TD-LTE网络容量优化方法研究

王琦

【摘要】 随着TD-LTE网络的商用和市场发展，中移动4G用户数已经达到了3.77亿户，数据业务也逐步由2/3G网络向4G网络迁移，TD-LTE网络在业务承载中承担了重要的角色。但随着网络负荷的增加，局部区域也出现了容量瓶颈，4G业务快速发展对运营商网络的容量优化工作提出了全新挑战，如何进一步提升TD-LTE网络容量有必要进行深入研究。本文分析了影响TD-LTE网络容量的因素，总结了常用的网络容量优化方法，对实际的工程建设和网络优化工作有一定的借鉴作用。

【关键词】 TD-LTE 容量 扩容 优化

一、概述

LTE网络是由3GPP组织制定的UMTS技术标准的长期演进，分为TDD模式和FDD模式。TD-LTE网络上下行共用一段频谱，同等20M带宽下TDD模式相比于FDD模式更容易出现容量瓶颈，因此各运营商应尽早研究热点区域TDLTE网络容量优化方法，以提升基站吸收业务的能力，保障用户业务感知。一般网络容量优化工作按以下几个步骤进行，研究网络容量影响因素、制定网络容量评估标准、优化方法和策略的选择、网络优化调整和优化后的测试评估。

二、TD-LTE网络容量影响因素

TD-LTE网络容量有很多表征指标，如小区吞吐量、用户吞吐量、激活用户数、非激活用户数、VoLTE容量、最大在线用户数和最大并发用户数等。与网络优化水平相关的主要是小区吞吐量、用户吞吐量和VoLTE容量等；其余指标主要与设备性能相关，一般在节假日保障时需重点考虑，本文主要讨论小区吞吐量的提升。

TD-LTE网络的容量受很多因素的影响，比如系统总可用带宽、频率复用方式、时隙配置、MIMO技术、CP长度、网络结构、网络负荷情况、业务模型和用户行为、设备性能、调度算法和资源分配方式等等。以上影响因素中有些在站点开启后就固定下来，并不建议频繁做复杂的优化调整，日常容量优化中应重点关注总带宽、网络结构、网络负荷情况和新技术的应用。

三、TD-LTE网络容量评估标准

由于TD-LTE网络通常采用同频组网，属于自干扰的网络，当小区内用户数和业务达到一定规模后，小区吞吐量和无线资源利用率会出现拐点，即网络负荷达到一定程度且未有效分流时网络容量会恶化。因此根据目前TD-LTE网络的负荷情况，建议在分析和优化系统容量时，优先选出高价值高负荷的小区进行优化。评估小区的容量应主要从小区业务特征、无线资源利用率、有效RRC连接数等几个方面考虑。相关门限标准应根据现网负荷情况、市场预测情况和分年度资金下达情况进行综合考虑，如典型的门限标准可以设置为小区忙时TD-LTE网络无线资源利用率>=利用率门限（50%）；小区忙时有效RRC连接平均数>=用户容量门限（30个）；忙时小区下行流量>=下行流量门限（5GB）或忙时小区上行流量>=上行流量门限（1GB）。以上3点满足任1点即可以将该小区评估为高负荷小区，应优先进行容量优化。

四、TD-LTE网络容量优化方法

2/3G网络常规的容量提升方法主要是业务分流和载频扩容，这一类的优化方法在TD-LTE网络仍然适用。同时TDLTE网络由于其自身技术特性，相比于2/3G网络有更加丰富的容量优化方法，如多网多频段协同优化和分流、网络结构优化、频率使用策略调整、异构网应用和新技术应用等。

4.1载频扩容

载频扩容是通过在原小区增加TD-LTE载频的方式提升基站吸收业务的能力，扩容后终端根据场强选择驻留和发起业务的载频，同时原载频和扩容载频间开启负载均衡功能，使用户和业务均匀的承载在多个载频上，用户体验和基站业务承载能力都得到极大改善，此方法是最为有效、直接的容量提升方法。

4.2 网络结构优化

由于采用同频组网，TD-LTE网络对网络结构要求非常高，不合理的超高站、过近站等站点对网络结构影响较大，此类问题站点通过影响附近站点的覆盖和干扰水平来影响系统的容量。因此对网络结构问题点的优化调整有助于提升网络容量，可以考虑通过调整工程参数、系统参数、功率或站点搬迁整治等方式优化网络结构，周边基站互相均衡业务量，提升小区容量。

4.3调整频率使用策略

为了提高频谱利用率，TD-LTE网络以同频组网为主，但是对于主要由于干扰引起的容量下降问题，除结构调整外也可以考虑频率调整，局部采用异频组网，使站点能够回避同频干扰的问题，提升小区容量。

4.4 异构网应用

TD-LTE异构网（HetNet）是在传统的同构网络中增加部署一系列功能多样的小微基站来提升频率使用效率，通常以较高发送功率的宏基站为基础，辅以一些简单部署在宏基站范围内的低功耗站点，如Micro基站、Pico基站、Femto基站和少量的Relay中继基站。这些新型基站的应用能够使基站更贴近用户和业务，对网络盲点和热点实现高质量的的覆盖，吸收和分流业务，提升网络容量。

4.5 新技术应用

随着网络的发展和演进，新的技术应陆续引入到网络中来，通过软硬件升级的方式提升小区的吞吐量，如小区间干扰协调和Massive MIMO等技术，网络优化方法和理念应该随着网络的演进而创新。

小区间干扰协调改善了TD-LTE网络由于采用OFDMA技术而导致的小区边缘用户干扰严重的问题，各大厂商纷纷提出了OFDMA的干扰协调/避免技术。TD-LTE的系统的干扰协调技术的核心思想在于采用频率复用技术，使得相邻小区之间的干扰信号源的距离尽可能远，从而抑制相邻小区的干扰，达到改善传输质量，提高吞吐量的效果。Massive MIMO是通过引入大规模的天线阵列，在水平和垂直两个维度动态调整信号方向形成信号能量更集中、方向更精准的波束，支持更多用户在相同资源上并行传输，实现信号的精准覆盖、降低干扰，提升小区吞吐量及边缘用户速率。

4.6 容量优化方法的选择

在实际工作中容量优化的方法有很多，各类方法也可以混合使用，在选择时首先应考虑保护已有投资，尽量在不额外追加投资或大规模替换的情况下提升网络容量，即优先选用结构优化和调整频率的方式提升小区容量；在以上方法效果不明显的情况下，考虑通过载波扩容和异构网、小区分裂等需新增设备和投资的方式提升网络容量；新技术引入应通过试点的形式论证并陆续推广，使用时注意应用场景和新技术的局限性。

五、结语

TD-LTE网络的容量优化是提升用户业务感知和运营商收入的重要手段之一，网络容量优化水平对营造运营商的品牌形象也有非常重要的作用，随着TD-LTE网络技术和市场的发展，网络容量的优化需求会越来越迫切， 网络容量优化方法的研究和应用具有深远意义。

参 考 文 献

[1] 张守国等. LTE无线网络优化实践[M].2014

[2] 吴文波. LTE网络容量优化方法研究[J].中国新通信：2014（23）

[3] 3GPP TS 36.213.Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA）；Physical Layer Procedure（Release11）[S]

[4] 鲍俊，邓勇. TD-LTE下行吞吐量的优化方案分析[J].现代电信科技：2015（03）