TD_LTE无线网络规划实例_图文

DOI:10.3969/j.issn.1006-6403.2013.02.005

TD-LTE无线网络规划实例
[劳松均 吴哲]

摘要

TD-LTE,LTE的TD版本,具有更快传输速率、更好频谱利用率和更高用户吞 吐量。LTE规划和设计是后续工作的基础和向导,规划设计的好坏,对网络建设 中的缩短网络建设周期、提高决策的科学性、降低网络建设的投资风险有极其重 要的作用,因此成为网络规划设计一不可或缺的环节。

关键词: TD-LTE 规划 仿真

劳松均 工程师,1999年本科毕业于广东工业大学电子与信息工程系;现就职于广东 省电信规划设计院有限公司移动通信咨询设计院,主要从事移动网络规划设计优 化工作。 运 营 与 应 用 吴哲 中山大学通信与信息系统硕士研究生,就职于广东省电信规划设计院有限公 司移动通信咨询设计院,从事通信系统、通信架构设计研究工作。

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TD-LTE关键技术介绍
LTE 采用了与 3G 不同的空中接口技术,在系统中采

(1)eNB的功能包括:RRM功能,IP头压缩及用户 数据流加密,UE附着时的MME选择,寻呼信息的调度传 输;广播信息的调度传输以及设置和提供eNB的测量等。 ( 2 ) MME 的功能包括:寻呼消息发送,安全控制 Ide态的移动性管理,SAE承载管理以及NAS信令的加密 及完整性保护等。 ( 3 ) S-GW 的功能包括:数据的路由和传输以及用 户面数据的加密。

1.1 TD-LTE网络架构
用了基于分组交换的设计思想,即使用共享信道,物理层 不再提供专用信道。对传统 3G 的网络架构进行了优化, 采用扁平化的网络结构,接入网仅包含eNodeB,不再有 RNC。

1.2 MINO技术
MIMO技术实质上是为系统提供空间复用增益和空间 分集增益。空间分集采用两根或更多大于相关距离的天线 同时进行信号接收,然后通过基带进行天线合并。 在LTE-Advanced里面,采用了SU-MIMO技术、MUMIMO 技术和 Network-MIMO 技术这三种增强的 MIMO 技 术。 图1 LTE系统架构 SU-MIMO 技术主要用于提高 LTE-Advanced 系统的
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运营与应用

小区峰值速率性能。主要包括基于空间复用的层映射和 基于空间复用的预编码结合实现了 SU-MIMO 的空分复 用。MU-MIMO技术在3GPP会议讨论非常广泛,比如MUMIMO技术的预编码方案、SU-MIMO与MU-MIMO切换技 术、透明与非透明MU-MIMO技术等等。Network-MIMO 技术主要是通过基站之间协作对同一或多终端进行通信
[1]

≥-95dBm且公共参考信号信干噪比 RS-SINR ≥9dB的概率 达到95%。 2.1.2 边缘用户速率 邻小区50%负载情况下: F频段网络小区边缘单用户上下行速率达到256kbit/s /4Mbit/s,单小区上下行平均吞吐量达到4Mbit/s/22Mbit/s; (业务子帧配置1:3,特殊子帧配比3:9:2); D频段网络小区边缘单用户上下行速率达到512kbit/s /4Mbit/s,单小区上下行平均吞吐量达到8Mbit/s/20Mbit/s (业务子帧配置2:2,特殊子帧配比10:2:2); TD-LTE室内外采用异频组网,5用户均匀分布,子帧 配比 1 : 3 ( 10 : 2 : 2 )情况下,室内分布系统边缘用户 上下行速率256kbit/s/2.8Mbit/s,子帧配比2:2(10:2: 2)情况下,室内分布系统边缘用户上下行速率512kbit/s /2Mbit/s。 对于业务需求高的 营 业 厅 ( 旗 舰 店 )、会议 室、重要办公区等区域边 缘用户上下行速率256kbit/s /3.5Mbit/s (子帧配比 1 : 3 )和 512kbit/s/2.5Mbit/s (子帧配比2:2)。 2.1.3 块差错率目标值 (BLER Target)



1.3 OFDM技术
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing ,正交频分复用)技术是多载波调制技术, 它能将频率选择性衰落信道转化为若干个平坦衰落子信 道,不仅能提高系统抗频率选择性衰落能力,而且可以在 各平坦衰落的子信道上与MIMO技术结合,利用高频谱利 用特性,从而使系统达到了很强的可靠性,图2为OFDM 模型[2][3]:
运 营 与 应 用

