TD-LTE无线网络规划研究

汤紫雄，郑劲松

（福州海峡职业技术学院 信息工程系，福建 连江 350506）

TD-LTE无线网络规划研究

汤紫雄，郑劲松

（福州海峡职业技术学院 信息工程系，福建 连江 350506）

针对2G/3G演变到TD-LTE网络结构的变化，必须对网络进行适当规划，否则会造成系统的QoS指标变差，出现呼叫中断、阻塞率变高等问题；同时影响后续的网络优化，甚至带来无法解决的问题。好的TD-LTE网络规划可以降低网络建设成本和运营成本，提高网络部署的效率。

网络规划；覆盖估算；容量估算；参数设计

目前，随着移动业务中语音收入下降，而智能终端也开始向视频点播/监控、娱乐社交、高速上网等综合功能蜕变，移动通信带宽地不断提升，运营商为能够支撑这些新型高宽带要求的业务和更多的移动宽带用户，为了让用户享有更好的业务感受体验，TD-LTE的引入是必然的结果。

TD-LTE网络具有网络架构扁平化、高峰值速率、高移动性和高频谱效率等多种优势，TD-LTE作为下一代移动通信的统一标准，解决了与3G在通信上的兼容问题，是中国移动无线蜂窝网络的未来，可以实现高带宽高质量的无线宽带。运营商开始考虑LTE网络演进，一方面是实现技术和市场领先，另一方面，借助LTE带宽优势缓解网络压力。

1 2G/3G演变到LTE——架构变化

在2G/3G通信里面，每一个基站收发信机/基站（BTS/NodeB）只能归属于一个基站控制器/无线网络控制器（BSC/RNC），流量点对点，一般采用SDH/PTN技术应用于本地网的汇聚、接入层，而采用OTN技术运营本地骨干或者干线传输级别。BTS/NodeB之间无网络连接采用SDH/PTN承载，SDH更适合传输低速率的话音基站业务；PTN适合传送高速率的数据包业务。

图1 2G/3G演变到LTE——架构变化

在TD-LTE中，一个eNB（基站）可同时归属多个S-GW/MME（S1-FLEX）；eNB之间通过X2接口进行连接，它是E-UTRAN侧的S1接入点，流量呈多点到多点MESH状，需要在承载网中引入IP路由转发功能（L3 VPN）进行多点对多点的智能选路，完成到不同基站的灵活转发。

TD-LTE作为4G移动通信系统，采用MIMO和OFDM结合的物理层技术及TDD双工模式，TD-LTE目前尚处于发展初期，规划时候需要注意：（1）TD-LTE试验网中存在两个频段组网：D频段和F频段组网，频段较零散，基站F/D新建方案时需要考虑以后的扩容空间和对F频段和D频段的升级演进能力；（2）TD-LTE的产业链还在不断完善中，深度覆盖不够，网络规划部署和外部干扰困难，建网成本高；对网络规模运营有影响，设备成熟度有待提高。（3）小区之间的干扰比较严重，边缘用户体验感知不好。（4）用户对TD-LTE天馈系统采用的天线美化程度和隐蔽性要求高，实施方案比较困难。

TD-LTE网络和2G/3G相比，要求具有更高的灵活性，时延更低，TD-LTE对信号质量更为敏感，信噪比越高越好，规划时候需要从传统注重覆盖范围的思路转向更注重信号质量，站址规划时，原则上应该使基站建设符合理想的蜂窝结构，满足网络覆盖和容量要求，尽量选择现有的基站，如果新建基站，需要详细排查分析，合理选址，避免高站、远站，站址应该选择在业务密度高的地方，使更多的用户分布在小区中心区域，如果信道环境好时，可以考虑让用户使用双流传输模式提升用户吞吐量。

2 TD-LTE 无线网络规划目标

TD-LTE适合开展移动、实时、高速的业务，它的无线网络规划的目标是高速率、低时延、实时，让用户感觉永远在线。TD-LTE的网络规划可以参考2G/3G的网络规划流程，TD-LTE的规划流程主要包括网络建设需求分析、站点布局、无线资源和参数规划、网络仿真过程。

2.1 需求分析

在需求分析阶段，收集建设区域范围内的数据，预测用户规模数，分析用户使用的业务类型，需求分析是无线网络规划建设的重要依据，对预测用户业务对优化功率配置有很大帮助，正确的需求分析能够有效降低系统自干扰。

目前，根据TD-LTE网络的应用定位，可以将TD-LTE网络用户类型分为集团用户、家庭用户、个人用户这三类，不同的用户类型对网络指标和建网策略要求不同，为了使建网指标更为精准，必须搜集丰富而准确的地理信息数据、现网GSM/ TD - SCDMA基站数据、业务需求数据，这些数据能够为正确预测业务类型提供参考，明确建网策略和建网指标。

2.2 站址规划

根据需求分析得出业务类型后，分析建网目标所需要的网络规模，估算容量，对用户所在的网络进行链路预算，再根据收发机参数及系统参数，估算出用户所处区域的允许的最大路径损耗，再将通过链路计算得到的最大路径损耗代入到选好的传播模型中，计算得出覆盖半径。根据TD-LTE无线网络覆盖和容量要求估算网络建设需要的基本规模，评估覆盖区域内用户所需的基站数，再对整个网络规模预规划。

