基于LTE異頻分層結(jié)構(gòu)的組網(wǎng)策略研究

王碩然

【摘要】 針對(duì)當(dāng)前TD-LTE在深度覆蓋方面遇到的難度與挑戰(zhàn)，結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)普遍使用組網(wǎng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，本文提出了F頻10M異頻組網(wǎng)、F頻/D頻分層組網(wǎng)的新策略，并利用鏈路分析與系統(tǒng)仿真等方法進(jìn)行驗(yàn)證。

【關(guān)鍵詞】 TD-LTE 異頻組網(wǎng) F/D分層組網(wǎng) 10M

一、前言

隨著移動(dòng)智能終端的全面普及以及物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代的到來，伴隨著電子商務(wù)等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，對(duì)運(yùn)營(yíng)商加強(qiáng)其網(wǎng)絡(luò)覆蓋深度的要求更為迫切。從系統(tǒng)覆蓋能力看，3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋薄弱，迫切需要在4G時(shí)代扭轉(zhuǎn)局勢(shì)，而4G系統(tǒng)的室外部署頻段可能主要以1.8GHz及2.6GHz甚至更高頻段為主，系統(tǒng)覆蓋能力相對(duì)較弱；從業(yè)務(wù)需求看，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在較高的SINR條件下才能達(dá)到高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)捏w驗(yàn)，語音業(yè)務(wù)（VoLTE）的性能對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求更好。為了滿足加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的需求，常用的方法是加快推進(jìn)無線網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)，在無覆蓋或弱覆蓋的區(qū)域通過增設(shè)基站，以滿足用戶所需的網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求。

基于目前的容量資源及網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況，本文探討如何利用手上的F頻頻段資源，以提升邊緣用戶感知為目的，盡可能提升深度覆蓋和連續(xù)覆蓋的效果，而用戶的業(yè)務(wù)主要用D頻進(jìn)行吸收，提升用戶的峰值速率和感知，設(shè)計(jì)出一種新的組網(wǎng)方式。

二、不同組網(wǎng)方式優(yōu)劣分析

目前TD-LTE普遍采用同頻組網(wǎng)的方式組網(wǎng)，同頻組網(wǎng)可以使網(wǎng)絡(luò)中可利用的資源得到大幅的提升，而異頻組網(wǎng)策略可改善覆蓋邊緣感知，因此目前主流的組網(wǎng)方式是“F/D同層異頻組網(wǎng)”和“F/D分層同頻組網(wǎng)”兩種，但兩種組網(wǎng)方式均存在一定的問題。

2.1 F/D異頻同層組網(wǎng)

“F/D異頻同層組網(wǎng)”抗干擾性能相當(dāng)優(yōu)越，相比同頻組網(wǎng)可大大降低小區(qū)間的干擾，能保持網(wǎng)絡(luò)的平均吞吐量和邊緣吞吐性能，可改善邊緣覆蓋，但F頻衰較小、穿透能力較強(qiáng)，覆蓋深度將由于D頻覆蓋能力的受限，F(xiàn)/D異頻同層組網(wǎng)將導(dǎo)致業(yè)務(wù)嚴(yán)重向F頻傾斜，而F頻僅有30M，相對(duì)于D頻的60M帶寬，略顯不足，F(xiàn)/D異頻同層組網(wǎng)將可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的利用率和負(fù)荷不均衡。

2.2 F/D分層同頻組網(wǎng)

“F/D分層同頻組網(wǎng)”采用同頻組網(wǎng)的方式具有頻譜效率高等特點(diǎn)，可改善F、D兩頻段的業(yè)務(wù)占比，均衡網(wǎng)絡(luò)的利用率和負(fù)荷，但同頻組網(wǎng)無可避免的導(dǎo)致覆蓋邊緣的干擾和用戶感知劣化，同頻組網(wǎng)中各小區(qū)使用相同的頻率進(jìn)行覆蓋，且LTE高頻頻譜覆蓋能力的受限，使得小區(qū)間的干擾更為嚴(yán)重，限制了同頻組網(wǎng)的性能，在建網(wǎng)初期，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)未完善前，網(wǎng)絡(luò)存在大量的重疊覆蓋和覆蓋空洞，不利于4G業(yè)務(wù)的推廣。

