跨频共站升级LTE FDD网络天线下倾角优化策略分析

赵勇+谢伟良+杨峰义

【摘 要】

在800MHz频段现有CDMA网络共站升级2.1GHz频段LTE FDD网络。以密集市区站间距500m场景为例，首先分析2.1GHz频段天线下倾角对LTE FDD网络覆盖性能和容量性能的影响，给出相应的最优天线下倾角配置原则；然后通过与800MHz频段网络最优天线下倾角进行比较，给出跨频共站升级方案天线下倾角的优化策略。跨频共站升级LTE FDD网络方案天线下倾角优化策略的研究，可为4G网络的升级与部署提供可靠的参考数据。

【关键词】

LTE FDD 跨频 天线下倾角 网络优化

1 引言

中国电信CDMA网络当前部署在800MHz频段。从目前频谱使用情况来看，中国电信未来向LTE网络演进时可能在2.1GHz频段部署LTE FDD网络，此时将面临跨频组网的挑战。同时，为了充分利用站址资源，选择在现有CDMA网络站址共站升级LTE网络是运营商首选的升级方案。

中国电信CDMA网络经过多年的优化工作，目前的网络性能处于较好的水平。对于共站新建的LTE网络来说，尽管LTE网络天线的方位角可以参考CDMA网络来进行配置，但是工作在2.1GHz频段的LTE FDD网络天线下倾角是否可以参照800MHz频段的CDMA网络进行配置，以及如何进行配置，都需要进一步研究。

本文将通过网络系统仿真的方法，以ISD（Inter Site Distance，站间距）500m密集市区场景为例，分析2.1GHz频段不同天线下倾角对LTE FDD网络覆盖性能与容量性能的影响，从而给出2.1GHz频段的最优天线下倾角；再通过对比分析800MHz频段相同场景的最优天线下倾角，给出天线下倾角的优化策略。

2 系统仿真参数假设

结合3GPP标准以及网络实际情况，系统仿真参数假设如表1所示。

由表1可见，与2.1GHz频段相比，800MHz频段系统仿真参数的主要差异体现在信道模型和室内穿透损耗上。

3 2.1GHz频段LTE FDD网络最优天线

下倾角分析

下面将分别从网络覆盖性能和容量性能这两个角度来分析天线下倾角的影响。

3.1 网络覆盖性能分析

采用下行链路参考信号RSRP（参考信号接收功率）和RS SINR（公共参考信号信干噪比）作为评估网络覆盖性能的分析指标，并分别以RSRP>-110dBm和RS SINR>-3dB作为评判标准。

图1、图2分别给出了在不同天线下倾角配置情况下行链路参考信号RSRP和RS SINR的仿真结果。

根据对仿真结果的分析，随着天线下倾角的增大，下行链路参考信号RSRP性能逐步恶化，但恶化幅度较小；而RS SINR性能逐步改善，且除了9度天线下倾角下行链路RS SINR性能略低外，其余天线下倾角之间的RS SINR性能基本一致。

为了获取相对较好的网络覆盖性能，建议选择10度天线下倾角。

3.2 网络容量性能

分析

采用上下行链路的扇区平均吞吐量和边缘用户吞吐量作为评估网络容量性能的分析指标。

图3、图4分别给出了在不同天线下倾角配置情况下行链路和上行链路归一化扇区平均吞吐量及边缘用户吞吐量的仿真结果。

根据对仿真结果的分析，当下倾角为10度时，网络上下行链路的容量性能最优。

3.3 小结

在密集市区ISD500m场景，结合对LTE FDD网络覆盖性能和容量性能的分析，2.1GHz频段最优天线下倾角为10度。

4 跨频共站升级天线下

倾角优化策略分析

跨频共站场景天线下倾角优化策略的分析，是研究跨频场景下天线下倾角的相对变化。通过对800MHz频段网络最优天线下倾角的研究，并与2.1GHz频段相比较，总结出2.1GHz频段LTE FDD网络天线下倾角优化策略。