对于2G/3G系统而言，网络负载较重时，网络内的干扰就变大，小区覆盖范围开始收缩。而在LTE系统中，同一小区的不同用户间子载波频率相互正交，用户间的干扰不大可以忽略，但是小区间的同频干扰仍然存在，容易影响到小区边缘的覆盖质量，因此，在链路预算时需要充分考虑干扰余量。

图2 站址规划示意图

站址规划过程：（1）根据时隙配置、天线配置等这些系统资源的配置数据，再结合用户的目标速率，确定用户的调制编码方式和所需的带宽；（2）通过链路仿真目标用户在该调制编码方式工作下计算出其信噪比，计算得出干扰余量，根据余量值，可以算出最大允许的路径损耗以及接收机的灵敏度；（3）最后，根据规划区域内无线信号的传播模型，计算得出小区的覆盖半径。

通过以上三个步骤，根据链路预算的建议值，结合规划区域范围内的现有站址情况和业务分步情况，可以初步地确定站点布局方案，进行实地勘察，结合勘测资料进行站点可用性分析，确定规划区域内需要新建的站点和共址站点。当前情况下，由于成本和社会环境等原因新建基站是比较困难的，因此，TD-LTE网络站址规划方案可以结合现有TD-SCDMA站点的传输资源、电源、机房条件、无线环境、工程可实施性等情况考虑是否与其共站址。

在LTE站址规划时候，由于实际的场地等原因，理论站点不一定能够建站，因此，在实际建站时候，尽可能地将站址选择设置在业务密度高的位置，还需要注意LTE为同频系统，避免站址偏移导致重叠覆盖而系统内干扰加重。

2.3 参数规划

站址布局完成后，需要进行仿真评估，在仿真软件中进行站点规划方案的覆盖及容量评估，通过仿真分析输出结果，评估当前规划方案是否满足用户需求，分析参数设置是否合理。

TD-LTE仿真与TD-SCDMA的仿真评估步骤基本差不多，流程如下：

（1）规划数据倒入

导入地图，导入需要规划的LTE站点以及所需的天线文件，设置好传播模型、天线名称等参数扇区参数后，直接导入相应的天线文件和传播模型。进行参数配置，如CFI配置、PCI参数、是否支持波束赋型、方向角等参数。

（2）传播预测

选择对应的传播模型：SPM模型、CostHataMC模型、CostHataSuburb模型，在编辑传播模型的时候，需编辑clutter地物损耗。

（3）邻区、时隙、频率规划

对规划区域的小区进行频率分配和邻区参数配置，保证在小区服务边界的终端处于网络性能和通信质量有保证的邻小区，原则上，在频率复用距离以内的小区为了避免同频干扰，使用不同频点；在频率复用距离以外的小区可以使用相同频点提高频谱效率。

（4）蒙特卡罗仿真

配置好上下行速率和话务规则后，进行蒙特卡洛仿真来判断网络的性能指标是否满足要求，如果当前方案下的无线参数设置不能够满足覆盖及容量目标，需要根据实际情况对规划方案进行调整修改，这些调整后的输出参数对后续的工程设计及优化有很大的帮助。

3 结束语

TD-LTE规划时候主要考虑容量和覆盖两大指标，重点关注小区平均吞吐量指标、边缘用户速率、场强指标RSRP、信干噪比RS-SINR指标。保证网络建设后，业务需求、规划区域和用户发展三者之间能够匹配，给用户良好感知体验。

图3 蒙特卡罗仿真

当前，TD-LTE网络建设正在不断地推进，TD-LTE的网络规划越来越重要，网络的规划必须满足覆盖要求和规划指标，方案设计阶段需要充分论证规划方案是否满足指标，评估方案实施的可行性，确保网络建设与业务发展相匹配，规划方案提交的相关成果可直接应用在后续的项目中，对运营商的网络建设有积极的指导意义。

[1] 张斌.TD-LTE无线网络规划关键技术研究[D].南京:南京邮电大学,2012.

[2] 李董华.TD-LTE核心网技术探讨[D].广州:华南理工大学, 2013.

[3] 耿燕.中国移动密集市区无线网络规划与优化研究[D].长春:吉林大学,2013.

（责任编辑、校对：田敬军）

Planning and Design for TD-LTE Wireless Network

TANG Zi-xiong, ZHENG Jin-song

(Department of Information Engineering, Fuzhou Strait Vocation & Technological College, Lianjiang 350506, China)

For 2G/3G evolution to the TD-LTE network structure, network planning is necessary, or else an improper network will cause a bad QoS index of the system with interrupting call and higher clogging rate, and thus affect subsequent network optimization and worsely bring about problems unable to solve. A good TD-LTE network planning can reduce the network construction cost and operation cost, and improve the efficiency of network deployment.

network planning; coverage estimation; capacity estimation; parameter design

TN929.5

A

1009-9115(2015)02-0049-03

10.3969/j.issn.1009-9115.2015.02.015

福建省教育厅 B 类科技项目（JB14229），建省教育厅B 类科技项目（JB13376）

2014-11-05

汤紫雄（1987-），男，福建福安人，硕士，讲师，研究方向为移动通信。