论文部分内容阅读
【摘 要】在移动通信技术日益发展的今天，随着移动互联网的不断进步，移动通信用户对于覆盖以及速率的需求进一步提高。在此背景下，TD-LTE 成为当前已经商用的3G系统在今后演进发展的必由之路。本文就TD-LTE无限网络规划建设策略进行了探讨，旨在为TD-LTE无线网络规划建设提供参考借鉴。
【关键词】TD-LTE；无线网络规划；建设策略；指标；仿真
1.引言
在移动互联网、智能手机和各式各样平板电脑的快速发展和推动下，越来越多的移动通信用户成为移动互联网用户，推动了移动数据流量的增长。TD-LTE是融合移动通信与互联网特点而开展的创新业务，主要满足市区的中高速率数据服务。本文对TD-LTE无线网络规划特点与方法进行了探讨，针对TD-LTE网络定位给出网络指标要求，对某密集城区传播模型进行校正，并对其校正的必要性作了详细说明，然后对校正的传播模型作了分析，旨在为T更好地D-LTE无线网络规划建设提供参考借鉴。
2.TD-LTE无线网络指标
（1）覆盖指标要求
在覆盖区域内，TD-LTE无线网络覆盖率应满足RSRP>-110dBm的概率大于90%。
（2）承载速率目标
在同频网络、20MHz条件下，下行小区吞吐量达到20Mbit/s，上行吞吐量达到5Mbit/s；在同频网络、20MHz、10用户同时接入、邻小区空载条件下，小区边缘用户可达到1Mbit/s/250kbit/s。
（3）业务质量指标
无线接通率：基本目标>95%；
掉线率：基本目标<4%；
系统内切换成功率：基本目标>95%。
3. 2.6GHz频段传播模型校正
根据工业和信息化部《关于同意TD-LTE规模技术试验使用频率的批复》，技术试验阶段TD-LTE宏基站使用D频段。鉴于与2GHz频段间隔较大，原有2GHz传播模型已经不再适用，为准确反映2.6GHz频段电磁波的传播特性，用于TD-LTE规划仿真的无线传播模型必须重新测试和校正，才能更准确地应用于网络建设。
4.TD-LTE网络规划
TD-LTE网络规划包括网络规模估算、站址规划、仿真验证、网络参数规划等阶段。网络参数规划结果可以通过ANPOP等规划软件直接获得，并且需要在网络运营过程中不断优化，下面主要对网络规模估算、站址规划、仿真等内容进行讨论。
4.1 宏基站覆盖规划
4.1.1 TD-LTE基本配置参数
TD-LTE基本配置参数主要包括TDD上下行时隙配置、特殊时隙配置、系统总带宽、RB总数、分配RB数、发射天线数、接收天线数、天线使用方式等。具体说明如下。
上下行时隙及特殊时隙配置：基于无线网络承载速率目标要求，并且不考虑超远距离覆盖等特殊覆盖需求，选择上下行采用2：2时隙配置，特殊子帧采用10：2：2配置。
系统总带宽：LTE网络可灵活选择1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、20MHz等带宽，宏基站选取20MHz带宽。
RB总数及分配RB数：20MHz带宽RB总数为100个，考虑同时调度10个用户，边缘用户分配RB数为10个。
天线数量及天线使用方式：TD-LTE采用MIMO多天线技术，可提供9种传输模式，采用波束赋型后，小区边缘频谱效率比采用发射分集时有明显提升，根据目前技术发展情况，天线主要采用8阵元双极化天线，边缘用户主要使用波束赋型方式。
4.1.2 TD-LTE链路预算
TD-SCDMA（R4）网络中，业务信道均为专用信道，可以通过链路预算计算出每种业务允许的最大路损，从而得到有效覆盖范围。演进到TD-LTE后，业务信道完全是共享的概念，要确定小区的有效覆盖范围，首先需要确定小区边缘用户的最低保障速率要求。由于TD-LTE采用时域频域的两维调度，还需要确定不同速率的业务在小区边缘区域占用的RB数或者SINR要求，才能确定满足既定小区边缘最低保障速率下的小区覆盖半径。
TD-LTE系统定义了不同MCS、RB承载下的数据块数量，根据边缘速率可以推导出数据块数量，然后找到承载的RB数量，就可以方便地查找出对应的MCS，并根据具体MCS和SINR对应表格得到SINR。TD-LTE链路预算式与TD-SCDMA没有区别，以下行链路预算为例，表示如下：允许的最大路径损耗（下行）=基站单RE发射功率+基站单天线增益+多天线增益+移动台天线增益-人体损耗-馈线损耗-（移动台接收机噪声功率+移动台接收所需SINR-处理增益）-干扰余量-快衰落功控余量-阴影衰落-穿透损耗。