800MHz频段最优天线下倾角的分析方法与2.1GHz频段相同。

4.1 网络覆盖性能分析

图5、图6分别给出了下行链路参考信号RSRP和RS SINR的仿真结果。

为了获取相对较好的网络覆盖性能，建议选择13度天线下倾角。

4.2 网络容量性能分析

图7、图8分别给出了下行链路和上行链路归一化扇区平均吞吐量及边缘用户吞吐量的仿真结果。

根据对仿真结果的分析，当下倾角为13度时，网络上下行链路的容量性能最优。

4.3 天线下倾角优化策略分析

在密集市区ISD500m场景，结合对LTE FDD网络覆盖性能和容量性能的分析，800MHz频段最优天线下倾角为13度；而相同场景2.1GHz频段最优天线下倾角为10度，相对于800MHz频段减小了3度。

由于共站升级LTE FDD网络方案天线下倾角的优化策略是研究跨频场景天线下倾角的相对变化，与何种网络场景无关，因此对于上述密集市区ISD500m场景的天线下倾角优化策略，同样适用于其他场景。

5 结论

本文以密集市区

ISD500m场景为例，通过系统仿真的方法，分析天线下倾角对网络覆盖性能和容量性能的影响，给出跨频共站升级LTE FDD网络方案天线下倾角的优化策略。研究表明，在跨频共站升级建设LTE FDD网络方案中，为了获取最优的网络覆盖性能与容量性能，相对于CDMA网络天线下倾角，LTE FDD网络天线下倾角应减小3度。

参考文献：

[1] 肖开宏. LTE无线网

络规划与设计[M].

北京： 人民邮电出

版社， 2012.

[2] 戴源，朱晨鸣，王强，等. TD-LTE无线网络规划与设计[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2012.

[3] 杨峰义. LTE/LTE-Advanced无线宽带技术[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2012.

[4] 3GPP TR 36.814. Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA）； Further advancements for E-UTRA physical layer aspects（Release 9）[S]. 2010.

[5] 3GPP TR 36.913. Requirements for further advancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA） （LTE-Advanced） （Release 9）[S]. 2010.

作者简介

赵勇：工学硕士毕业于北京理工大学，现任职于中国电信股份有限公司技术创新中心，主要从事LTE无线网络组网技术、网络规划与优化技术的研究工作。

谢伟良：高级工程师，博士毕业于北京大学，现任职于中国电信股份有限公司技术创新中心，主要从事LTE无线网络组网技术以及天线技术的研究工作。

杨峰义：教授级高工，现任中国电信股份有限公司技术创新中心副主任，中国通信标准化协会无线技术委员会副主席，中国通信学会无线及移动通信委员会委员，目前主要研究方向为移动通信技术与业务应用。先后主持或参与了十余项国家、部级重大科研项目，并获得多个奖项。

【摘 要】

在800MHz频段现有CDMA网络共站升级2.1GHz频段LTE FDD网络。以密集市区站间距500m场景为例，首先分析2.1GHz频段天线下倾角对LTE FDD网络覆盖性能和容量性能的影响，给出相应的最优天线下倾角配置原则；然后通过与800MHz频段网络最优天线下倾角进行比较，给出跨频共站升级方案天线下倾角的优化策略。跨频共站升级LTE FDD网络方案天线下倾角优化策略的研究，可为4G网络的升级与部署提供可靠的参考数据。

【关键词】

LTE FDD 跨频 天线下倾角 网络优化

1 引言

中国电信CDMA网络当前部署在800MHz频段。从目前频谱使用情况来看，中国电信未来向LTE网络演进时可能在2.1GHz频段部署LTE FDD网络，此时将面临跨频组网的挑战。同时，为了充分利用站址资源，选择在现有CDMA网络站址共站升级LTE网络是运营商首选的升级方案。

中国电信CDMA网络经过多年的优化工作，目前的网络性能处于较好的水平。对于共站新建的LTE网络来说，尽管LTE网络天线的方位角可以参考CDMA网络来进行配置，但是工作在2.1GHz频段的LTE FDD网络天线下倾角是否可以参照800MHz频段的CDMA网络进行配置，以及如何进行配置，都需要进一步研究。

