TD-LTE（D+F）双层组网策略研究

2015-04-13王希

移动通信 2015年21期

关键词：现网门限双层

王希

（中国移动通信集团福建有限公司，福建福州 350001）

1 引言

在当前多网并存的网络环境下，LTE建设面临着频谱资源受限、全球频谱资源碎片化和紧缺等严峻形势。灵活地进行D/F频段的网络部署，有策略地分阶段、按不同侧重点来进行混合部署方可有效地化解这些难题，从而建设一个优秀可靠的TD-LTE网络。

本文从D/F频段的性能特点出发，针对目前D频段连续覆盖情况下F频段应用的一系列问题开展研究。基于福建泉州现网研究和测试结果总结出LTE网络中D/F频段间的协同策略和优化方法。

2 双层网组网策略

LTE用户的吞吐率更大程度上取决于SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio，信噪比）而不是RSRP（Reference Signal Receiving Power，信号强度），仅有更大的RSRP并不能带来更好的用户体验，而SINR的提升却能带来吞吐率的大幅度提高。SINR会受到诸多因素的影响，例如由重叠覆盖带来的系统间干扰、移动负载变化以及外部干扰等，为了最大限度地释放TDLTE网络的潜力，更适合的选择是在城市地区部署D频段，在覆盖受限的地区部署F频段。

当前全国多个城市LTE网络已经完成了D频段同频组网连续覆盖，但存在局部区域深度覆盖不足的问题，严重影响LTE网络的用户感知质量。理论上，在自由空间传播模型下，F频段传播损耗较D频段小2.7dB，在室内的深度覆盖上则优势更大，实测在室内环境下F频段损耗比D频段小5dB～9dB。因此D+F双层组网可以作为厚度及深度覆盖较好的选择方案，同时也可为将来载波聚合做好准备。

3 双层网需求分析方法

3.1 需求评估方法

福建现网已经建成D频段连续覆盖网络，现阶段F频段主要用来进行深度覆盖补点，在建设中主要是针对深度覆盖的需求来进行D+F双层网补点，并在实际规划中提出“二维四象法”模型。

“二维”是指通过MR采样点分布和4G流量回流比例两个维度将现网站点划分为四个象限进行双层网部署的评估，具体如图1所示。

其中，针对不同象限的小区双层网建设需求评估结果如表1所示：

表1 双层网建设需求评估

3.2 “二维四象法”实施办法

基于测试的结论，采用商用终端F 频段在室内RSRP整体比D频段好10.58dB。通过前台测试及后台信令跟踪验证确认RSRP≥-130dBm时终端能正常上报MR数据，网络侧能正常接收MR数据，低于-130dBm时终端容易脱网。

图1 双层网建设场景划分

为保证MR数据采集的准确性和有效性，采集前需要根据D/F频段的覆盖差异进行相关的准备工作：

◆通过前台测试及后台信令跟踪验证确认RSRP≥ -130dBm时终端能正常上报MR数据，网络侧能正常接收MR数据，低于-130dBm时终端容易脱网，将小区的最小接收电平（Sel_Qrxlevmin）设置为-140dBm；

◆设置4G小区到2G小区的盲重定向A2（40）门限为-130dBm，4G小区到2G小区的重选（高到低重选）的服务小区低门限为-130dBm，关闭4G小区到3G小区的重选和盲重定向。

完成以上准备工作后，采集得到的建设需求数据如图2所示。

4 双层网参数策略研究

4.1 双层网参数优化总体思路

双层网的参数策略包含空闲态的重选和连接态的切换，在进行参数优化时遵循以下几方面的原则：

◆切换与重选在优先级的使用上保持统一，比如要求重选时不区分优先级，只看信号强度相对高低，切换中则采用A3事件。如果重选时区分优先级，需要同时考虑驻留频点小区信号强度和目标频点小区信号强度，切换中则采用A5事件；

◆切换参数的设置与重选参数有一定的延续性，以上两点的使用可以达到用户在连接态时的分布比例与空闲态基本一致的效果，并降低用户空闲态驻留小区和连接态服务小区不一致的比例。否则用户可能刚进入连接态，即触发切换，这样可以更好地控制两网吸纳的用户数，并减少不必要的切换。

图2 建设需求数据采集

4.2 现网参数优化策略

福建现网室外基本为D频段连续覆盖，F站点插花进行深度覆盖，在双层网覆盖区域仍采用以前的单层网组网参数已不合适，需要进行D+F双层重选及切换参数策略优化。

通过空闲态的重选参数和连接态的切换参数来控制D/F频段的协同，在参数设置中需要比较两个频段单层网络的覆盖差异，通过参数设置来达到理想的分担效果。

（1）空闲态下的D/F重选参数策略

◆现网宏站D频段已经形成连续覆盖，因此D频段优先级高于F频段，鼓励终端优先占用D频段；

◆为保证用户发起业务后不立即触发切换，切换事件及参数配置与重选参数保持一定的继承性，重选参数的设置参考切换参数；

◆为避免乒乓重选，高优先级高门限与低优先级低门限相差4dB，同优先级的重选迟滞设为4dB。

（2）连接态下D/F切换参数策略

◆当前的测量控制门限以及切换判决门限均是基于RSRP，优化中针对网络中的D/F频段的实际覆盖差异，由用户的RSRP分布比例来对双层网切换门限进行定标；

◆为保证用户发起业务后不立即触发切换，切换事件及参数配置与重选参数保持一定的继承性；

◆为节省终端功耗，且避免频繁出现启动或停止异频测量，将A 1 门限设置为较A 2 高3dB；

◆同频段内和同优先级采用A 3 事件，如D 1 和D 2 采用A3，E1和E2采用A3；

◆对于A 1、A 2、A 4 或A 5事件，为便于后台设置以及前台分析，事件触发迟滞统一设为0dB；异频邻区频率的特定频率偏值及异频邻区的特定小区偏值也统一设为0dB。