在系统带宽为20MHz情况下取下行发射功率为46dBm（主要有两类产品：2通道20W和8通道5W），基于校正后的2.6GHzSPM模型，TD-LTE业务信道链路预算结果见表1。可见，双极化8通道天线覆盖半径优于2通道天线。
下行控制信道PBCH、PDCCH、PCFICH、PHICH传送宏基站对终端的控制信息，一般采用QPSK、BIT/SK调制方式，并且对控制信息数据进行扩频、加扰等处理，增加数据在传输过程中的抗干扰能力。PCFICH、PHICH信道与周围小区异频，所以下行控制信道进行正确解调所需的SINR与干扰储备均小于业务信道，并且无切换对抗慢衰落增益，所以控制信道允许的最大路径损耗大于业务信道。
基于目前的覆盖目标（空载条件下，10用户同时接入时，边缘单用户下行吞吐量大于1Mbit/s），系统允许的最大路径损耗为125.6dB，与之相对应的上行业务信道速率约为250kbit/s，而其他上行控制信道覆盖能力均大于上述值。因此，可直接按照下行业务信道达到1Mbit/s的要求进行站址规划。 4.1.3 站址规划
由表1可知，TD-LTE下行业务信道覆盖半径为0.330km，考虑到小区间重叠覆盖区域，TD-LTE在该密集城区的合理站间距应为0.45～0.55km。
4.2 宏基站容量规划
TD-LTE系统的容量评估指标包括小区平均吞吐量、小区边缘吞吐量、同时调度用户数等。
影响TD-LTE系统容量的因素包括以下几个方面。
固定的配置和算法的性能，包括单扇区频点带宽、时隙配置方式、天线技术、频率使用方式、小区间干扰消除技术、资源调度算法等。
现网中不同地市公司网络结构和链路质量不同，GPRS网络单PDCH速率存在较大差别，原因在于实际网络整体的信道环境和链路质量会影响GPRS网络的调制编码方式选择。TD-LTE系统采用29种调制编码方式并且资源分配与调度更加复杂，所以，进行站址选择时，需要严格按照规划站间距要求提升网络整体质量。
用户业务模型也会影响系统容量。在网络运营过程中，需要根据业务模型动态调整上下行时隙比例、特殊时隙比例、PDCCH占用符号数等参数，也会影响系统可同时接入用户数量。
鉴于现阶段TD-LTE用户多为友好客户，且用户业务模型不明确，容量规划主要以小区平均吞吐量指标为基准，并尽量做到规划站址的合理布局。
4.3 无线网络仿真
TD-LTE网络仿真需要设置的参数包括无线环境参数、小区参数、终端参数、业务参数、MCS承载配置参数、话务分布参数等，其中大部分参数可以根据前文结果进行设置。小区间干扰协调算法的相关参数需要在仿真过程中不断调整，才能获得比较满意的网络性能。
采用ANPOP无线网络规划软件对已进行传播模型校正的密集城区进行蒙塔卡罗仿真。该密集城区面积为24.12km2；取TD-SCDMA站址为TD-LTE预规划站点，数量为90个，站间距为563m，RS RSRP 接收功率（图中以x 表示）仿真结果如图1所示。
从中可以看出，RSRP接收功率高于-110dBm的区域面积为22.97km2，占覆盖区域总面积的95.3%。
满载时RS-SINR。满载条件下RS-SINR高于0dBm的区域面积为21.69km2，占覆盖区域总面积的89.9%。
公共信道覆盖情况，覆盖成功比例为98.3%，表明TD-LTE规划网络接入成功率超过95%。仿真得到的规划区域内小区平均吞吐量为21.06Mbit/s/6.2Mbit/s（上行/下行），满足TD-LTE无线网络容量规划目标。
仿真结果满足TD-LTE无线网络指标要求；相同覆盖区域内实现了TD-LTE室外全覆盖需要的站点数大于TD-SCDMA；通过增加TD-LTE站址密度的办法提高了小区平均吞吐率；无线网络指标需要结合实际网络进行验证、优化。
5.结束语
综上所述，TD-LTE是融合移动通信与互联网特点而开展的创新业务，正处于规模试验网阶段，对于TD-LTE无线网络规划建设，我们需要根据实际网络测试结果、业务模型、新技术应用等方面不断进行优化、调整，制定完整的策略方针，从而使得TD-LTE无线网络规划建设有目标、有计划的进行。
参考文献：
[1]师树萌.TD-LTE系统无线网络频率规划方法的研究及应用[J].北京邮电大学.2012.