本文将通过网络系统仿真的方法，以ISD（Inter Site Distance，站间距）500m密集市区场景为例，分析2.1GHz频段不同天线下倾角对LTE FDD网络覆盖性能与容量性能的影响，从而给出2.1GHz频段的最优天线下倾角；再通过对比分析800MHz频段相同场景的最优天线下倾角，给出天线下倾角的优化策略。

2 系统仿真参数假设

结合3GPP标准以及网络实际情况，系统仿真参数假设如表1所示。

由表1可见，与2.1GHz频段相比，800MHz频段系统仿真参数的主要差异体现在信道模型和室内穿透损耗上。

3 2.1GHz频段LTE FDD网络最优天线

下倾角分析

下面将分别从网络覆盖性能和容量性能这两个角度来分析天线下倾角的影响。

3.1 网络覆盖性能分析

采用下行链路参考信号RSRP（参考信号接收功率）和RS SINR（公共参考信号信干噪比）作为评估网络覆盖性能的分析指标，并分别以RSRP>-110dBm和RS SINR>-3dB作为评判标准。

图1、图2分别给出了在不同天线下倾角配置情况下行链路参考信号RSRP和RS SINR的仿真结果。

根据对仿真结果的分析，随着天线下倾角的增大，下行链路参考信号RSRP性能逐步恶化，但恶化幅度较小；而RS SINR性能逐步改善，且除了9度天线下倾角下行链路RS SINR性能略低外，其余天线下倾角之间的RS SINR性能基本一致。

为了获取相对较好的网络覆盖性能，建议选择10度天线下倾角。

3.2 网络容量性能

分析

采用上下行链路的扇区平均吞吐量和边缘用户吞吐量作为评估网络容量性能的分析指标。

图3、图4分别给出了在不同天线下倾角配置情况下行链路和上行链路归一化扇区平均吞吐量及边缘用户吞吐量的仿真结果。

根据对仿真结果的分析，当下倾角为10度时，网络上下行链路的容量性能最优。

3.3 小结

在密集市区ISD500m场景，结合对LTE FDD网络覆盖性能和容量性能的分析，2.1GHz频段最优天线下倾角为10度。

4 跨频共站升级天线下

倾角优化策略分析

跨频共站场景天线下倾角优化策略的分析，是研究跨频场景下天线下倾角的相对变化。通过对800MHz频段网络最优天线下倾角的研究，并与2.1GHz频段相比较，总结出2.1GHz频段LTE FDD网络天线下倾角优化策略。

800MHz频段最优天线下倾角的分析方法与2.1GHz频段相同。

4.1 网络覆盖性能分析

图5、图6分别给出了下行链路参考信号RSRP和RS SINR的仿真结果。

为了获取相对较好的网络覆盖性能，建议选择13度天线下倾角。

4.2 网络容量性能分析

图7、图8分别给出了下行链路和上行链路归一化扇区平均吞吐量及边缘用户吞吐量的仿真结果。

根据对仿真结果的分析，当下倾角为13度时，网络上下行链路的容量性能最优。

4.3 天线下倾角优化策略分析

在密集市区ISD500m场景，结合对LTE FDD网络覆盖性能和容量性能的分析，800MHz频段最优天线下倾角为13度；而相同场景2.1GHz频段最优天线下倾角为10度，相对于800MHz频段减小了3度。

由于共站升级LTE FDD网络方案天线下倾角的优化策略是研究跨频场景天线下倾角的相对变化，与何种网络场景无关，因此对于上述密集市区ISD500m场景的天线下倾角优化策略，同样适用于其他场景。

5 结论

本文以密集市区

ISD500m场景为例，通过系统仿真的方法，分析天线下倾角对网络覆盖性能和容量性能的影响，给出跨频共站升级LTE FDD网络方案天线下倾角的优化策略。研究表明，在跨频共站升级建设LTE FDD网络方案中，为了获取最优的网络覆盖性能与容量性能，相对于CDMA网络天线下倾角，LTE FDD网络天线下倾角应减小3度。

参考文献：

[1] 肖开宏. LTE无线网

络规划与设计[M].

