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        TD—LTE網(wǎng)絡(luò)容量性能分析

        2014-10-15 23:34:11柏世剛崔楊峰崔穎強(qiáng)
        中國(guó)新通信 2014年17期

        柏世剛 崔楊峰 崔穎強(qiáng)

        【摘要】 介紹了影響TD-LTE網(wǎng)絡(luò)容量主要因數(shù)、常用算法以及在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中的作用,并提出TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)建議。

        【關(guān)鍵詞】 TD-LTE 網(wǎng)絡(luò)容量

        一、前言

        2011年年初,我國(guó)工業(yè)和信息化部批準(zhǔn)在6個(gè)城市開(kāi)展TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)。隨后2013年底開(kāi)展大規(guī)模商業(yè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè),隨著TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的全面建設(shè),我國(guó)將進(jìn)入4G時(shí)代。隨著4G用戶的不斷增加,用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的市場(chǎng)需求日益擴(kuò)大,網(wǎng)絡(luò)容量問(wèn)題將逐漸凸現(xiàn)。本文通過(guò)分析影響TD-LTE網(wǎng)絡(luò)容量因數(shù),提出了一些網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的建議。

        二、TD-LTE網(wǎng)絡(luò)容量的主要因數(shù)

        2.1 發(fā)射功率

        基站的覆蓋半徑,不考慮阻擋、干擾情況下主要取決于基站的發(fā)射功率?;痉?wù)范圍越大,可能存在的LTE用戶數(shù)就越大,系統(tǒng)容量也越大。對(duì)于密集城區(qū)場(chǎng)景,由于無(wú)線電傳播環(huán)境的復(fù)雜,提升基站功率對(duì)系統(tǒng)容量改善并不大,還有可能造成重疊覆蓋,影響整個(gè)系統(tǒng)容量。郊區(qū)、鄉(xiāng)村以覆蓋為目標(biāo)場(chǎng)景,提升基站的發(fā)射功率可在一定程度上提升系統(tǒng)容量。

        2.2 帶寬配置

        LTE協(xié)議規(guī)定系統(tǒng)可支持1.4MHZ、3MHZ、5MHZ、10MHZ、15MHZ、20MHZ,載波帶寬的靈活配置。系統(tǒng)峰值速率與帶寬成正比,系統(tǒng)帶寬越大,可調(diào)用RB越多,用戶吞吐量越大、接入用戶數(shù)越多。

        表1:帶寬配置與可用RB數(shù)關(guān)系

        帶寬(MHz) 1.4 3 5 10 15 20

        RB數(shù)目 6 15 25 50 75 100

        實(shí)際占用帶寬(MHz) 1.08 2.7 4.5 9 13.5 18

        2.3 天線配置

        天線技術(shù)也會(huì)影響容量,TD-LTE采用了多天線技術(shù)(MIMO),天線接收可以選擇單流分集、多流復(fù)用、復(fù)用與分集自適應(yīng)、波束賦性等不同的技術(shù)。在不同的情況下根據(jù)實(shí)際情況選擇適合的天線,也會(huì)影響到網(wǎng)絡(luò)容量,可根據(jù)用戶需求對(duì)規(guī)劃做調(diào)整。多天線分集以及多流技術(shù),不僅增加系統(tǒng)峰值速率,還能有效抗多徑衰落,增加系統(tǒng)容量。

        表2:上下行時(shí)隙比例配置表

        上/下行配置 上/下行轉(zhuǎn)換周期 子幀號(hào)

        0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

        0 5ms D S U U U D S U U U

        1 5ms D S U U D D S U U D

        2 5ms D S U D D D S U D D

        3 10ms D S U U U D D D D D

        4 10ms D S U U D D D D D D

        5 10ms D S U D D D D D D D

        6 5ms D S U U U D S U U D

        2.4 無(wú)線幀配置

        TD-LTE中,幀的長(zhǎng)度是10s,分成10個(gè)長(zhǎng)度為1s的子幀。上行和下行的數(shù)據(jù)在同一個(gè)幀內(nèi)不同的子幀上傳輸。TD-LTE中支持不同的上下行時(shí)間配比,可以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)類型,調(diào)整上下行時(shí)間配比,以滿足上下行非對(duì)稱的業(yè)務(wù)需求,達(dá)到系統(tǒng)最佳承載能力。

        CP配置,CP的長(zhǎng)度與覆蓋半徑有關(guān),一般情況下配置普通CP即可滿足要求;廣覆蓋等小區(qū)半徑較大的場(chǎng)景下可配置擴(kuò)展CP。CP長(zhǎng)度配置越大,系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)越大,降低系統(tǒng)容量。PG配置,TD-LTE系統(tǒng)利用時(shí)間上的間隔完成雙工轉(zhuǎn)換,但為避免干擾,需預(yù)留一定的保護(hù)間隔(GP)。GP的大小與系統(tǒng)覆蓋距離有關(guān),GP越大,覆蓋距離也越大,從而影響系統(tǒng)覆蓋容量。

        2.5 調(diào)度及算法

        2.5.1調(diào)度方式

        動(dòng)態(tài)調(diào)度下資源分配采用按需分配方式,每次調(diào)度都需要調(diào)度信令的交互,這種方法實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單, 靈活性高,如不考慮調(diào)度信令資源的限制,資源利用率最高,但動(dòng)態(tài)調(diào)度的信令開(kāi)銷(xiāo)很大,降低了系統(tǒng)容量。