[2]张斌.TD-LTE无线网络规划关键技术研究[J].南京邮电大学.2012.
【关键词】TD-LTE；无线网络规划；建设策略；指标；仿真
1.引言
在移动互联网、智能手机和各式各样平板电脑的快速发展和推动下，越来越多的移动通信用户成为移动互联网用户，推动了移动数据流量的增长。TD-LTE是融合移动通信与互联网特点而开展的创新业务，主要满足市区的中高速率数据服务。本文对TD-LTE无线网络规划特点与方法进行了探讨，针对TD-LTE网络定位给出网络指标要求，对某密集城区传播模型进行校正，并对其校正的必要性作了详细说明，然后对校正的传播模型作了分析，旨在为T更好地D-LTE无线网络规划建设提供参考借鉴。
2.TD-LTE无线网络指标
（1）覆盖指标要求
在覆盖区域内，TD-LTE无线网络覆盖率应满足RSRP>-110dBm的概率大于90%。
（2）承载速率目标
在同频网络、20MHz条件下，下行小区吞吐量达到20Mbit/s，上行吞吐量达到5Mbit/s；在同频网络、20MHz、10用户同时接入、邻小区空载条件下，小区边缘用户可达到1Mbit/s/250kbit/s。
（3）业务质量指标
无线接通率：基本目标>95%；
掉线率：基本目标<4%；
系统内切换成功率：基本目标>95%。
3. 2.6GHz频段传播模型校正
根据工业和信息化部《关于同意TD-LTE规模技术试验使用频率的批复》，技术试验阶段TD-LTE宏基站使用D频段。鉴于与2GHz频段间隔较大，原有2GHz传播模型已经不再适用，为准确反映2.6GHz频段电磁波的传播特性，用于TD-LTE规划仿真的无线传播模型必须重新测试和校正，才能更准确地应用于网络建设。
4.TD-LTE网络规划
TD-LTE网络规划包括网络规模估算、站址规划、仿真验证、网络参数规划等阶段。网络参数规划结果可以通过ANPOP等规划软件直接获得，并且需要在网络运营过程中不断优化，下面主要对网络规模估算、站址规划、仿真等内容进行讨论。
4.1 宏基站覆盖规划
4.1.1 TD-LTE基本配置参数
TD-LTE基本配置参数主要包括TDD上下行时隙配置、特殊时隙配置、系统总带宽、RB总数、分配RB数、发射天线数、接收天线数、天线使用方式等。具体说明如下。
上下行时隙及特殊时隙配置：基于无线网络承载速率目标要求，并且不考虑超远距离覆盖等特殊覆盖需求，选择上下行采用2：2时隙配置，特殊子帧采用10：2：2配置。
系统总带宽：LTE网络可灵活选择1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、20MHz等带宽，宏基站选取20MHz带宽。
RB总数及分配RB数：20MHz带宽RB总数为100个，考虑同时调度10个用户，边缘用户分配RB数为10个。
天线数量及天线使用方式：TD-LTE采用MIMO多天线技术，可提供9种传输模式，采用波束赋型后，小区边缘频谱效率比采用发射分集时有明显提升，根据目前技术发展情况，天线主要采用8阵元双极化天线，边缘用户主要使用波束赋型方式。
4.1.2 TD-LTE链路预算
TD-SCDMA（R4）网络中，业务信道均为专用信道，可以通过链路预算计算出每种业务允许的最大路损，从而得到有效覆盖范围。演进到TD-LTE后，业务信道完全是共享的概念，要确定小区的有效覆盖范围，首先需要确定小区边缘用户的最低保障速率要求。由于TD-LTE采用时域频域的两维调度，还需要确定不同速率的业务在小区边缘区域占用的RB数或者SINR要求，才能确定满足既定小区边缘最低保障速率下的小区覆盖半径。
TD-LTE系统定义了不同MCS、RB承载下的数据块数量，根据边缘速率可以推导出数据块数量，然后找到承载的RB数量，就可以方便地查找出对应的MCS，并根据具体MCS和SINR对应表格得到SINR。TD-LTE链路预算式与TD-SCDMA没有区别，以下行链路预算为例，表示如下：允许的最大路径损耗（下行）=基站单RE发射功率+基站单天线增益+多天线增益+移动台天线增益-人体损耗-馈线损耗-（移动台接收机噪声功率+移动台接收所需SINR-处理增益）-干扰余量-快衰落功控余量-阴影衰落-穿透损耗。