北京： 人民邮电出

版社， 2012.

[2] 戴源，朱晨鸣，王强，等. TD-LTE无线网络规划与设计[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2012.

[3] 杨峰义. LTE/LTE-Advanced无线宽带技术[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2012.

[4] 3GPP TR 36.814. Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA）； Further advancements for E-UTRA physical layer aspects（Release 9）[S]. 2010.

[5] 3GPP TR 36.913. Requirements for further advancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA） （LTE-Advanced） （Release 9）[S]. 2010.

作者简介

赵勇：工学硕士毕业于北京理工大学，现任职于中国电信股份有限公司技术创新中心，主要从事LTE无线网络组网技术、网络规划与优化技术的研究工作。

谢伟良：高级工程师，博士毕业于北京大学，现任职于中国电信股份有限公司技术创新中心，主要从事LTE无线网络组网技术以及天线技术的研究工作。

杨峰义：教授级高工，现任中国电信股份有限公司技术创新中心副主任，中国通信标准化协会无线技术委员会副主席，中国通信学会无线及移动通信委员会委员，目前主要研究方向为移动通信技术与业务应用。先后主持或参与了十余项国家、部级重大科研项目，并获得多个奖项。

【摘 要】

在800MHz频段现有CDMA网络共站升级2.1GHz频段LTE FDD网络。以密集市区站间距500m场景为例，首先分析2.1GHz频段天线下倾角对LTE FDD网络覆盖性能和容量性能的影响，给出相应的最优天线下倾角配置原则；然后通过与800MHz频段网络最优天线下倾角进行比较，给出跨频共站升级方案天线下倾角的优化策略。跨频共站升级LTE FDD网络方案天线下倾角优化策略的研究，可为4G网络的升级与部署提供可靠的参考数据。

【关键词】

LTE FDD 跨频 天线下倾角 网络优化

1 引言

中国电信CDMA网络当前部署在800MHz频段。从目前频谱使用情况来看，中国电信未来向LTE网络演进时可能在2.1GHz频段部署LTE FDD网络，此时将面临跨频组网的挑战。同时，为了充分利用站址资源，选择在现有CDMA网络站址共站升级LTE网络是运营商首选的升级方案。

中国电信CDMA网络经过多年的优化工作，目前的网络性能处于较好的水平。对于共站新建的LTE网络来说，尽管LTE网络天线的方位角可以参考CDMA网络来进行配置，但是工作在2.1GHz频段的LTE FDD网络天线下倾角是否可以参照800MHz频段的CDMA网络进行配置，以及如何进行配置，都需要进一步研究。

本文将通过网络系统仿真的方法，以ISD（Inter Site Distance，站间距）500m密集市区场景为例，分析2.1GHz频段不同天线下倾角对LTE FDD网络覆盖性能与容量性能的影响，从而给出2.1GHz频段的最优天线下倾角；再通过对比分析800MHz频段相同场景的最优天线下倾角，给出天线下倾角的优化策略。

2 系统仿真参数假设

结合3GPP标准以及网络实际情况，系统仿真参数假设如表1所示。

由表1可见，与2.1GHz频段相比，800MHz频段系统仿真参数的主要差异体现在信道模型和室内穿透损耗上。

3 2.1GHz频段LTE FDD网络最优天线

下倾角分析

下面将分别从网络覆盖性能和容量性能这两个角度来分析天线下倾角的影响。

3.1 网络覆盖性能分析

采用下行链路参考信号RSRP（参考信号接收功率）和RS SINR（公共参考信号信干噪比）作为评估网络覆盖性能的分析指标，并分别以RSRP>-110dBm和RS SINR>-3dB作为评判标准。

