FDD-LTE网络规划

［曾庆博］

FDD-LTE网络规划

［曾庆博］

随着移动智能终端的不断普及以及移动互联网的不断发展，人们对移动网络的流量和速率的需求呈指数级增长，对运营商及移动网络提出新的挑战，而此时FDDLTE应运而生。FDD-LTE以其高传输速率以及高频谱效率的技术优势，成为全球多数运营商采用的LTE系统。主要从覆盖、容量、质量、成本4个方面分析FDD-LTE的无线网络规划。

FDD-LTE 网络规划 覆盖

曾庆博

本科，助理工程师，广东南方电信规划咨询设计院有限公司，研究方向：LTE网络规划。

1 FDD-LTE概述

LTE是3GPP指定的UMTS技术标准的长期演进标准，系统架构演进为SAE，由EPC（核心网）和E-UTRAN（接入网）组成。根据其空口技术不同，E-UTRAN分为FDD-LTE和TDD-LTE两种模式，其中FDD是频分双工。全球移动供应商协会GSA2016年8月公布的数据显示，在全球170个国家中已有521张LTE网络商用，其中443张为FDD-LTE网络，78张为TDD-LTE网络。预计到2016年底将会有560张LTE网络商用。

FDD-LTE主要关键技术有OFDM、MIMO以及高阶调制技术等，大大提升了传输速率以及频谱效率，FDDLTE下行峰值速率可达到151.2 Mbit/s。帧结构方面，FDD-LTE沿用UMTS系统所采用的10 ms帧长度。一个无线帧包含10个子帧，每个子帧由2个时隙组成，如图1所示。

图1 FDD-LTE帧结构

2 FDD-LTE网络规划目标

无线网络规划是根据网络建设的整体要求及约束条件，确定建设目标，以及为实现该目标所需的网络建设规模、规划站点的位置以及基站配置。无线网络规划的总目标是以合理的投资建设符合近期和长期业务发展需求并保证一定服务质量的移动通信网络。

无线网络规划主要需考虑覆盖、容量、质量以及成本4个方面的目标。

2.1 覆盖

无线网络覆盖的远大理想是有人迹的地方就有信号，但实际的规划中需明确运营商的覆盖目标，确认覆盖范围以及无覆盖需求区域。由此覆盖的目标是达到目标范围内在空间和时间上最大程度的无线网络覆盖。根据覆盖的性质及目标的不同，覆盖可分为面覆盖、线覆盖以及点覆盖。面覆盖是室外成片区域的连续覆盖，是广覆盖；线覆盖主要是道路、铁路等线形目标的覆盖；点覆盖主要是指大型建筑、重要楼宇或者流量热点的深度覆盖，如表1所示。

表1 各场景无线覆盖目标参考表

衡量FDD-LTE网络覆盖的主要技术指标有：RSRP（公共参考信号接收功率）、SINR（公共参考信号信噪比）以及终端发射功率。

2.2 容量

容量是网络建成之后所能提供的业务总量，LTE系统主要用来承载数据业务，通过上下行数据吞吐量来衡量。容量规划的目标是在最大程度减少干扰的前提下，提供最大的流量。首先容量规划不仅需满足当前网络的用户需求，同时需考虑网络后期用户的增长以及业务发展所带来的吞吐量需求。其次容量规划不仅需满足用户数据流量的总体需求，还要考虑用户分布。避免出现局部区域用户集中，数据吞吐量不能满足用户需求的情况。

2.3 质量

质量目标是优化设置无线参数，提高用户的感知体验。质量目标根据可分为语言业务质量目标、数据业务质量目标。FDD-LTE承载的主要是数据业务，因此对网络质量的目标的规划主要是对数据业务的质量目标的规划。对于数据业务，一般用时延来衡量业务质量，用掉线率和切换成功率来衡量用户保持在线的能力。相关网络质量衡量指标的参考取值如表2所示。

表2 网络质量目标参考表

2.4 成本

成本目标是保证网络建设的需求下，尽可能地减少系统设备，减少项目投资。成本目标不仅要考虑建网初期的建设成本，还要综合考虑后期网络优化和维护成本。成本和覆盖、容量、质量是密不可分的，有着相互关联、相互制约的关系。建设满足用户需求的网络必然对成本有所要求，一味追究低成本并不合理。成本目标要求在做规划时协调好成本与覆盖、容量、质量三者的关系，综合考虑当前用户需求及其发展趋势，确保网络的综合效益。

