LTE網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化方法研究

【摘要】 介紹了LTE網(wǎng)絡(luò)無線幀結(jié)構(gòu)，對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋與容量?jī)?yōu)化的目的、優(yōu)化參數(shù)以及優(yōu)化流程進(jìn)行了詳細(xì)闡述。針對(duì)小區(qū)間干擾問題，使用有效的頻率復(fù)用結(jié)構(gòu)和合理的實(shí)時(shí)調(diào)度算法來提高整個(gè) LTE 小區(qū)總的吞吐量。LTE網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化可以有效地提高了LTE網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的容量以及覆蓋能力。

【關(guān)鍵詞】 LTE網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)容量 容量?jī)?yōu)化 OFDM

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，3GPP 組織在2004年便啟動(dòng)了蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的長(zhǎng)期演進(jìn)項(xiàng)目，即LTE。LTE 網(wǎng)絡(luò)采用了多項(xiàng)新技術(shù)，其中正交頻分多址技術(shù)就是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)采用基于OFDM方法，利用串并轉(zhuǎn)換后形成的多路低速傳輸信號(hào)，每個(gè)信道可獨(dú)立地分配給對(duì)于用戶，從而提高了系統(tǒng)的頻率利用率[1]。LTE網(wǎng)絡(luò)由于采用了OFDM技術(shù)，其載波的正交性具有抑制小區(qū)內(nèi)的干擾效果，但是相鄰小區(qū)之間的干擾問題依然無法解決。因此，LTE 網(wǎng)絡(luò)需要研究在抑制相鄰小區(qū)之間干擾，增加系統(tǒng)吞吐容量等方面的問題，對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)容量進(jìn)行合理優(yōu)化是解決該系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵因素，本文重點(diǎn)對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化方法展開研究。

一、LTE 網(wǎng)絡(luò)的無線幀結(jié)構(gòu)

LTE 網(wǎng)絡(luò)可以支持頻分雙工的幀結(jié)構(gòu)類型和時(shí)分雙工的幀結(jié)構(gòu)類型兩種[2]。上述兩種幀結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度都是10ms，頻分雙工的幀結(jié)構(gòu)類型分為 10 個(gè)長(zhǎng)度為 1ms 的子幀，每一個(gè)子幀是由兩個(gè)長(zhǎng)度為 0.5ms 的連續(xù)時(shí)隙組成的，幀結(jié)構(gòu)如圖1所示。

時(shí)分雙工的幀結(jié)構(gòu)類型分為 10 個(gè)長(zhǎng)度為 1ms 的子幀。該結(jié)構(gòu)不僅存在同時(shí)分雙工的幀結(jié)構(gòu)類型一樣的常規(guī)子幀，還存在一種與常規(guī)子幀長(zhǎng)度大小相等的特殊子幀，其幀結(jié)構(gòu)如圖2所示。

二、LTE 網(wǎng)絡(luò)覆蓋與容量?jī)?yōu)化

在LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中，根據(jù)LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋及其容量情況進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的一項(xiàng)重要任務(wù)。對(duì)于LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋與容量進(jìn)行優(yōu)化，主要是利用一些數(shù)學(xué)模型對(duì)其進(jìn)行計(jì)算和規(guī)劃，考慮到實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的情況下，還需要測(cè)量網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，包括了掉話率、流量計(jì)數(shù)等[3]。其中掉話率可以用來指示網(wǎng)絡(luò)某個(gè)區(qū)域是否有足夠的覆蓋；流量計(jì)數(shù)可以用來探測(cè)網(wǎng)絡(luò)是否有容量問題。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)覆蓋和容量問題，傳統(tǒng)方法是通過路測(cè)收集數(shù)據(jù)，進(jìn)而在規(guī)劃工具中進(jìn)行分析找出解決方案。

LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋與容量?jī)?yōu)化的主要目的包括以下幾個(gè)方面：（1）降低小區(qū)之間的干擾；（2）最大化系統(tǒng)容量，提高頻譜已資源利用率；（3）減少外出路測(cè)的次數(shù)；（4）給用戶提供連續(xù)的小區(qū)覆蓋，提高用戶體驗(yàn)質(zhì)量；（5）對(duì)小區(qū)邊緣性能進(jìn)行監(jiān)控；（6）自愈合進(jìn)行協(xié)同工作。