图1、图2分别给出了在不同天线下倾角配置情况下行链路参考信号RSRP和RS SINR的仿真结果。

根据对仿真结果的分析，随着天线下倾角的增大，下行链路参考信号RSRP性能逐步恶化，但恶化幅度较小；而RS SINR性能逐步改善，且除了9度天线下倾角下行链路RS SINR性能略低外，其余天线下倾角之间的RS SINR性能基本一致。

为了获取相对较好的网络覆盖性能，建议选择10度天线下倾角。

3.2 网络容量性能

分析

采用上下行链路的扇区平均吞吐量和边缘用户吞吐量作为评估网络容量性能的分析指标。

图3、图4分别给出了在不同天线下倾角配置情况下行链路和上行链路归一化扇区平均吞吐量及边缘用户吞吐量的仿真结果。

根据对仿真结果的分析，当下倾角为10度时，网络上下行链路的容量性能最优。

3.3 小结

在密集市区ISD500m场景，结合对LTE FDD网络覆盖性能和容量性能的分析，2.1GHz频段最优天线下倾角为10度。

4 跨频共站升级天线下

倾角优化策略分析

跨频共站场景天线下倾角优化策略的分析，是研究跨频场景下天线下倾角的相对变化。通过对800MHz频段网络最优天线下倾角的研究，并与2.1GHz频段相比较，总结出2.1GHz频段LTE FDD网络天线下倾角优化策略。

800MHz频段最优天线下倾角的分析方法与2.1GHz频段相同。

4.1 网络覆盖性能分析

图5、图6分别给出了下行链路参考信号RSRP和RS SINR的仿真结果。

为了获取相对较好的网络覆盖性能，建议选择13度天线下倾角。

4.2 网络容量性能分析

图7、图8分别给出了下行链路和上行链路归一化扇区平均吞吐量及边缘用户吞吐量的仿真结果。

根据对仿真结果的分析，当下倾角为13度时，网络上下行链路的容量性能最优。

4.3 天线下倾角优化策略分析

在密集市区ISD500m场景，结合对LTE FDD网络覆盖性能和容量性能的分析，800MHz频段最优天线下倾角为13度；而相同场景2.1GHz频段最优天线下倾角为10度，相对于800MHz频段减小了3度。

由于共站升级LTE FDD网络方案天线下倾角的优化策略是研究跨频场景天线下倾角的相对变化，与何种网络场景无关，因此对于上述密集市区ISD500m场景的天线下倾角优化策略，同样适用于其他场景。

5 结论

本文以密集市区

ISD500m场景为例，通过系统仿真的方法，分析天线下倾角对网络覆盖性能和容量性能的影响，给出跨频共站升级LTE FDD网络方案天线下倾角的优化策略。研究表明，在跨频共站升级建设LTE FDD网络方案中，为了获取最优的网络覆盖性能与容量性能，相对于CDMA网络天线下倾角，LTE FDD网络天线下倾角应减小3度。

参考文献：

[1] 肖开宏. LTE无线网

络规划与设计[M].

北京： 人民邮电出

版社， 2012.

[2] 戴源，朱晨鸣，王强，等. TD-LTE无线网络规划与设计[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2012.

[3] 杨峰义. LTE/LTE-Advanced无线宽带技术[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2012.

[4] 3GPP TR 36.814. Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA）； Further advancements for E-UTRA physical layer aspects（Release 9）[S]. 2010.

[5] 3GPP TR 36.913. Requirements for further advancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA） （LTE-Advanced） （Release 9）[S]. 2010.

作者简介

赵勇：工学硕士毕业于北京理工大学，现任职于中国电信股份有限公司技术创新中心，主要从事LTE无线网络组网技术、网络规划与优化技术的研究工作。

谢伟良：高级工程师，博士毕业于北京大学，现任职于中国电信股份有限公司技术创新中心，主要从事LTE无线网络组网技术以及天线技术的研究工作。

杨峰义：教授级高工，现任中国电信股份有限公司技术创新中心副主任，中国通信标准化协会无线技术委员会副主席，中国通信学会无线及移动通信委员会委员，目前主要研究方向为移动通信技术与业务应用。先后主持或参与了十余项国家、部级重大科研项目，并获得多个奖项。