TD-LTE新建站站址規(guī)劃研究

唐連雷 邱劍

【摘要】 為保證TD-LTE網(wǎng)絡建成后的質量，需提前進行新建站站址規(guī)劃的研究工作。本文通過分析TD-LTE覆蓋性能和容量估算，依據(jù)鏈路預算的結果，充分考慮基站的有效覆蓋范圍，給出不同覆蓋場景的站距建議值，并結合業(yè)務分布及現(xiàn)網(wǎng)站址資源情況，通過實地勘察評估建站環(huán)境和網(wǎng)絡拓撲結構確定站址布局，為TD-LTE的站址規(guī)劃提供參考。

【關鍵詞】 TD-LTE 站址規(guī)劃 鏈路預算 覆蓋半徑

The research about TD-LTE base station planning TANG Lian-Lei1，QIU Jian1 （1Jilin Jlu Communication Design Institute Co.， Ltd.， Changchun 130012）

Abstract In order to guarantee the quality after the completion of the TD-LTE network， the research work of the new base

station site planning should be carried out in advance. By analyzing the TD-LTE coverage performance and capacity estimation

，according to the results of the link budget and the full consideration to the effective coverage of the base station， this essay

gives a recommended value of a different coverage scene station appropriately. At the same time， combining the resources of the

business distribution and now web site， through field survey and assessment of site environment and network topology structure

to determine the site layout and to provide reference for the TD-LTE site planning.

Keywords coverage performance and capacity estimation， site layout， Simulation

一、引言

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)快速地發(fā)展，移動視頻和高帶寬數(shù)據(jù)業(yè)務呈現(xiàn)出爆炸式增長，市場對移動通信網(wǎng)絡提出了更高的要求。TD-LTE網(wǎng)絡是融合移動通信與互聯(lián)網(wǎng)特點而開展的創(chuàng)新業(yè)務網(wǎng)絡，主要滿足高流量地區(qū)的中高速率數(shù)據(jù)服務。要部署建設TD-LTE網(wǎng)絡，站址規(guī)劃是LTE建網(wǎng)的必需環(huán)節(jié)，覆蓋與容量的分析是站址規(guī)劃的核心，鏈路預算是覆蓋需求分析的基礎，仿真優(yōu)化是站址規(guī)劃的補充，鏈路預算的準確性關系到TD-LTE網(wǎng)絡的覆蓋性能和建設成本。

二、 TD-LTE站址規(guī)劃流程

總體流程圖：

2.1需求分析

需求分析主要以業(yè)務需求為出發(fā)點，影響需求的關鍵因素主要包含業(yè)務發(fā)展、現(xiàn)網(wǎng)資源布局、經(jīng)濟和人口等方面。

以業(yè)務需求為導向，可將建設TD-LTE的城市宏站覆蓋場景分為主城區(qū)、一般城區(qū)和郊區(qū)，主城區(qū)主要包括中心商務區(qū)、商業(yè)區(qū)、政務區(qū)、密集居民區(qū)等，一般城區(qū)包括普通商務區(qū)、商業(yè)區(qū)、低矮居民區(qū)、高校園區(qū)、科技園區(qū)、工業(yè)園區(qū)等，郊區(qū)包括景區(qū)、高速公路、隧道等。不同場景下TD-LTE基站的覆蓋和容量的指標不盡相同，在規(guī)劃初期，可以參考覆蓋場景對規(guī)劃區(qū)域進行劃分。

2.2覆蓋與容量估算

在確定了規(guī)劃區(qū)域后，我們需要計算出滿足覆蓋需求的站點數(shù)量。根據(jù)覆蓋估算的基站扇區(qū)數(shù)，采用仿真工具進行蒙特卡洛仿真，看是否存在容量受限，如果容量滿足要求，則按照覆蓋估算的結果進行規(guī)劃，否則按照容量要求進行規(guī)劃。

（1）覆蓋估算

通過鏈路預算和校正后的傳輸模型，可以計算出每種覆蓋場景下的小區(qū)覆蓋半徑。如表1所示：

比較上下行半徑，取較小值作為實際小區(qū)的半徑（鏈路預算完成），然后根據(jù)小區(qū)半徑計算站點覆蓋面積。

最后，所需站點數(shù)=規(guī)劃目標區(qū)域面積/單基站覆蓋面積。

（2）容量估算（此步在規(guī)劃仿真中實施）

容量估算過程需要仿真工具的參與，通過系統(tǒng)仿真，得到小區(qū)邊緣吞吐量和小區(qū)平均吞吐量。在同頻網(wǎng)絡、20MHz帶寬、鄰小區(qū)50%負載情況下：

