长春电信LTE无线网络规划研究与实践

安子岩

【摘要】 精准的LTE网络规划对于保证网络质量具有重要意义。本文以长春电信公司网络规划的具体实践为背景，深入研究了部分关键技术参数，并因地制宜地提出了开展好本地无线网络规划的具体方案。

【关键词】LTE FDD-LTE 网络规划 SINR

引言

2013年底，工业和信息化部正式颁发TD-LTE牌照。各运营商开始积极地准备LTE网络的部署。中国电信采用TD-LTE与FDD-LTE混合组网方式进行实验网建设，FDD-LTE网络规模占比700%，是部署的重点。长春电信在充分考虑到北方“小电信、大联通”的FDD-LTE竞争格局下，贴合市场特点和市场发展预期进行了网络规划。

一、网络规划原则

FDD-LTE网络属于同频组网，站内站间干扰大，由此要求LTE组网对天线的方位角和下倾角进行精确规划。在规划过程中，要求充分利用CDMA原有站址节省投资的原则，配合使用网络规划、优化工具，达到SINR（Signal toInterference plus Noise Ratio，信号与干扰加噪声比）、RSRP（Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率）、边缘速率等覆盖目标为目的，并实现RSRP、SINR最优化方案。在不断修正规划的同时，精确体现网络整体的问题区域，针对相应的阶段性仿真结论进行方位角、下倾角与发射功率的精细化调整。

二、网络性能预期目标

长春电信部署LTE网络实验网，是为用户提供4G高速数据业务服务体验，初步满足正式商用化的实际使用为目标。其主要性能指标为：

（1）在20MHz频谱带宽能够提供下行超过lOOMbps、上行超过50Mbps的峰值速率（2）改善小区边缘用户的性能，提高小区容量; （3）降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于lOOms;（4）能够为350Km/h高速移动用户提供>lOOkbps的接入服务;（5）支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25 MHz到20MHz多种带宽。其中后两项目标是非重点目标，仅在当前组网策略中提供参考意见。

三、网络规划实施方案

1、需求分析。根据长春市CDMA用户发展趋势及中国电信长春公司所占市场份额和市场发展预测。预计FDD-LTE牌照正式发放后年内发展量为：FDD-LTE手机终端用户数12万户，手机终端用户忙时前向RLP数据吞吐量（ 1032.97Mbps）、忙时RRC连接数（10.56万个）;同时发展TD-LTE数据卡用户4万户，忙时前向RLP数据吞吐量（ 3304.69Mbps）、忙时RRC连接数（2.64万个）。

2、传播模型测试和校正。无线传播模型的测试与校正同CDMA2000没有实质性的区别，本次网络规划中使用的Cost231-Hata模型公式为：

PassLoss=46.3+33.9*logf-1 3.82*loghh-a（hm）+（44.9-6.55*loghb）*logd+Cm

其中：天线挂高hb;移动台高度hm;地物修正因子Cm;市区：a（hm）=（1.llogfc-0.7）hm-1.56logfc+0.8

根据链路预算的结果，长春市密集城区下行路径损耗-126.46dBm，上行路径损耗-125.55dBm;一般城区下行路径损耗-131.85dBm，上行路径损耗一130.94dBm。

3、网络仿真。网络仿真对于LTE网络评估起到了不可忽视的作用，通过仿真软件结合长春市能够得到的最高精度数字地图，以网络规划中的标准工参为基础，导入精确的站点经纬度、方位角、下倾角、导频功率等参数。这些关键参数会影响网络仿真的RSRP、SINR以及边缘速率的结果，在仿真过程中结合长春市精细化校正的LTE无线信号的传播模型，输出真实的网络信号仿真渲染图。并利用各类别话务模型，包括行人、行车、火车、高铁等不同速度的传播模型来评估网络容量。不同厂商的仿真软件在实际应用中大同小异，使用不同的仿真软件输出的结果有一定的偏差，但不是影响规划仿真结论的主要因素。仿真关键参数分析如下：

在相同频谱资源的情况下网络的频谱效率是关注的技术要点。频谱效率的优劣直接受限于网络结构的合理性。为实现最优网络结构，网络结构要求接近于六边形蜂窝结构，站点高度、站间距与实际环境合理设定。在实际应用环境中，良好的用户体验往往由于用户终端下载速率高而获得。在站点充足的区域，导致用户体验差的绝大多数原因在于网络信号质量差，即所谓的SINR指标低，不同小区间的重叠覆盖度决定了SINR，网络规划中，下倾角、方位角导致小区网络重叠覆盖度高会导致SINR指标降低。追其本质原因在于：网络结构的不合理。诸如：站点选址问题偏差问题，天线挂高过高或过低问题，都会影响下倾角与方位角的规划值。