        半持續(xù)調(diào)度第一次資源分配采用動(dòng)態(tài)調(diào)度,后續(xù)資源分配采用持續(xù)調(diào)度。其特點(diǎn)是只在第一次分配資源時(shí)進(jìn)行調(diào)度,后續(xù)資源分配均無(wú)需調(diào)度信令指示,節(jié)約了信令開(kāi)銷(xiāo)。但是持續(xù)調(diào)度雖然能減少控制信令開(kāi)銷(xiāo),但資源分配靈活性不夠,且會(huì)造成一些資源沖突,資源利用率不高。

        2.5.2常用的分組調(diào)度算法

        最大C/I算法(又叫注水算法),系統(tǒng)獲取的吞吐量最大,但公平性較差,會(huì)“餓死”C/I差的用戶。

        輪詢(Round Robin)算法,是一種最公平的算法,但算法的資源利用率不高,系統(tǒng)吞吐量比較低。

        正比公平(PF)算法,綜合考慮了用戶的信道條件和用戶之間的服務(wù)公平性,能夠在系統(tǒng)吞吐量和服務(wù)公平性之間取得一定的折中。

        2.6 無(wú)線環(huán)境

        LTE通過(guò)功率控制、速率控制(AMC)完成鏈路自適應(yīng) 。當(dāng)信道條件較差時(shí)選擇較小的調(diào)制方式與編碼速率,當(dāng)信道條件較好是選擇較大的調(diào)制方式,從而最大化了傳輸速率。無(wú)線環(huán)境好壞直接影響到系統(tǒng)效率、容量。因TD-LTE采用的是OFDMA技術(shù),故一般認(rèn)為小區(qū)內(nèi)用戶之間并不會(huì)造成不可忽視的干擾,干擾主要來(lái)自于其他的使用相同頻率的小區(qū)。這些小區(qū)的互相干擾會(huì)降低用戶信噪比,影響吞吐量,尤其是對(duì)處在小區(qū)邊緣離站點(diǎn)遠(yuǎn)又易被其它小區(qū)的用戶所干擾的用戶影響較大。

        三、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)建議

        以市場(chǎng)為導(dǎo)向:首先需要根據(jù)市場(chǎng)需求進(jìn)行業(yè)務(wù)預(yù)測(cè),分區(qū)域場(chǎng)景對(duì)覆蓋區(qū)域進(jìn)行需求分析,明確規(guī)劃規(guī)劃目標(biāo)。

        站址規(guī)劃:根據(jù)覆蓋需求、容量需求,通過(guò)分區(qū)域場(chǎng)景鏈路預(yù)算,確定初步站址,并通過(guò)系統(tǒng)仿真優(yōu)化調(diào)整站址設(shè)置。一般建議密集城區(qū)站間距0.35~0.5km,一般市區(qū)0.5~0.7km。

        頻率規(guī)劃:根據(jù)頻譜資源合理選取組網(wǎng)方案,有效利用頻率資源,工程應(yīng)用中一般建議優(yōu)選同頻組網(wǎng)與1*3異頻組網(wǎng)。同時(shí)需要綜合考慮各小區(qū)的覆蓋范圍及站間距、方位角等進(jìn)行合理的鄰區(qū)規(guī)劃,減少同頻干擾,系統(tǒng)內(nèi)干擾。鄰區(qū)規(guī)劃的好壞將直接影響到系統(tǒng)的質(zhì)量及容量。

        天線選擇:8天線在容量和覆蓋性能有一定優(yōu)勢(shì),建議在大部分基站采用8天線;2天線主要在部分實(shí)施受限的場(chǎng)景、基帶集中建設(shè)場(chǎng)景采用。室內(nèi)場(chǎng)景下,根據(jù)原3G數(shù)據(jù)流量或預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)流量,在有大流量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景情況下建議新建雙路系統(tǒng),使系統(tǒng)具備承載雙流能力,提高系統(tǒng)吞吐能力。

        實(shí)時(shí)優(yōu)化:網(wǎng)格化網(wǎng)絡(luò),分網(wǎng)格展開(kāi)深度簇優(yōu)化。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)日常數(shù)據(jù)分析,以日常DT和CQT測(cè)試數(shù)據(jù)為依據(jù),根據(jù)容量需求、覆蓋需求合理設(shè)置基站發(fā)射功率,合理配置基站CP、GP、上下行配比等參數(shù),提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和承載能力。

        四、結(jié)論

        本文結(jié)合TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)特性和關(guān)鍵技術(shù),分析影響LTE系統(tǒng)容量的主要因素,以及在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中的影響作用,并提出LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的建議。隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模商用建設(shè),TD-LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及建設(shè)經(jīng)驗(yàn)將得到進(jìn)一步的發(fā)展。

        參 考 文 獻(xiàn)

        [1] 羅凡云;郭俊峰.TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能分析[J].移動(dòng)通信,2010年第05期

        [2]戴源等. TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì). 人民郵電出版社[A]. 2012.4

        [3]鄧旭;張建國(guó). TD-LTE系統(tǒng)容量性能分析. 移動(dòng)通信,2011年第16期

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