TD-LTE新建站站址规划研究

唐连雷 邱剑

【摘要】 为保证TD-LTE网络建成后的质量，需提前进行新建站站址规划的研究工作。本文通过分析TD-LTE覆盖性能和容量估算，依据链路预算的结果，充分考虑基站的有效覆盖范围，给出不同覆盖场景的站距建议值，并结合业务分布及现网站址资源情况，通过实地勘察评估建站环境和网络拓扑结构确定站址布局，为TD-LTE的站址规划提供参考。

【关键词】 TD-LTE 站址规划 链路预算 覆盖半径

The research about TD-LTE base station planning TANG Lian-Lei1，QIU Jian1 （1Jilin Jlu Communication Design Institute Co.， Ltd.， Changchun 130012）

Abstract In order to guarantee the quality after the completion of the TD-LTE network， the research work of the new base

station site planning should be carried out in advance. By analyzing the TD-LTE coverage performance and capacity estimation

，according to the results of the link budget and the full consideration to the effective coverage of the base station， this essay

gives a recommended value of a different coverage scene station appropriately. At the same time， combining the resources of the

business distribution and now web site， through field survey and assessment of site environment and network topology structure

to determine the site layout and to provide reference for the TD-LTE site planning.

Keywords coverage performance and capacity estimation， site layout， Simulation

一、引言

随着移动互联网业快速地发展，移动视频和高带宽数据业务呈现出爆炸式增长，市场对移动通信网络提出了更高的要求。TD-LTE网络是融合移动通信与互联网特点而开展的创新业务网络，主要满足高流量地区的中高速率数据服务。要部署建设TD-LTE网络，站址规划是LTE建网的必需环节，覆盖与容量的分析是站址规划的核心，链路预算是覆盖需求分析的基础，仿真优化是站址规划的补充，链路预算的准确性关系到TD-LTE网络的覆盖性能和建设成本。

二、 TD-LTE站址规划流程

总体流程图：

2.1需求分析

需求分析主要以业务需求为出发点，影响需求的关键因素主要包含业务发展、现网资源布局、经济和人口等方面。

以业务需求为导向，可将建设TD-LTE的城市宏站覆盖场景分为主城区、一般城区和郊区，主城区主要包括中心商务区、商业区、政务区、密集居民区等，一般城区包括普通商务区、商业区、低矮居民区、高校园区、科技园区、工业园区等，郊区包括景区、高速公路、隧道等。不同场景下TD-LTE基站的覆盖和容量的指标不尽相同，在规划初期，可以参考覆盖场景对规划区域进行划分。

2.2覆盖与容量估算

在确定了规划区域后，我们需要计算出满足覆盖需求的站点数量。根据覆盖估算的基站扇区数，采用仿真工具进行蒙特卡洛仿真，看是否存在容量受限，如果容量满足要求，则按照覆盖估算的结果进行规划，否则按照容量要求进行规划。

（1）覆盖估算

通过链路预算和校正后的传输模型，可以计算出每种覆盖场景下的小区覆盖半径。如表1所示：

比较上下行半径，取较小值作为实际小区的半径（链路预算完成），然后根据小区半径计算站点覆盖面积。

最后，所需站点数=规划目标区域面积/单基站覆盖面积。

（2）容量估算（此步在规划仿真中实施）

容量估算过程需要仿真工具的参与，通过系统仿真，得到小区边缘吞吐量和小区平均吞吐量。在同频网络、20MHz带宽、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256kbps/4Mbps，单小区上下行平均吞吐量达到4Mbps/22Mbps（业务子帧配比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512kbps/4Mbps，单小区上下行平均吞吐量达到8Mbps/20Mbps（业务子帧配比2：2，特殊子帧配比10：2：2）。

根据容量仿真结果，若小区边缘吞吐量和小区平均吞吐量不达标，则通过增加站点或者调整基站工参的方式对容量仿真进行优化，直至达到理想的效果。

2.3站址布局

在确定了站点规模后，由于TD-SCDMA网络CS64业务覆盖能力略强于LTE试验网要求的覆盖能力，因此可在TDSCDMA现网站点的基础上进行TD-LTE站点规划。对初步确定的站点，需通过现场勘察的方式进行可用性分析，确定覆盖区域内可用的共址站点和需新址新建的站点。对于初步选择的站址，从以下几个方面着手评估是否满足建站的要求：

