TD-LTE新技術特征下的網絡規劃方法演變
以往的GSM、CDMA通信系統建設已為后續TD-LTE的組網規劃提供了不少豐富的經驗。與2G/3G系統相比,TD-LTE無論是物理層技術、網絡結構、調度算法等都發生了很大的變化,這些變化決定了TD-LTE的網絡規劃與2G/3G系統有所不同。TD-LTE網絡規劃的流程與3G系統相似,但TD-LTE在網絡需求分析、頻率規劃、規模估算(包括覆蓋和容量估算)、網絡仿真和參數規劃方面與3G存在較大差異,特別是規模估算和網絡仿真這兩個步驟差異更大。
網絡需求分析方法的變化
為滿足TD-LTE高速、大流量網絡需求,在規劃TD-LTE覆蓋區域時,首先應結合室內和室外熱點區域,綜合考慮確定TD-LTE覆蓋區域,優先考慮室外熱點區域和室內熱點區域重合的區域;其次,熱點區域應在大中城市城區范圍內選擇;第三,除考慮數據業務量與平均數據業務量比值外,還需要考慮數據業務量的絕對值;另外,規劃TD-LTE的覆蓋區域不宜太零散,應保證一定區域范圍內連續覆蓋,避免用戶使用業務時過多的系統間交互。
頻率規劃的變化
TD-LTE在頻率規劃方面與2G/3G系統有很大的差異。TD-LTE系統是基于OFDM或OFDMA多載波調制技術的系統,與TD-SCDMA系統通過碼字來區分用戶,讓用戶共享載頻資源的機制不同,TD-LTE系統通過時間或頻率子帶來區分用戶。TD-LTE系統的頻率規劃需要考慮到如何合理分配和復用有限的頻段,解決小區間的干擾這一主要干擾問題。
目前,TD-LTE系統有同頻組網及異頻組網兩種方式。鑒于TD-LTE是一個同頻干擾受限的寬帶系統,為避免同頻干擾保證小區邊緣的同頻載干比,建議給室內覆蓋預留單獨的頻率資源。
覆蓋規劃及鏈路預算的變化
TD-SCDMA演進到TD-LTE后,業務信道由專用信道變為共享信道;因此要確定小區的有效覆蓋范圍,首先需要確定小區邊緣用戶的最低保障速率要求。由于TD-LTE采用時域/頻域的兩維調度,還需要確定不同速率的業務在小區邊緣區域占用的RB數或者SINR要求,才能確定滿足既定小區邊緣最低保障速率下的小區覆蓋半徑。
TD-LTE的鏈路預算流程相對TD-SCDMA來說也發生了很大變化。概括來說,TD-LTE鏈路預算流程包括:輸入速率需求和系統帶寬、確定天線配置、MIMO配置、確定DL/UL公共開銷負荷、發送端功率增益和損耗計算、接收端功率增益/損耗計算,最后得到鏈路總預算。在鏈路預算方面,特別需注意以下幾點。
天線類型對覆蓋的影響
對于上行鏈路來說,基站側天線數增加,體現為接收分集增益能力的提升;對于下行鏈路來說,SFBC發射分集時,4、8天線比2天線的增益稍高,但差別不大;采用波束賦形時,8天線比2天線高6dB左右的增益。
發送功率對覆蓋的影響
基站發射功率增大,覆蓋能力增強,但干擾也將逐步增加,在一定功率值附近頻譜效率達到平穩。實際設備功率取值會在覆蓋能力、頻譜效率、設備成本與體積方面進行平衡。不同信道的下行功率可以依據功率配置準則進行功率的配置和調整,這種配置方式會影響到覆蓋性能。
CP配置對覆蓋的影響
CP配置與覆蓋能力沒有直接的關系,但CP配置要覆蓋到多徑延遲以規避干擾。密集城區多徑豐富的環境下,NormalCP適用于1.5km以內的覆蓋范圍,ExtendCP適用于5km內的覆蓋范圍。
資源對覆蓋的影響
在一定邊緣業務速率性能的要求下,業務信道占用的RB資源、子幀數目越多,覆蓋距離就越遠。
多天線技術的影響
由于LTE中采用了多種多天線技術,多天線技術如何選用及是否開啟都會對覆蓋產生直接的影響。目前的研究結果表明,采用波束賦型后,小區邊緣頻譜效率比采用發射分集時有明顯提升;也就是說對于同樣的小區邊緣頻譜效率要求,采用波束賦型的覆蓋范圍大于采用發射分級的覆蓋范圍。
容量規劃與規模估算的變化
與TD-SCDMA不同,TD-LTE小區的容量不僅與信道配置和參數配置有關,而且與調度算法、小區間干擾協調算法、多天線技術選取等都有關系。考慮到業務信道均為共享信道,TD-LTE容量估算的方法不能按照TD-SCDMA業務容量估算的方法來進行。TD-LTE容量規劃可通過系統仿真和實測統計數據得到各種無線場景下網絡和UE各種配置下的小區吞吐量和小區邊緣吞吐量。
TD-LTE系統的容量由很多因素決定,包括固定的配置和算法的性能、實際網絡整體的信道環境和鏈路質量等。利用規劃軟件進行仿真分析可知采用合適站距并接近理想蜂窩結構的規劃方案其小區吞吐量比其他方案有明顯提升,因此在TD-LTE規劃時應比2G/3G系統更加關注網絡結構,嚴格按照站距原則選擇站址,避免選擇高站及偏離蜂窩結構較大的站點。
性能仿真的變化
與TD-SCDMA規劃仿真流程相比,TD-LTE網絡仿真有一些區別,區別主要體現在具體的參數配置和功能模塊中,這些參數配置和功能模塊體現了LTE的技術特點,包括承載參數配置、多天線增益配置、ICIC干擾消除功能和無線資源調度。
需注意的是,TD-LTE的技術特點會在小區邊界用戶頻率規劃、用戶和業務模型以及蒙特卡羅仿真上體現出來。在覆蓋預測方面,RS的門限不僅僅滿足RS信號的解調要求,還需結合小區邊緣最低保障業務速率來設定。TD-LTE的蒙特卡羅仿真與TD-SCDMA差異主要體現在LTE支持設備RB相應的調度算法和基于SFR的ICIC等的小區間干擾協調算法,同時由于要考慮模擬MIMO的性能,LTE系統要同時考慮大尺度衰落和小尺度衰落。
參數規劃的變化
TD-LTE無線網絡參數規劃主要包括3個部分:鄰區規劃、頻率規劃、擾碼(PCI)規劃。在鄰區規劃方面,TD-LTE與TD-SCDMA鄰區規劃原理基本一致,可綜合考慮各小區的覆蓋范圍及站間距、方位角等進行規劃,不同的是,TD-LTE還要考慮與TD-SCDMA、GSM等異系統間的鄰區規劃。關于頻率規劃參數前面已經專門分析。在PCI規劃方面,TD-LTE的PCI規劃與3G的擾碼規劃類似,基本原則是在覆蓋區交疊的相鄰小區不分配互相關性相對較高的碼字對,考慮到PCI資源充足,LTE的PCI規劃比TD-SCDMA的擾碼規劃要容易得多。
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