重叠覆盖对TD-LTE网络性能的影响研究

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

重叠覆盖对TD-LTE网络性能的影响研究

陶琳， 李春明， 岳军， 孙琛， 武琳栋

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

影响TD-LTE网络性能的因素众多，主要研究重叠覆盖对TD-LTE网络性能的影响，结合扫频数据与路测数据，能够定量地给出重叠覆盖对路测SINR与下载速率的影响关系，进而为下一步的TD-LTE网络优化工作提供相关依据。

重叠覆盖；路测SINR；路测下载速率；关联分析；栅格；网络优化

1 引言

相比2G/3G网络，TD-LTE网络特有的OFDM、MIMO技术能够提供更高的带宽与更优的用户体验。为了提高频率资源利用率，现阶段TD-LTE网络建设大多采用同频组网方式，这样就增加了小区间干扰，对边缘用户的体验造成影响，TD-LTE技术本身有多种关键技术抑制小区间干扰，与GSM和TD-SCDMA网络相比，TD-LTE优化中一些主要抗干扰技术由系统侧完成，而不需要大量动态的频率和扰码规划及优化，设备系统侧通过天线模式自适应、小区间干扰协调、天线赋形增益、频间调度等多种抗干扰手段提升网络性能。因此TD-LTE网络优化工作主要是如何定位干扰来源，分析干扰原因。重叠覆盖高会造成干扰，成为网络优化的共识，但缺少数据上的定量分析。本文便是针对可能引起干扰的重叠覆盖来定量的分析其对网络性能的影响。

2 重叠覆盖定义

重叠覆盖度主要反映某段道路有多少小区信号在这里重叠覆盖。重叠覆盖度越高，越容易造成越区覆盖、交叉覆盖等现象，构成潜在的干扰。针对TD-LTE网络，重叠覆盖的定义为道路扫频低于最强信号电平6 dB（包括最强信号）的强信号数。具体方法是通过道路扫频，统计扫频数据上报的每个采样点的重叠覆盖，并能进行渲染呈现。使用覆盖优化工具ASPS软件分析的某区域道路重叠覆盖渲染统计图，如图1所示。

3 TD-LTE网络性能的评价体系

TD-LTE网络性能由多个维度多项指标来综合评价。TD-LTE网络性能包括数据业务与话音业务的性能，其中数据业务通过接通率、接入时延、掉线率、下载速率等来评价；话音业务则主要由寻呼成功率、呼叫时延、接通率等来评价，由于现阶段TD-LTE网络以承载数据业务为主，下面分别介绍影响数据业务性能的两个重要指标：SINR与下载速率，这两项指标主要通过路测数据来统计。

图1 重叠覆盖度渲染统计图

3.1 SINR定义

本文讨论的路测SINR主要为下行SINR，下行SINR反映了全网级或小区级下行信道的干扰情况，直接影响系统对UE的资源调度。下行SINR决定了UE下载的MCS等级和调度的PRB数，进而决定了传输块的大小，直接影响下载速率。下行SINR统计的是PDSCH信道参考信号的SINR，3GPP没有给出具体计算方式，一般认为是PDSCH信道参考信号功率与噪声干扰功率的比值，影响SINR的因素主要有弱覆盖、重叠覆盖、移动性问题等，本文主要分析重叠覆盖对SINR的影响。

3.2 下载速率定义

下载速率是TD-LTE网络性能的主要指标，反映TD-LTE系统上/下行的传输性能。影响下载速率的因素很多，主要分为3个方面：（1）网络资源配置，包括特殊子帧的配置和上下行时隙配置，下行控制信道中PDSCH占用的符号位和SIB消息的开销等，网络配置决定了系统能够提供给用户的最大PRB资源数量；（2）网络干扰，网络干扰决定了下行的SINR和CQI反馈，CQI反馈又决定编码方式和调度给用户的PRB频域资源分布；（3）网络负荷，过多的并发用户会降低用户的调度次数和分配PRB数量，下载速率也会降低。统计下载速率主要是统计应用层平均下载速率，计算方式：应用层下载速率=应用层总下载量/下载总时长。

4 重叠覆盖对TD-LTE网络性能的影响分析

4.1 原理介绍

高重叠覆盖会带来高概率的干扰，影响SINR，进而影响下载速率。SINR一般计算方式为SINR=有用信号功率/（噪声功率+干扰信号功率），当重叠覆盖度越高时，干扰信号功率增加的几率就越大，而有用信号功率与噪声功率不变，这样就会导致SINR值降低，从而影响UE上报的CQI值，影响MCS等级的选择，进而影响下载速率。重叠覆盖越高，SINR值越低，下载速率越低。图2是某个路段的重叠覆盖度与SINR、下载速率的渲染图与统计结果。

图2 问题路段信号渲染图

由图2可知，该路段为一个高重叠覆盖路段（平均重叠覆盖度≥4）、低SINR（SINR＜0）、低下载速率路段（下载速率＜4 Mbit/s），在这一路段里没有主控小区，且覆盖信号过多，导致干扰较大，造成平均SINR值较低，下载速率偏低。