F頻段網(wǎng)絡小區(qū)邊緣單用戶上下行速率達到256kbps/4Mbps，單小區(qū)上下行平均吞吐量達到4Mbps/22Mbps（業(yè)務子幀配比1：3，特殊子幀配比3：9：2）；

D頻段網(wǎng)絡小區(qū)邊緣單用戶上下行速率達到512kbps/4Mbps，單小區(qū)上下行平均吞吐量達到8Mbps/20Mbps（業(yè)務子幀配比2：2，特殊子幀配比10：2：2）。

根據(jù)容量仿真結果，若小區(qū)邊緣吞吐量和小區(qū)平均吞吐量不達標，則通過增加站點或者調整基站工參的方式對容量仿真進行優(yōu)化，直至達到理想的效果。

2.3站址布局

在確定了站點規(guī)模后，由于TD-SCDMA網(wǎng)絡CS64業(yè)務覆蓋能力略強于LTE試驗網(wǎng)要求的覆蓋能力，因此可在TDSCDMA現(xiàn)網(wǎng)站點的基礎上進行TD-LTE站點規(guī)劃。對初步確定的站點，需通過現(xiàn)場勘察的方式進行可用性分析，確定覆蓋區(qū)域內可用的共址站點和需新址新建的站點。對于初步選擇的站址，從以下幾個方面著手評估是否滿足建站的要求：

（1）建站環(huán)境。1、天饋建設原則：原則上應盡可能采用獨立天線系統(tǒng)，對于天面特別緊張或不具備實施條件的站點，可考慮更換為共TD-S天線方式，最好支持TDS/TDL兩系統(tǒng)獨立電子下傾角調整。 2、覆蓋區(qū)域合理性：根據(jù)現(xiàn)場查勘結果，確定主覆蓋區(qū)域的覆蓋必要性，核實天線主瓣是否受到阻擋等3、天線隔離度要求：TD-LTE與異系統(tǒng)干擾是影響網(wǎng)絡質量的關鍵因素之一，對通話質量、掉話、切換、擁塞以及網(wǎng)絡的覆蓋、容量等均有顯著影響。在實際工程中，消除干擾的主要解決方式是保證天線安裝位置滿足隔離度要求。4、天面建設可行性：需要確認是否具有足夠的天面安裝空間，承重是否滿足要求。

（2）網(wǎng)絡拓撲結構。1、站間距。站間距必須保證在合理的范圍內，站間距過小會造成重疊覆蓋的干擾，站間距過大會影響信號的切換以及邊緣覆蓋的強度。2、下傾角。按照原則，電子下傾角和機械下傾角之和不能超過15度。3、站高。站高對覆蓋影響很大，也很難整治，控制好初始站高，避免網(wǎng)絡不斷建設后出現(xiàn)過多高站，網(wǎng)絡規(guī)劃階段理想站高建議在20～40米之間。

綜上所述，站點是否可用，需根據(jù)建站環(huán)境和網(wǎng)絡拓撲結構等方面綜合確定。尤其需要控制好合適的站間距和站高，避免出現(xiàn)重疊覆蓋和強干擾。

2.4仿真調整

此步驟在于優(yōu)化網(wǎng)絡規(guī)劃的站址結構，確保合理站高、站間距、下傾角、方向角等。針對特定地市的不同覆蓋場景，我們首先采用校正后的傳播模型對初步篩選的站點進行仿真，通過閉環(huán)優(yōu)化調整，直到規(guī)劃結果滿足各項指標要求。TD-LTE覆蓋指標如下：（1）RSRP。大于95%的面積內，主城區(qū)達到-100dBm以上，一般城區(qū)達到-103dBm以上。（2）SINR。50%加載條件下，大于-3dB的面積比例大于95%。（3）蒙特卡洛仿真。具體指標參考容量估算部分。

三、TD-LTE站址規(guī)劃案例

本文以綿陽移動TD-LTE一期站址規(guī)劃為案例，詳細分析TD-LTE的站址規(guī)劃流程。

3.1城市概況

綿陽市是四川省區(qū)域中心城市、四川省第二大城市，是我國重要的國防科研和電子工業(yè)生產基地，是國務院批準建設的中國唯一的科技城，而且是全國“三網(wǎng)融合”首批試點城市。綿陽市總面積20249.45平方公里，常住人口約461萬，城鎮(zhèn)人口184萬。