2.3 提出“F異頻同層、F/D分層”的組網(wǎng)新策略

結(jié)合“F/D異頻同層組網(wǎng)”和“F/D分層同頻組網(wǎng)”兩種組網(wǎng)形式的優(yōu)缺點(diǎn)，利用異頻組網(wǎng)的抗干擾能力和F/D分層的負(fù)荷均衡的優(yōu)勢(shì)，本文提出一種組網(wǎng)策略，將F頻分裂為3個(gè)10M載頻，進(jìn)行F頻異頻組網(wǎng)，并設(shè)計(jì)出一套新的F/D分層策略，實(shí)現(xiàn)“F異頻同層、F/D分層”的組網(wǎng)策略，降低覆蓋邊緣的干擾，并用F頻吸收，提升覆蓋中心的容量，并用D頻承載，以提升用戶感知。

三、F/D 分層組網(wǎng)參數(shù)設(shè)計(jì)

分層組網(wǎng)是指在原有小區(qū)的覆蓋基礎(chǔ)上，再疊加一層或多層網(wǎng)絡(luò)，疊加的網(wǎng)絡(luò)可與原有小區(qū)同頻，也可以是異頻，可以是同系統(tǒng)，也可以是異系統(tǒng)。分層組網(wǎng)的設(shè)計(jì)理念是提升網(wǎng)絡(luò)容量，是尋求容量與干擾的手段，將優(yōu)先的頻率資源在空間進(jìn)行復(fù)用。對(duì)于TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，中國(guó)移動(dòng)公司室外組網(wǎng)頻段主要采用D頻段（2570-2620MHz）與F頻段（1880-1920MHz），由于D頻段（2.6GHz）的穿透能力較差，F(xiàn)頻段較D頻段本身覆蓋特性更好（空間傳播損耗F頻段有采約4db的優(yōu)勢(shì)），加上小帶寬組網(wǎng)帶來了功率上的增益（F頻段有3db優(yōu)勢(shì)），所以不用降低現(xiàn)網(wǎng)D頻段功率，就可實(shí)現(xiàn)同心圓的覆蓋效果（F小區(qū)的覆蓋半徑約為D小區(qū)的兩倍）。

3.1空閑態(tài)

與2G/3G網(wǎng)絡(luò)不同，LTE系統(tǒng)中引入了重選優(yōu)先級(jí)的參數(shù)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)可配置不同頻點(diǎn)或者頻率組的優(yōu)先級(jí)來控制空閑態(tài)終端的重選方向，重選優(yōu)先級(jí)可設(shè)置為0至7共8個(gè)等級(jí)，數(shù)字越大則優(yōu)先級(jí)越高。按照網(wǎng)絡(luò)均衡需求，4G網(wǎng)絡(luò)終端優(yōu)先駐留E頻段、其次D頻段、最后F頻段的思路，空閑態(tài)設(shè)置各頻段重選優(yōu)先級(jí)為： E頻段（優(yōu)先級(jí)6）=D頻段（優(yōu)先級(jí)6）>F頻段（優(yōu)先級(jí)4）

3.2連接態(tài)

目前室外F/D間的主要切換策略為基于覆蓋的A2+A3或A2+A4事件，F(xiàn)頻與D頻小區(qū)使用相同的切換策略，具有同等的有地位沒有優(yōu)先級(jí)之分，那么基于覆蓋的A2+A3或A2+A4事件沒有起到網(wǎng)絡(luò)分層、業(yè)務(wù)均衡的作用?；谠撛?，F(xiàn)頻/D頻之間的相互切換可通過設(shè)置不同的事件策略來實(shí)現(xiàn)分層效果。

F頻切向D頻的切換采用A2+A4事件觸發(fā)，D頻切向F頻的切換采用A2+A5事件觸發(fā)。各種系統(tǒng)內(nèi)切換事件說明如圖表5所示，F(xiàn)/D分層組網(wǎng)連接態(tài)參數(shù)設(shè)置如圖表6所示。

