樊　迪

(沈陽工程學(xué)院 自動化學(xué)院，遼寧 沈陽 110136)

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基于PLANET的TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計

樊迪

(沈陽工程學(xué)院 自動化學(xué)院，遼寧 沈陽 110136)

對LTE天線容易導(dǎo)致旁瓣及后瓣自干擾問題的背景和原因進(jìn)行分析，探討了現(xiàn)有解決方案，并提出了應(yīng)用大下傾角電調(diào)天線及巧妙利用建筑物之間遮擋的解決方案，并對方案進(jìn)行了詳細(xì)分析。通過對方案進(jìn)行仿真實驗,得出相應(yīng)的結(jié)論。

LTE天線；PLANET；仿真

通過近年來的大力建設(shè)，LTE網(wǎng)絡(luò)已初具規(guī)模，尤其是中國移動的TD-LTE網(wǎng)，已基本完成全覆蓋。但是，在TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中，密集市區(qū)內(nèi)無線環(huán)境較為復(fù)雜，由此導(dǎo)致了弱覆蓋及過覆蓋等問題。通過大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集以及仿真分析，可以通過調(diào)整天線參數(shù)，靈活改變不同場景下的天線覆蓋波束形狀，增強主瓣的信號強度，抑制旁瓣的信號干擾，達(dá)到無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的目的。

1　技術(shù)原理

天線是發(fā)射或接收系統(tǒng)的一部分，為發(fā)射或接收電磁波而設(shè)計，是無線通訊系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分之一。因此，天線性能直接影響整個通訊系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

波瓣寬度是定向天線常用的一個很重要的參數(shù)，它是指天線的輻射圖中低于峰值3dB處所成夾角的寬度(天線的輻射圖是度量天線各個方向收發(fā)信號能力的一個指標(biāo)，通常以圖形方式表示為功率強度與夾角的關(guān)系)。天線垂直的波瓣寬度一般與該天線所對應(yīng)方向上的覆蓋半徑有關(guān)。因此，在一定范圍內(nèi)通過對天線下傾角的調(diào)節(jié)，可以達(dá)到改善小區(qū)覆蓋質(zhì)量的目的，這也是在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中經(jīng)常采用的一種手段。

波瓣寬度主要涉及2個方面：水平波瓣寬度和垂直平面波瓣寬度。水平平面的半功率角定義了天線水平平面的波束寬度。角度越大,在扇區(qū)交界處的覆蓋越好，但提高天線傾角時，也越容易發(fā)生波束畸變,形成越區(qū)覆蓋。角度越小，在扇區(qū)交界處覆蓋越差。提高天線傾角可以在一定程度上改善扇區(qū)交界處的覆蓋，相對而言，不容易產(chǎn)生對其他小區(qū)的越區(qū)覆蓋。在市中心基站，由于站距小、天線傾角大，應(yīng)當(dāng)采用水平平面的半功率角小的天線，郊區(qū)選用水平平面的半功率角大的天線。垂直平面的半功率角定義了天線垂直平面的波束寬度。垂直平面的半功率角越小，偏離主波束方向時信號衰減越快，越容易通過調(diào)整天線傾角準(zhǔn)確控制覆蓋范圍。

2　網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真

2.1安裝方案

圖1及圖2所示為天線初裝圖，天線安裝在14層樓頂?shù)脑龈呒苌?，并且三面天線的間隔較小。該站可作為密集城區(qū)內(nèi)的典型站型，具有代表性。

圖1　天線安裝側(cè)視視角

2.2參數(shù)設(shè)置

仿真工具為Mentum公司提供的Planet。仿真場景為密集城區(qū)，為單站仿真?；緟?shù)：

2)傳播模型為UM(Universalmodel)模型；

3)手機發(fā)射功率23dBm；

4)小區(qū)發(fā)射功率43dBm；

5)靜態(tài)業(yè)務(wù)負(fù)載：上行為50%，下行為50%；

6)MiMO模式：上行為分集，下行為分集；

7)TDLTE轉(zhuǎn)換周期：半幀，幀配置為2:2；

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，不僅將網(wǎng)絡(luò)與人們的生活、生產(chǎn)緊密地聯(lián)系在一起，而且隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷擴大，人類社會也向著大數(shù)據(jù)時代邁進(jìn)。大數(shù)據(jù)作為重要的戰(zhàn)略資源，已成為了影響社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。由于我國高校管理工作也逐步向數(shù)據(jù)化的方向發(fā)展，所以，加強高校學(xué)生管理信息化建設(shè)的力度，對于高校的建設(shè)與發(fā)展而言具有極為重要的意義。