3.2本期基站布站思路

通過鏈路預算和校正后的傳輸模型，可以得到主城區(qū)和一般城區(qū)的參考鏈路預算半徑，然后采用三扇區(qū)站址覆蓋思路，計算單站覆蓋面積，進一步得出初步規(guī)劃的基站數(shù)。通過計算，主城區(qū)鏈路預算半徑為354米，一般城區(qū)鏈路預算半徑為409米，初步規(guī)劃主城區(qū)建設591個站點，一般城區(qū)建設70個站點。然后選取合適的室外宏站布點，優(yōu)先考慮與規(guī)劃區(qū)內現(xiàn)有TD基站共址建設。為了使后期TD-LTE網(wǎng)絡拓撲結構合理，需要通過現(xiàn)場查勘和干擾排查等手段來修正規(guī)劃區(qū)內現(xiàn)有TD網(wǎng)絡拓撲結構，過濾不合理TD站點；通過采用規(guī)劃區(qū)內獨立GSM物理站址來補充現(xiàn)有網(wǎng)絡覆蓋的共址需求；若通過初步仿真等手段分析，網(wǎng)絡覆蓋仍不能達到要求時，將考慮新建站址來滿足網(wǎng)絡覆蓋需求。

3.3仿真軟件配置

仿真軟件主要參數(shù)設置如下：

（1）時隙配比：D頻段時隙配比：2：2。（2）CFI配置：CFI表示PDCCH在單RB內占用的OFDMA符號數(shù)，可配置為0，1，2，3。目前配置為3，即占用3個OFDMA符號。（3）小區(qū)下行總功率：單天線功率：5W；小區(qū)下行總功率：40W；EPRE發(fā)射功率為：12.2dBm。（4）IOT配置（上行低噪抬升）：設置為25dB，若優(yōu)化規(guī)劃仿真后，上行吞吐量依然不達標，可適當提高該指標至30或者35dB。（5）特殊子幀配比：D頻段特殊子幀配比：10：2：2。（6）小區(qū)負荷：小區(qū)上行負荷：50%；小區(qū)下行負荷：50%。（7）噪聲系數(shù)：基站噪聲系數(shù)3dB。（8）頻率配置：20M，2590MHz-2610MHz。

3.4覆蓋和容量仿真

本次綿陽市規(guī)劃區(qū)內初步規(guī)劃661個基站，仿真面積為74.5297平方公里。其中主城區(qū)規(guī)劃591個站點，覆蓋面積64.3398平方公里；一般城區(qū)規(guī)劃70個站點，覆蓋面積10.1899平方公里，這些站點都是通過實地勘察篩選出來的站點。仿真結果截圖如下（仿真指標不達標），如圖表1所示。

由仿真截圖我們可以明顯看出很多地方存在弱覆蓋。通過對工參調整和新增站點后的數(shù)據(jù)進行仿真（其中主城區(qū)新增站點25個站點，一般城區(qū)新增7個站點），我們得到如下仿真結果截圖（仿真指標達標），如圖表2所示。

通常情況下，如果SINR指標達標，則蒙特卡洛容量仿真也同樣達標。站址調整之后的蒙特卡洛仿真結果截圖（達標），如圖表3所示。因此本次綿陽移動TD-LTE一期站址規(guī)劃達到要求，能夠指導后續(xù)工程建設。

四、總結

TD-LTE是中國提出的一個具有自主知識產權的第四代移動通信標準。TD-LTE無線網(wǎng)新建站站址規(guī)劃直接影響著無線網(wǎng)絡的質量以及后期工程建設工作的開展。通過本次TD-LTE站址規(guī)劃流程的研究，在仿真軟件的輔助下，可以很好反映各個覆蓋場景下TD-LTE無線信號的傳播特性，對后期無線規(guī)劃具有非常重要的意義。

參 考 文 獻

[1] TD-LTE無線網(wǎng)絡規(guī)劃關鍵技術研究[J].南京郵電大學.2012

[2] LTE系統(tǒng)鏈路預算分析[J]. 廣東通信技術， 2012

[3] 3GPPLTE部分關鍵技術研究及系統(tǒng)級仿真實驗[D].武漢理工大學，2008