系統(tǒng)吞吐量和服務(wù)公平性之間取得一定的折中。

2.6 無線環(huán)境

LTE通過功率控制、速率控制（AMC）完成鏈路自適應(yīng) 。當(dāng)信道條件較差時(shí)選擇較小的調(diào)制方式與編碼速率，當(dāng)信道條件較好是選擇較大的調(diào)制方式，從而最大化了傳輸速率。無線環(huán)境好壞直接影響到系統(tǒng)效率、容量。因TD-LTE采用的是OFDMA技術(shù)，故一般認(rèn)為小區(qū)內(nèi)用戶之間并不會(huì)造成不可忽視的干擾，干擾主要來自于其他的使用相同頻率的小區(qū)。這些小區(qū)的互相干擾會(huì)降低用戶信噪比，影響吞吐量，尤其是對(duì)處在小區(qū)邊緣離站點(diǎn)遠(yuǎn)又易被其它小區(qū)的用戶所干擾的用戶影響較大。

三、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)建議

以市場(chǎng)為導(dǎo)向：首先需要根據(jù)市場(chǎng)需求進(jìn)行業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)，分區(qū)域場(chǎng)景對(duì)覆蓋區(qū)域進(jìn)行需求分析，明確規(guī)劃規(guī)劃目標(biāo)。

站址規(guī)劃：根據(jù)覆蓋需求、容量需求，通過分區(qū)域場(chǎng)景鏈路預(yù)算，確定初步站址，并通過系統(tǒng)仿真優(yōu)化調(diào)整站址設(shè)置。一般建議密集城區(qū)站間距0.35～0.5km，一般市區(qū)0.5～0.7km。

頻率規(guī)劃：根據(jù)頻譜資源合理選取組網(wǎng)方案，有效利用頻率資源，工程應(yīng)用中一般建議優(yōu)選同頻組網(wǎng)與1*3異頻組網(wǎng)。同時(shí)需要綜合考慮各小區(qū)的覆蓋范圍及站間距、方位角等進(jìn)行合理的鄰區(qū)規(guī)劃，減少同頻干擾，系統(tǒng)內(nèi)干擾。鄰區(qū)規(guī)劃的好壞將直接影響到系統(tǒng)的質(zhì)量及容量。

天線選擇：8天線在容量和覆蓋性能有一定優(yōu)勢(shì)，建議在大部分基站采用8天線；2天線主要在部分實(shí)施受限的場(chǎng)景、基帶集中建設(shè)場(chǎng)景采用。室內(nèi)場(chǎng)景下，根據(jù)原3G數(shù)據(jù)流量或預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)流量，在有大流量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景情況下建議新建雙路系統(tǒng)，使系統(tǒng)具備承載雙流能力，提高系統(tǒng)吞吐能力。

實(shí)時(shí)優(yōu)化：網(wǎng)格化網(wǎng)絡(luò)，分網(wǎng)格展開深度簇優(yōu)化。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)日常數(shù)據(jù)分析，以日常DT和CQT測(cè)試數(shù)據(jù)為依據(jù)，根據(jù)容量需求、覆蓋需求合理設(shè)置基站發(fā)射功率，合理配置基站CP、GP、上下行配比等參數(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和承載能力。

四、結(jié)論

本文結(jié)合TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)特性和關(guān)鍵技術(shù)，分析影響LTE系統(tǒng)容量的主要因素，以及在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中的影響作用，并提出LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的建議。隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模商用建設(shè)，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及建設(shè)經(jīng)驗(yàn)將得到進(jìn)一步的發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 羅凡云；郭俊峰.TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能分析[J].移動(dòng)通信，2010年第05期

[2]戴源等. TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì). 人民郵電出版社[A]. 2012.4

[3]鄧旭；張建國. TD-LTE系統(tǒng)容量性能分析. 移動(dòng)通信，2011年第16期