8)特殊子幀配比為10:2:2；

9)TDLTE智能天線：8路天線，BCH增益為11dBi。

圖2　天線安裝俯視視角

2.3改造方案

目前采用的改造方案有2種：①降低天線掛高：這是控制越區(qū)覆蓋的最佳方式，需要選擇合適的安裝位置，重立抱桿，工程量稍大；②調(diào)大下傾角：機械傾角調(diào)節(jié)需要人工上塔調(diào)整，優(yōu)化效率低、成本高，且容易導(dǎo)致天線輻射范圍方向圖畸變，致使小區(qū)間干擾增加，邊緣用戶速率下降，從而影響用戶體驗。電傾角調(diào)節(jié)是一種很好的方法，它可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程塔下或網(wǎng)管調(diào)節(jié)，成本低、效率高。

原天線安裝于14層頂增高架上，天線掛高為56m。改造后將天線安裝于12層頂抱桿上，天線掛高降為46m。改造前后的參數(shù)如表1所示。

表1　改造前后各參數(shù)設(shè)置

2.4統(tǒng)計區(qū)域

考慮到仿真場景為密集城區(qū)，站間距較小，如圖3所示，統(tǒng)計區(qū)域為基站周圍半徑為250m的圓形區(qū)域，統(tǒng)計面積為0.198km2。

圖3　仿真統(tǒng)計區(qū)域

2.5仿真結(jié)果

1)RSRP

通過表2和表3對比可知，-60～-80區(qū)間略有提高，其他區(qū)間基本保持不變。這說明天線后瓣信號相對于其他小區(qū)為干擾信號。

2)SINR

信號與干擾加噪聲比 (SignaltoInterferenceplusNoiseRatio)是衡量系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)受干擾情況的重要指標(biāo),是指接收到的有用信號的強度與接收到的干擾信號(噪聲和干擾)的強度的比值,可以簡單的理解為“信噪比”。

通過圖4和圖5對比可知，天線降低后，仿真區(qū)域內(nèi)大于20dB的比例明顯提升。

表2　改造前RSRP

表3　改造后RSRP

圖4　改造前的SINR值

3)Pathloss

Pathloss為傳播路徑損耗，通過對系統(tǒng)中前、反向信號傳播途徑中各種影響因素的考察和分析，對系統(tǒng)的覆蓋能力進(jìn)行估計，獲得保持一定呼叫質(zhì)量下鏈路所允許的最大允許傳路徑損耗。由此可以確定小區(qū)的最大覆蓋。

圖5　改造后的SINR值

圖6　改造前的Pathloss

由單天線PathLoss的仿真圖6和圖7對比可以看出：天線降低之后建筑物對于天線后瓣的阻擋效果比較明顯。

3　總　結(jié)

對于采用樓頂增高架安裝天線的基站，建議在

圖7　改造后的Pathloss

條件允許的前提下合理改造天線安裝方式，利用樓頂建筑阻擋天線的后瓣和旁瓣信號，以達(dá)到控制鄰區(qū)天線干擾，提升SINR的目的。在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，如何更好地利用天線資源成為了關(guān)鍵點之一，一定程度上影響了LTE的組網(wǎng)成本、覆蓋范圍和業(yè)務(wù)能力等。

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(責(zé)任編輯魏靜敏校對張凱)

接收功率(

ignalReceivingPower)是衡量系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋率的重要指標(biāo)。RSRP是一個表示接收信號強度的絕對值，一定程度上可反映移動臺距離基站的遠(yuǎn)近，因此這個值可以用來度量小區(qū)覆蓋范圍及強度大小。RSRP是承載小區(qū)參考信號RE上的線性平均功率。

TD-LTEWirelessNetworkOptimizationDesignBasedonPLANET

FANDi

(SchoolofInformationEngineering,ShenyangInstituteofEngineering,Shenyang110136,LiaoningProvince)

Thebackgroundandcauseofsidelobeandbacklobeself-interferenceresultedfromLTEantennawereanalyzed.Onthebasisofexistingsolution,aschemewasproposedandanalyzedindetailthatappliedlargeinclinationantennaandutilizedskillfullythebarrierbetweenbuildings.Thesimulationexperimentverifiedtheconclusion.

LTEantenna;PLANET;simulation

2016-06-03

樊迪(1987-)，女，遼寧朝陽人，助理工程師，碩士。

10.13888/j.cnki.jsie(ns).2016.03.017

TN929.5

A

1673-1603(2016)03-0272-04