在系统带宽为20MHz情况下取下行发射功率为46dBm（主要有两类产品：2通道20W和8通道5W），基于校正后的2.6GHzSPM模型，TD-LTE业务信道链路预算结果见表1。可见，双极化8通道天线覆盖半径优于2通道天线。
下行控制信道PBCH、PDCCH、PCFICH、PHICH传送宏基站对终端的控制信息，一般采用QPSK、BIT/SK调制方式，并且对控制信息数据进行扩频、加扰等处理，增加数据在传输过程中的抗干扰能力。PCFICH、PHICH信道与周围小区异频，所以下行控制信道进行正确解调所需的SINR与干扰储备均小于业务信道，并且无切换对抗慢衰落增益，所以控制信道允许的最大路径损耗大于业务信道。
基于目前的覆盖目标（空载条件下，10用户同时接入时，边缘单用户下行吞吐量大于1Mbit/s），系统允许的最大路径损耗为125.6dB，与之相对应的上行业务信道速率约为250kbit/s，而其他上行控制信道覆盖能力均大于上述值。因此，可直接按照下行业务信道达到1Mbit/s的要求进行站址规划。 4.1.3 站址规划
由表1可知，TD-LTE下行业务信道覆盖半径为0.330km，考虑到小区间重叠覆盖区域，TD-LTE在该密集城区的合理站间距应为0.45～0.55km。
4.2 宏基站容量规划
TD-LTE系统的容量评估指标包括小区平均吞吐量、小区边缘吞吐量、同时调度用户数等。
影响TD-LTE系统容量的因素包括以下几个方面。
固定的配置和算法的性能，包括单扇区频点带宽、时隙配置方式、天线技术、频率使用方式、小区间干扰消除技术、资源调度算法等。
现网中不同地市公司网络结构和链路质量不同，GPRS网络单PDCH速率存在较大差别，原因在于实际网络整体的信道环境和链路质量会影响GPRS网络的调制编码方式选择。TD-LTE系统采用29种调制编码方式并且资源分配与调度更加复杂，所以，进行站址选择时，需要严格按照规划站间距要求提升网络整体质量。
用户业务模型也会影响系统容量。在网络运营过程中，需要根据业务模型动态调整上下行时隙比例、特殊时隙比例、PDCCH占用符号数等参数，也会影响系统可同时接入用户数量。
鉴于现阶段TD-LTE用户多为友好客户，且用户业务模型不明确，容量规划主要以小区平均吞吐量指标为基准，并尽量做到规划站址的合理布局。
4.3 无线网络仿真
TD-LTE网络仿真需要设置的参数包括无线环境参数、小区参数、终端参数、业务参数、MCS承载配置参数、话务分布参数等，其中大部分参数可以根据前文结果进行设置。小区间干扰协调算法的相关参数需要在仿真过程中不断调整，才能获得比较满意的网络性能。
采用ANPOP无线网络规划软件对已进行传播模型校正的密集城区进行蒙塔卡罗仿真。该密集城区面积为24.12km2；取TD-SCDMA站址为TD-LTE预规划站点，数量为90个，站间距为563m，RS RSRP 接收功率（图中以x 表示）仿真结果如图1所示。
从中可以看出，RSRP接收功率高于-110dBm的区域面积为22.97km2，占覆盖区域总面积的95.3%。
满载时RS-SINR。满载条件下RS-SINR高于0dBm的区域面积为21.69km2，占覆盖区域总面积的89.9%。
公共信道覆盖情况，覆盖成功比例为98.3%，表明TD-LTE规划网络接入成功率超过95%。仿真得到的规划区域内小区平均吞吐量为21.06Mbit/s/6.2Mbit/s（上行/下行），满足TD-LTE无线网络容量规划目标。
仿真结果满足TD-LTE无线网络指标要求；相同覆盖区域内实现了TD-LTE室外全覆盖需要的站点数大于TD-SCDMA；通过增加TD-LTE站址密度的办法提高了小区平均吞吐率；无线网络指标需要结合实际网络进行验证、优化。
5.结束语
综上所述，TD-LTE是融合移动通信与互联网特点而开展的创新业务，正处于规模试验网阶段，对于TD-LTE无线网络规划建设，我们需要根据实际网络测试结果、业务模型、新技术应用等方面不断进行优化、调整，制定完整的策略方针，从而使得TD-LTE无线网络规划建设有目标、有计划的进行。
参考文献：
[1]师树萌.TD-LTE系统无线网络频率规划方法的研究及应用[J].北京邮电大学.2012.
[2]张斌.TD-LTE无线网络规划关键技术研究[J].南京邮电大学.2012.