相比A3和A4，A5更苛刻，A3和A4只需滿足單方面的條件，鄰區(qū)信號(hào)質(zhì)量滿足條件就行，而A5需要鄰區(qū)和服務(wù)小區(qū)同時(shí)滿足條件才能出發(fā)切換，所以A5事件適合提高D頻在分層網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)先級(jí)。

這種F/D分層新策略結(jié)合F頻異頻組網(wǎng)形成新的組網(wǎng)方式，一方面，F(xiàn)頻異頻組網(wǎng)提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋，改善邊緣網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，吸收更多潛在業(yè)務(wù)；另一方面，F(xiàn)/D分層策略均衡F/D間的資源利用率和負(fù)荷，確保用戶有良好的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，提升用戶感知。

四、應(yīng)用效果

4.1覆蓋率明顯提升

試驗(yàn)區(qū)域方案實(shí)施后，拉網(wǎng)測(cè)試指標(biāo)顯示覆蓋率有明顯提升，其中綜合覆蓋率提升2.77%，里程覆蓋率提升了3.57%；平均RSRP提升了3.9dB；邊緣RSRP提升了5.22dB；通過MR 數(shù)據(jù)RSRP對(duì)比，可以看出MR覆蓋率有明顯提升，其中：RSRP>=-100的比例提升了7.5pp（45.6% → 53.1%），RSRP>=-110dbm的比例提升了6pp（78.5% → 84.5% ）。

4.2干擾大幅下降，信號(hào)質(zhì)量改善明顯

對(duì)比同頻組網(wǎng)，異頻組網(wǎng)后平均噪聲均值明顯下降，64QAM CQI比例上升15.5PP，QPSK CQI比例下降6.5pp，平均SINR提升5.22dB，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)質(zhì)量改善明顯，城區(qū)的平均噪聲干擾改善更為明顯。

4.3 F頻上下行業(yè)務(wù)流量明顯增長(zhǎng)

D頻流量基本保持穩(wěn)定，F(xiàn)頻流量增幅明顯，全區(qū)上行流量較調(diào)整前增長(zhǎng)30.12%（去除正常增長(zhǎng)，較調(diào)整前有16個(gè)百分點(diǎn)的提升），全區(qū)流量增長(zhǎng)主要由F流量增長(zhǎng)構(gòu)成。顯然城區(qū)F頻段覆蓋深度擴(kuò)展挖掘了潛在的業(yè)務(wù)需求，郊區(qū)的流量升幅更為明顯，而郊區(qū)F頻段覆蓋延伸也帶來了業(yè)務(wù)拓展。

4.4流量由F向D均衡

A2+A5分層策略遷移了部分F頻流量到D頻，城區(qū)D＼F流量占比重新回復(fù)到變頻前水平。采用A2+A5分層策略更易于實(shí)現(xiàn)D、F流量均衡控制。

五、結(jié)語

基于目前的容量資源及網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況，本文探討如何利用手上的F頻頻段資源，以提升邊緣用戶感知為目的，盡可能提升深度覆蓋和連續(xù)覆蓋的效果，提出了一種新的組網(wǎng)策略，將F頻分裂為3個(gè)10M載頻，實(shí)現(xiàn)“F異頻同層、F/D分層”的組網(wǎng)策略。通過鏈路分析、仿真測(cè)試和方案試驗(yàn)驗(yàn)證表明，“F異頻同層、F/D分層”的組網(wǎng)策略的策略可以有效提升覆蓋率、改善網(wǎng)絡(luò)性能。一方面F頻異頻組網(wǎng)能大大降低了小區(qū)間的干擾，能保持穩(wěn)定的平均吞吐量和邊緣吞吐量性能，另一方面F/D分層策略能有效對(duì)F/D 的業(yè)務(wù)流量均衡，保證用戶仍能擁有較好的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 謝寧，亓?xí)晕?，劉瑋，王靖.《TD-LTE異頻組網(wǎng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)性能研究》. Lte網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研討會(huì)，2014

[2] 段紅梅.《TD-LTE網(wǎng)絡(luò)F+D異頻混合組網(wǎng)規(guī)劃研究》.《電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化》， 2013

[3] 劉毅，呂雪峰. 《基于TD-LTE網(wǎng)絡(luò)D頻段異頻組網(wǎng)方案研究》. Lte網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研討會(huì)， 2013