3 FDD-LTE网络规划流程

LTE网络规划流程包括网络需求分析、网络规模预估、站址规划、网络仿真、参数规划。

3.1 网络需求分析网络需求分析阶段目的是明确网络建设目标，主要的工作是信息收集。需要收集的信息包括业务模型、话务分布情况、运营商现网信息、可用的频率和带宽资源、以及运营商对覆盖、容量、质量的需求。同时也需了解目标区域行政区域划分、经济发展水平、人口分布等信息。本阶段是后续规划工作的重要依据，做好本阶段工作是顺利完成整个网络规划的前提。

3.2 网络规模预估

网络规模预估主要通过覆盖估算和容量估算得出网络建设的基站规模。在此阶段必须了解目标区域的传播模型，可安排传模测试和校正以得出符合目标区域的传播模型。

覆盖估算主要通过上下行链路预算来确定不同场景下基站的覆盖半径，从而得出需要建设的基站数量。链路预算通过对发射机以及接收机的设备参数、系统参数以及其他各种余量的计算，得出满足系统条件的最大允许路径损耗，取上下行允许最大路损中较小者作为最终的路损值，结合具体的传播模型得出小区最大覆盖半径。最大允许路径损耗MAPL的计算方式如下：

MAPL=发射端电平-最小接收信号电平+其他增益-其他损耗-其他余量

容量估算是分析在一定的站型配置下，LTE网络所能承载的系统容量，并计算该容量是否可满足用户的需求。可通过基于用户的话务模型确定目标区域的总容量需求，再与单小区容量比较即可得出所需的小区数量。

通过比较覆盖需求基站数和容量需求基站数，去两者较大者作为网络建设的基站规模。

3.3 站址规划

站址选择理论上应该尽量靠近规则蜂窝网孔的理想位置，但实际上由于种种原因理想位置不一定能建站，因此需到现场进行实地考察，并根据实际情况对基站参数进行调整。同时LTE网络是在2G/3G的基础上建设的，在进行站址选择时需充分考虑现有2G/3G基站资源以减少网络建设的难度、降低网络建设成本。

站址选择需考虑下面几个方面条件：

（1）覆盖和容量需求：将站点设置在业务量高的位置，让更多的用户处于小区中心以提高用户感知。

（2）基站周边环境要求：天线高度满足覆盖目标，天线主瓣方向100米内无明显阻挡，天线高度不宜过高以避免越区覆盖。

（3）基站周边无线环境：站址选择应避开大功率无线电台、雷达站、卫星地面站等强干扰源。

（4）与异系统共址时需满足相应的隔离度需求。

3.4 网络仿真

仿真分析流程包括站点信息导入、仿真工程参数配置、邻区规划、频率规划、用户业务模型配置、覆盖预测、Monte Carlo仿真。通过仿真结果可验证当前规划方案是否满足覆盖和容量目标，对于不满足条件的区域，需调整规划方案，使其最终满足规划目标。

3.5 参数规划

通过仿真软件对网络的整体性能进行评估和优化后就可确定无线网络主要工程参数，包括天线方向角、下倾角、挂高等基本参数、邻区规划参数、频率规划参数、PCI等。

4 FDD-LTE网络规划新特性

FDD-LTE系统采用了OFDM、MIMO、HARQ、AMC等一系列关键技术，提高系统性能的同时也给网络规划提出新的要求。

（1）LTE支持多种带宽、动态频选调度。LTE支持1.4M～20M的6种带宽选择，不同带宽下对应的RB数不同。因此要确定小区有效覆盖半径首先要确定小区边缘用户的最低速率，同时还要确定小区边缘不同速率的业务占用RB数的需求。

（2）链路自适应技术提高系统资源利用率。AMC的引入使得覆盖范围内的用户可根据所处位置无线信道条件选择合适的调制方式。调制方式直接影响用户速率及系统容量。在小区边缘速率确定的情况下，可根据调制情况，使用链路预算计算出小区覆盖半径。

5 总结

用户对无线网络需求日益增长，提升网络传输数率，提高网络覆盖率，使得用户需求与无线网络能力相匹配，是网络规划的主要内容。本文对FDD-LTE网络规划进行分析，对FDD_LTE发展有着积极意义。

1汪丁鼎，等.LTE FDD/EPC网络规划设计与优化.北京：人民邮电出版社，2014.6

2胡宏林，等.3GPPLTE无线链路关键技术.北京：电子工业出版社，2012

3陈书贞，等.LTE关键技术及无线性能.北京：机械工业出版社，2012

10.3969/j.issn.1006-6403.2016.10.006

（2016-09-14）