4.2 数据源选择

在网络结构评估和优化中，可用的分析数据源很多，主要包括路测数据、扫频数据等，每种数据有其自身的优势与缺点，比如路测数据能够反映接通率、接入时延、掉线率、下载速率等情况，能够解析空口层三信令，但在覆盖呈现方面受邻区关系、切换参数、功率控制的影响，不能全面的反映小区信号情况；扫频数据不反映通话情况，不解析层三信令，能够真实反映扫频信号的覆盖情况，不受参数、邻区影响，但无法进行下载速率等与用户体验相关的指标统计。

结合上述优化数据源特点，本文中重叠覆盖度的统计采用扫频数据，SINR与下载速率的统计采用路测数据，通过结合扫频数据与路测数据来定量地分析重叠覆盖度对SINR与下载速率的影响。

4.3 基于栅格的关联分析法

由于扫频数据由扫频仪上报，路测数据由路测终端上报，且两者都是基于采样点的周期性上报，即使同车测试，也难以保证两者在采样点级别经纬度上的精准重合，因此很难以采样点为单位来进行道路重叠覆盖度与路测SINR、下载速率的横向对比分析。

基于上述原因，本文采用一种基于栅格的关联分析法，首先将扫频数据与路测数据进行栅格归一化，以栅格为单位进行道路重叠覆盖度与路测SINR、下载速率的横向对比分析。

所谓栅格在地理上是一个东西、南北各跨越一定距离的方形区域。可以基于横轴墨卡托投影的军事栅格参考系（MGRS，Military Grid Reference System）来划分栅格区域，这样每个栅格都是边长固定的正方形区域，且根据采样点的经纬度，就能知道其对应的栅格，对属于同一栅格的采样点的测量信息进行平均汇总，就能得到以栅格为单位的测量上报信息。由于栅格在地理区域上的唯一性，就能方便地以栅格为单位开展对比分析。下面以某TD-LTE使用区域的扫频数据与路测数据为例，具体分析重叠覆盖对SINR与下载速率的影响。

4.4 重叠覆盖对SINR影响的定量分析

通过将扫频数据与路测数据栅格化，以栅格为单位做栅格重叠覆盖度与SINR的散点分布图，如3所示。

图3 重叠覆盖度与SINR散点分布图

按照重叠覆盖度的值汇总其对应栅格数、平均SINR，并做重叠覆盖度与平均SINR、最大SINR估计值的关系趋势图，如图4所示。

其中，最大SINR估计值统计如下，当95%的样本点SINR值低于某一值时，认为该值为最大SINR估计值。从图4可以看出，重叠覆盖对SINR的影响非常明显，6 dB范围内的重叠信号数越多，其平均SINR值与最大SINR估计值越低，在重叠覆盖度为1的情况下，平均SINR为12.78 dB，每增加一个重叠覆盖小区，SINR下降40%以上，在重叠覆盖为4时， SINR下降为2.1 dB。

4.5 重叠覆盖对下载速率影响的定量分析

图4 重叠覆盖度与平均SINR影响关系图

同样采用上面的统计方法与统计样本，以栅格为单位做栅格重叠覆盖度与下载速率的散点分布图，如图5所示。

图5 重叠覆盖度与下载速率散点分布图

按照重叠覆盖度的值计算平均下载速率，并做重叠覆盖度与平均下载速率（单位Mbit/s）、最大下载速率估计值的关系趋势图，如图6所示。

图6 重叠覆盖度与平均下载速率影响关系图

其中最大下载速率估计值统计与SINR相同，当95%的样本点下载速率低于某一值时，认为该值为最大下载速率估计值。从图6中可以看出，重叠覆盖对下载速率的影响非常明显，6 dB范围内的重叠信号数越多，其下载速率越低，在重叠覆盖度为1的情况下，平均下载速率为27.82 Mbit/s，每增加一个重叠覆盖小区，平均下载速率下降20%以上，在重叠覆盖为4时，平均下载速率降为14.61 Mbit/s。

由上述分析可知，重叠覆盖的确影响着SINR与下载速率，高重叠覆盖更容易带来低SINR、低下载速率等影响用户感知的现象，因此在TD-LTE网络优化中，如何控制重叠覆盖成为一项重要的工作内容。

5 结束语

TD-LTE网络的结构评估与优化是提升TD-LTE网络质量的重要手段，随着TD-LTE网络的大规模建设，后续的网络优化也逐步开展实施，由于TD-LTE网络技术新颖，其网络结构评估与优化处于不断完善的过程中，相关理论与方法也需要不断的探索与研究。本文提供一种多类型数据的关联分析法，通过多数据的关联分析，深入研究重叠覆盖对网络性能的影响分析，为TD-LTE网络优化工作提供了一个很好的理论支撑。

[1] 高峰， 高泽华， 封雷， 等． TD-LTE技术标准与实践[M]． 北京：人民邮电出版社， 2011．

[2] 肖清华， 汪丁鼎， 许光斌， 等． TD-LTE网络规划设计与优化[M]． 北京：人民邮电出版社， 2013．

Research of overlap effect on TD-LTE network performance

TAO Lin, LI Chun-ming, YUE Jun, SUN Chen, WU Lin-dong
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)

Many factors effect the performance of TD-LTE network, this paper mainly research the overlay effect on TD-LTE network performance. Combined with frequency scan data and driver test data,we can get the relationship between overlay and the SINR and download rate of driver test qualitatively, and provide a basis for further work of LTE network optimization.

overlap; SINR of driver test; download rate of driver test; correlation analysis; grid; network optimization

TN929.5

A

1008-5599（2014）10-0025-04

2014-07-30