图2 OFDM工作模型

数据业务为10%。

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2.1 相关指标规定
2.1.1 覆盖指标 (1)室外覆盖网络规划指标:目标覆盖区域内公共 参考信号接收功率(RSRP)≥100dBm的概率达到95%; 覆盖指标F频段与D频段的要求一致。 (2)数据业务热点区域室内有效覆盖指标:在建设 有室内分布系统的室内目标覆盖区域内公共参考信号接 收功率(RSRP)≥105dBm且 RS-SINR ≥6dB的概率达 到 95 %。目标覆盖区域内公共参考信号接收功率 RSRP

2.2 规划参数设置
(1)时隙配比:2:2 (2)小区下行总功率:40W (3)ICIC配比:0.5 (4)CFI配置:2(即PDCCH在每RB占用的 OFDMA符号数为2个) (5)特殊子帧配比:10:2:2 (6)多天线技术:SFBC+MIMO

2.3 TD-LTE规划思路
2.3.1 覆盖热点区域选取原则 假定各小区的数据业务密度记为Di,全网平均数据业

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务密度为D; 若(Di/D)≥2,则该小区为1级热点小区; 若2>(Di/D)≥1.5,则该小区为2级热点小区; 若1.5>(Di/D)≥1,则该小区为3级热点小区; 若1>(Di/D)≥0.5,则该小区为4级热点小区; 若Di/D<0.5,则该小区为非热点小区。 原则上对4级热点以上(含4级)的小区需实现 TD-LTE 的覆盖,根据以上判别原则可以对 GSM 和 TDSCDMA 数据业务密度进行对比分类后得出所需 LTE 站 点。 2.3.2 GSM网络数据业务分布情况 某市 GSM 网络覆盖了 99.6% 的主城区区域,主城区 LTE 覆盖区域内集中了 30.6% 的 2G 网络 1 级热点基站、 30.9%的2G网络2级热点基站,数据业务密度是市平均数 据业务密度的62.8倍; 覆盖了99%的一般城区区域;一般城区LTE覆盖区域 内集中了17.3%的2G网络1级热点基站、 7.4%的2G网络2 级热点基站,数据业务密度是市平均数据业务密度的14.4 倍; 覆盖了 97.5% 的县城区域;这些覆盖区域集中了 36.7%的2G网络1级热点基站、 39.7%的2G网络2级热点 基站,数据业务密度是市平均数据业务密度的11.1倍; 覆盖了1.9%的乡镇区域;这些覆盖区域集中了 13.5%的2G网络1级热点基站、 20.9%的2G网络2级热点 基站,数据业务密度是市平均数据业务密度的2.03倍; 2.3.3 GSM网络数据业务分布情况 覆盖了95%的主城区区域,主城区LTE覆盖区域内集 中了31.03%的TD网络1级热点基站、55.56%的TD网络2 级热点基站,数据业务密度是市平均数据业务密度的5.75 倍; 覆盖了60%的一般城区区域;一般城区LTE覆盖区域 内集中了13.79%的TD网络1级热点基站、 11.11%的TD网 络2级热点基站,数据业务密度是市平均数据业务密度的 2.09倍; 覆盖了93%的县城区域;这些覆盖区域集中了 37.93%的TD网络1级热点基站、 33.3%的TD网络2级热

点基站,数据业务密度是市平均数据业务密度的1.57倍; 覆 盖 了 11 % 的 乡 镇 区 域 ; 这 些 覆 盖 区 域 集 中 了 17.24%的TD网络1级热点基站、 0%的TD网络2级热点基 站,数据业务密度是市平均数据业务密度的1.87倍。 2.4 TD-LTE规划仿真 仿真结果直接反应出基于TD布站情况TD-LTE性能指 标,对以后建站有一定意义。 RSRP : RS 信号的接收功率强度,该指标用于衡量 公共信道的覆盖情况,它也作为用户能否正常接入的判断 依据。 空载RS SINR:系统空载条件下,RS信号的SINR, 该指标用于衡量公共信道的覆盖情况,它也作为用户能否 正常接入的判断依据。 满载RS-SINR:系统满载条件下,RS信号的SINR, 该指标考虑的业务信道的干扰,代表了系统在满业务接入
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条件下的干扰情况。 上、下行小区平均边缘吞吐量:小区中 95% 的用户 能够达到的吞吐量称为小区边缘吞吐量,该指标为统计小 区仿真结果中所有小区的上、下行边缘吞吐量平均值。 2.4.1 F频段仿真结果——RSRP 主城区根据仿真结果,建设220个室外站点后,主城 区-100dBm以上比例为99.7%,达到LTE规划指标要求; 主城区内LTE平均站间距为340米,每平方公里站数为10 个,具体如图3所示:

图3 主城区F频段 RSRP仿真

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一般城区根据仿真结果,建设 104 个室外站点后, 主城区-100dBm以上比例为99.6%,达到LTE规划指标要 求;一般城区内 LTE 平均站间距为480米,每平方公里站 数为5个,具体如图4所示;

一般城区在 50% 加载条件下,根据仿真结果,建设 104个室外站点后,一般城区-3dB以上比例为97.4%,达 到 LTE 规划指标要求;一般城区内 LTE 平均站间距为 480 米,每平方公里站数为5个,具体如图7所示;

图4 一般城区F频段 RSRP仿真 县城根据仿真结果,建设 299 个室外站点后,主城 区-100dBm以上比例为96%,达到LTE规划指标要求;县 城内LTE平均站间距为500米,每平方公里站数为4.6个, 具体如图5所示;
运 营 与 应 用

图7 一般城区F频段 RS-SINR仿真 县城总面积在 50% 加载条件下,根据仿真结果,建 设299个室外站点后,县城-3dB以上比例为98.4%,达到 LTE规划指标要求;县城内LTE平均站间距为500米,每平 方公里站数为4.6个,具体如图8所示。

图5 县城F频段 RSRP仿真 2.4.2 F频段仿真结果——RS-SINR 主城区在50%加载条件下,根据仿真结果,建设220 个室外站点后,主城区-3dB以上比例为97%,达到LTE规 划指标要求;主城区内LTE 平均站间距为 340 米,每平方 公里站数为10个,具体如图6所示;

图8 县城F频段 RS-SINR仿真 2.4.3 D频段仿真结果——RSRP 主城区根据仿真结果建设264个室外站点,-100dBm 以上比例为 96.4% ,达到 LTE 规划指标要求;主城区内 LTE平均站间距为310米,每平方公里站数为12个,具体 如图9所示;

图6 主城区F频段 RS-SINR仿真

图9 主城区D频段 RSRP仿真

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一般城区根据仿真结果建设125个室外站点后, -100dBm以上比例为95.7%,达到LTE规划指标要求;一 般城区内 LTE 平均站间距为 440 米,每平方公里站数为 6 个,具体如图10所示;

一般城区在 50% 加载条件下,根据仿真结果,建设 125个室外站点后,主城区-3dB以上比例为96.6%,达到 LTE规划指标要求;一般城区内LTE平均站间距为440米, 每平方公里站数为6个,具体如图13所示;

图13 一般城区D频段 RS-SINR仿真 图10 一般城区D频段 RSRP仿真 县城总面积为67平方公里,根据仿真结果,建设359 个室外站点后,县城 -100dBm 以上比例为 95.1% ,达到 LTE规划指标要求;县城内LTE平均站间距为460米,每平 方公里站数为5.5个,具体如图11所示。 县城在50%加载条件下,根据仿真结果,建设359个 室外站点后,主城区-3dB以上比例为98.9%,达到LTE规 划指标要求;县城内LTE 平均站间距为460米,每平方公 里站数为5.5个,具体如图14所示。
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图14 县城D频段 RS-SINR仿真 图11 县城D频段 RSRP仿真 2.4.4 D频段仿真结果——RS-SINR 主城区在50%加载条件下,根据仿真结果,建设264 个室外站点后,主城区-3dB以上比例为95.9%,达到LTE 规划指标要求;主城区内 LTE 平均站间距为310米,每平 方公里站数为12个,具体如图12所示;

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结束语
规划是工程实施的指导以及基础,本次TD-LTE无线

网络规划从现网2、3G数据业务流量趋向以及判定准则得 出TD-LTE规划站点,然后分别在F和D频段进行指标的仿 真,最终结果也达到规划指标的要求。 参考文献
1 2 3 沈嘉. 3GPP长期演进(m)技术原理与系统设计2008. 汪静.下一代网络的移动胜管理技术研究[DI]. 华东师范人学, 2008. 官微, 段红光. LTE关键技术及其发展趋势分析[期刊论文]-电子 测试2009(5). (收稿日期:2012-12-24)

图12 主城区D频段 RS-SINR仿真
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