5 现网参数优化验证

5.1 测试环境

在清濛德泰路九牧王区工业区选择5个连片覆盖站点，F频段小区通过板件升级开通。调整F小区的工参使之与D小区的工参保持一致，同时调整D频段对应扇区功率与F频段的扇区功率一致。

5.2 测试方法

测试方法分为以下步骤：

◆主测连片D/F频段小区开启，周围邻小区D/F频段连续覆盖；

◆对单F和单D小区进行拉网测试。空扰情况下，一部LTE终端锁频工作在F频段，之后锁频工作在D频段，最后进行FTP下载业务。以指定车速（中速）遍历测试区域80%以上道路；

◆统计数据得出单F和单D小区RSRP的CDF图，得出D/F频段按比例设计的参数配置；

◆设置切换策略为D 高优先级，切换D->F 采用A2+A5事件，F->D采用A2+A4事件，终端做下行FTP业务；

◆在选取区域进行遍历测试，测试路线应尽量最大限度遍历主测F小区和D频段其他小区，保证终端跨越主测小区的切换次数为10次以上；

◆设置空闲态下的D/F重选驻留准则：采用R准则，重复前两个步骤。

5.3 D/F频段覆盖差异对比

对实际环境下D/F频段单网的覆盖差异情况进行分析，从而作为D+F双层组网相关参数设置的参考。测试结果如表2所示：

表2 D/F覆盖测试结果

清濛德泰路九牧王工业区域单F与单D基础网的基本测试情况：测试区域F频段覆盖优于D频段覆盖，F频段整体平均RSRP比D频段强约7dB；F频段SINR比D频段稍差1.77dB；因F频段仅配置10MHz带宽，下载速率低于D频段。

5.4 实验参数定标

基于D/F频段覆盖差异对双层网参数进行定标，在现网中开展4种参数组合实验，对比优化效果如表3所示。

5.5 测试结果

不同参数组合现网测试结果如表4所示。

从表4可知，D+F双层组网在室外信号连续覆盖的情况下，通过不同切换参数策略的配置，可以灵活控制用户在D频段或F频段的占用比例。从吞吐率上看，受F频段10MHz带宽影响，随着终端占用F频段比例提升，下载速率呈现下滑趋势。

另一方面，从测试的结果来看，分频段的RSRPCDF数据对参数门限的设置具有指导意义，现网验证中均达到了策略预期目标。

5.6 网管KPI指标对比

从网管指标来看，不论采取何种策略，RRC建立请求次数、E-RAB建立请求次数以及流量均有大幅的增长。不同的策略对应了D和F双层网络之间的切换、重选门限，说明在当前业务负荷较低的情况下，D和F双层网络的门限设置对D和F之间流量的分布影响巨大。各地市可根据现网不同的需求采取不同的参数策略。后续业务量有较大增长后，可以通过载波间负荷均衡来实现D和F之间的流量均衡。

6 结束语

在当前D 频段网络已基本形成连续覆盖的情况下，充分利用F频段的无线传播性能差异，可以有效弥补D频段信号对现网深度覆盖不足的短板，此种建设方式将是现阶段网络建设的一种常见模式。福建移动在泉州开展了D+F双层组网的建设和优化研究工作，通过多场景和多维度的实验和分析，总结出以下经验可供D+F双层网部署和优化进行参考：

（1）D+F覆盖能力差异方面

D频段的传播损耗大于F频段，室外情况下频段间损耗相差达7dB左右，随着终端移动至室内，由于无线环境发生变化，D频段的无线损耗加快，室内频段间的损耗差值增加到10dB左右，部分商用终端损耗差值甚至达到13dB。因此在室内深度覆盖上，F频段较D频段有比较明显的优势。

（2）D+F双层网参数策略方面

可以通过控制不同频段优先的切换策略配置来控制D/F频段的用户比例。在F弱场F频段做深度覆盖的情况下，选择D频段优先策略可以更好地发挥F频段在深度覆盖方面的优势。在当前F频段只有10MHz带宽的前提下，可以通过参数优化使好点的用户占用D频段，差点的用户占用F频段，同时在不影响TD-SCDMA网络的前提下，验证F频段特殊子帧配比（9:3:2）可以弥补下载速率低的问题。

（3）D+F双层网建设方面

现阶段下D+F双层网建设还处于深度覆盖补点建设需求阶段，现网建设中可以采用“二维四象法”进行站点部署评估，提高规划的准确度。

从TD-SCDMA系统覆盖现状来看，基于当前共站址资源上，TD-LTE D频段组网难以实现有效的深度覆盖。D+F双层组网利用频段间损耗差异，有利于提高深度覆盖质量，但难以解决所有场景，尤其是建筑物

密集、话务密度高场景的深度覆盖问题，还是得通过新增室分、设备拉远、Femtocell引入等手段来实现多层次的深度覆盖解决方案。