在规划方位角时，注意由于现网的站点不可能达到理论的蜂窝式布局，所以两个夹角不能达到理论的120度，这需要结合实际环境，比如高楼遮挡等情况对小区方位角进行精细化规划。当相邻小区夹角小于120度时，会导致小区间的重叠覆盖。必然要进一步调整下倾角或者发射功率，在实际站点实现最优方位角。按照这个原理，同站相邻小区方位角夹角控制在60度以上。

在规划下倾角时，可以通过站间距和站高来计算出下倾角取值范围，规则中考虑采用机械下倾加电下倾的策略来对下倾角进行调整。两种下倾角有不同的取值范围，规划取值也各有不同，对于机械下倾推荐最优的范围为0-8度，当机械下倾超过8度时，LTE网络波瓣容易发生畸变，导致信号扩散不可控制，影响周围站点信号质量。对于电下倾调整范围为0-10度，在网络初期阶段应尽可能调整机械下倾，超过机械下倾范围则用电下倾补充，这样有利于后期优化调整。如果站点的站高过高、站间距过近等特殊情况，则需要重新选址和调整站高。根据理论计算，天线垂直波瓣3dB宽度以外，即所谓的半功率角，天线增益迅速下降，覆盖变差;而下倾角规划要同时满足终端切换和避免干扰，由此最优下倾的定义：实现干扰和移动性能之间的最佳平衡，天线半功率角落地点应位于切换带边缘。

所以，为了保障LTE网络性能达到覆盖标准，需要在网络规划阶段即对网络结构、天馈参数实行精细化校正，同时指导工程建设环节选择合理的站址。本次规划经过反复五次仿真参数修正，最终确定了长春市城区内网络结构为：最佳天线挂高范围32米-45米;城区平均站间距380米，最大单向偏移距离76米。

4、网络规模确定。LTE网络规模不能根据3G网络模型经验进行预测。本次网络规划的网络规模主要参考了网络仿真的结果。将仿真的结果回溯对比市场发展预测，综合参考市场预测的发展规模、同时指引和参与承载网和核心网的规划。本次仿真后的最终的网络规模调整为稍大于市场预测规模，且考虑了年内公司整体经营战略政策上的再次扩大网络规模的可能性。最终确定的实验网目标为：密集城区和一般城区共计规划FDD-LTE宏基站约800站，同理规划了TDD-LTE宏基站约200站。根据实验网的实际体验式组网目的，本次规划未考虑室内分布系统、高速公路和高速铁路4G覆盖的问题。

5、站点勘测。站点实地勘测是网络规划中的关键一环。站点勘测的目的是反复校正仿真参数，需要重复闭环处理勘测的数据结果。其过程是：（1）仿真预测，输出预选结果;（2）实地勘测选择合适的建筑物或建设场地做为预选站;（3）根据预选站实地勘测记录的经纬度、天线预计挂高、周围新建高大建筑物、天线型号预选等内容进行修正;（4）再次仿真，输出结果;（5）分析实际预选站址带来的覆盖问题;（6）实地再勘测，提出解决方案。

6、编制无线网络规划报告。

四、结束语

根据实际测试数据反馈，在RSRP大于-80dbm，SINR大于25db以上时，FDD-LTE终端能够实现MIMO双通道并达到LTE的峰值速率，且LTE的下载速率和SINR成正比。在RSRP覆盖指标达到标准后，SINR的中高值比例越高，频谱利用率越高，下行速率随之提升。对于FDD-LTE网络来说，保证RSRP接收电平的连续覆盖，保证业务连续性和切换成功率，同时避免重叠覆盖导致的小区干扰的确是一个难题。因此，从网络规划开始就精细化考虑网络覆盖问题，对于有效地提升网络质量具有重要意义。

参 考 文 献[1]中国电信集团公司《TD-LTE混合组网研讨会专题材料》[2]中国电信集团公司《LTE试验网工程无线网主设备工程技术规范书》[3]胡涂林、徐景编著《3GPP LTE无线链路关键技术》，电子工业出版社，2008年