容量和覆蓋是兩個(gè)相互矛盾的性能指標(biāo)，對(duì)于覆蓋的優(yōu)化也要考慮對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量的影響[4]。LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋與容量?jī)?yōu)化方法需要考慮以下幾方面因素：（1）網(wǎng)絡(luò)時(shí)間提前量參數(shù)；（2）用戶的信令和報(bào)告負(fù)擔(dān)；（3）用戶對(duì)服務(wù)小區(qū)和周圍鄰居小區(qū)的信號(hào)測(cè)量報(bào)告；（4）監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載的分布情況。對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋和容量?jī)?yōu)化流程如下：首先，收集基站和用戶的測(cè)量報(bào)告，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出覆蓋和容量相關(guān)數(shù)據(jù)；其次，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具中調(diào)整的控制參數(shù)，對(duì)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整并優(yōu)化系統(tǒng)的覆蓋和容量，并將需要調(diào)整的參數(shù)傳遞到覆蓋和容量?jī)?yōu)化模塊；最后優(yōu)化模塊更新相關(guān)的控制參數(shù)并繼續(xù)收集測(cè)量數(shù)據(jù)[5]。

三、LTE 網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化方法

在LTE網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化的過程中，主要是考慮分?jǐn)?shù)頻率復(fù)用結(jié)構(gòu)，在抑制相鄰小區(qū)之間干擾的同時(shí)，還能夠提高頻譜資源的利用率[6]。對(duì)于LTE網(wǎng)絡(luò)容量的優(yōu)化，在使用有效的頻率復(fù)用結(jié)構(gòu)的情況下，還需要設(shè)計(jì)出一個(gè)合理的實(shí)時(shí)調(diào)度算法來提高整個(gè) LTE 小區(qū)總的吞吐量，抑制相鄰小區(qū)干擾，通過對(duì)子載波進(jìn)行適當(dāng)?shù)胤峙淇梢詽M足這一要求。為了保證小區(qū)邊緣用戶和小區(qū)實(shí)時(shí)用戶的服務(wù)質(zhì)量，增加LTE網(wǎng)絡(luò)的吞吐容量，抑制相鄰小區(qū)之間的干擾，提高頻譜資源的利用率，采用的LTE網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化方法流程如下：（1）先將足夠的子載波分配給實(shí)時(shí)用戶使用，余下的可以使用的子載波分配給非實(shí)時(shí)用戶。（2）對(duì)實(shí)時(shí)用戶進(jìn)行子載波分配的時(shí)候，位于小區(qū)邊緣的用戶可以優(yōu)先地使用子載波，還存在剩下的子載波分配給位于小區(qū)中心的用戶，直至滿足實(shí)時(shí)用戶子載波分配算法終止條件為止。（3）對(duì)實(shí)時(shí)用戶分配完子載波后，如果還有多余的子載波，則調(diào)用小區(qū)非實(shí)時(shí)用戶子載波分配算法為小區(qū)中非實(shí)時(shí)用戶分配子載波；否則結(jié)束LTE 網(wǎng)絡(luò)子載波算法。

四、結(jié)論

隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，LTE網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上采用了OFDM技術(shù)，解決了小區(qū)內(nèi)部干擾問題，但小區(qū)間干擾問題難以解決，利用頻率復(fù)用技術(shù)，并且使用適當(dāng)?shù)馁Y源分配算法可以得到解決與改善。本文對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋和容量問題進(jìn)行了研究與探討，分析了LTE網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化的目的、優(yōu)化需要考慮的因素等問題，并對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化方法及其流程進(jìn)行了詳細(xì)闡述。LTE網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化可以有效地提高了LTE網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的容量以及覆蓋能力，具有一定的研究?jī)r(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王映民，孫韶輝，TD-LTE技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].人民郵電出版社，2010.

[2] 沈嘉，姜怡華. 3GPP 長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 北京：人民郵電出版社，2008， 378-381

[3] Erik Dahlman， Stefan Parkvall， Per Beming. 3G Evolution HSPA and LTE for Mobile Broadband[M]， Great Britain： Academic Press， 2008， 319-323

[4] 馬玲. LTE 系統(tǒng)中的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)仿真研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2011，11

[5] 蘭嵐. 正交頻分多址接入（OFDMA）自適應(yīng)資源分配算法研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2008， 46-47

[6] 祁建.高速無線鏈路的容量?jī)?yōu)化算法研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 南京：東南大學(xué)