（1）建站环境。1、天馈建设原则：原则上应尽可能采用独立天线系统，对于天面特别紧张或不具备实施条件的站点，可考虑更换为共TD-S天线方式，最好支持TDS/TDL两系统独立电子下倾角调整。 2、覆盖区域合理性：根据现场查勘结果，确定主覆盖区域的覆盖必要性，核实天线主瓣是否受到阻挡等3、天线隔离度要求：TD-LTE与异系统干扰是影响网络质量的关键因素之一，对通话质量、掉话、切换、拥塞以及网络的覆盖、容量等均有显著影响。在实际工程中，消除干扰的主要解决方式是保证天线安装位置满足隔离度要求。4、天面建设可行性：需要确认是否具有足够的天面安装空间，承重是否满足要求。

（2）网络拓扑结构。1、站间距。站间距必须保证在合理的范围内，站间距过小会造成重叠覆盖的干扰，站间距过大会影响信号的切换以及边缘覆盖的强度。2、下倾角。按照原则，电子下倾角和机械下倾角之和不能超过15度。3、站高。站高对覆盖影响很大，也很难整治，控制好初始站高，避免网络不断建设后出现过多高站，网络规划阶段理想站高建议在20～40米之间。

综上所述，站点是否可用，需根据建站环境和网络拓扑结构等方面综合确定。尤其需要控制好合适的站间距和站高，避免出现重叠覆盖和强干扰。

2.4仿真调整

此步骤在于优化网络规划的站址结构，确保合理站高、站间距、下倾角、方向角等。针对特定地市的不同覆盖场景，我们首先采用校正后的传播模型对初步筛选的站点进行仿真，通过闭环优化调整，直到规划结果满足各项指标要求。TD-LTE覆盖指标如下：（1）RSRP。大于95%的面积内，主城区达到-100dBm以上，一般城区达到-103dBm以上。（2）SINR。50%加载条件下，大于-3dB的面积比例大于95%。（3）蒙特卡洛仿真。具体指标参考容量估算部分。

三、TD-LTE站址规划案例

本文以绵阳移动TD-LTE一期站址规划为案例，详细分析TD-LTE的站址规划流程。

3.1城市概况

绵阳市是四川省区域中心城市、四川省第二大城市，是我国重要的国防科研和电子工业生产基地，是国务院批准建设的中国唯一的科技城，而且是全国“三网融合”首批试点城市。绵阳市总面积20249.45平方公里，常住人口约461万，城镇人口184万。

3.2本期基站布站思路

通过链路预算和校正后的传输模型，可以得到主城区和一般城区的参考链路预算半径，然后采用三扇区站址覆盖思路，计算单站覆盖面积，进一步得出初步规划的基站数。通过计算，主城区链路预算半径为354米，一般城区链路预算半径为409米，初步规划主城区建设591个站点，一般城区建设70个站点。然后选取合适的室外宏站布点，优先考虑与规划区内现有TD基站共址建设。为了使后期TD-LTE网络拓扑结构合理，需要通过现场查勘和干扰排查等手段来修正规划区内现有TD网络拓扑结构，过滤不合理TD站点；通过采用规划区内独立GSM物理站址来补充现有网络覆盖的共址需求；若通过初步仿真等手段分析，网络覆盖仍不能达到要求时，将考虑新建站址来满足网络覆盖需求。

3.3仿真软件配置

仿真软件主要参数设置如下：

（1）时隙配比：D频段时隙配比：2：2。（2）CFI配置：CFI表示PDCCH在单RB内占用的OFDMA符号数，可配置为0，1，2，3。目前配置为3，即占用3个OFDMA符号。（3）小区下行总功率：单天线功率：5W；小区下行总功率：40W；EPRE发射功率为：12.2dBm。（4）IOT配置（上行低噪抬升）：设置为25dB，若优化规划仿真后，上行吞吐量依然不达标，可适当提高该指标至30或者35dB。（5）特殊子帧配比：D频段特殊子帧配比：10：2：2。（6）小区负荷：小区上行负荷：50%；小区下行负荷：50%。（7）噪声系数：基站噪声系数3dB。（8）频率配置：20M，2590MHz-2610MHz。

3.4覆盖和容量仿真

本次綿阳市规划区内初步规划661个基站，仿真面积为74.5297平方公里。其中主城区规划591个站点，覆盖面积64.3398平方公里；一般城区规划70个站点，覆盖面积10.1899平方公里，这些站点都是通过实地勘察筛选出来的站点。仿真结果截图如下（仿真指标不达标），如图表1所示。

由仿真截图我们可以明显看出很多地方存在弱覆盖。通过对工参调整和新增站点后的数据进行仿真（其中主城区新增站点25个站点，一般城区新增7个站点），我们得到如下仿真结果截图（仿真指标达标），如图表2所示。

通常情况下，如果SINR指标达标，则蒙特卡洛容量仿真也同样达标。站址调整之后的蒙特卡洛仿真结果截图（达标），如图表3所示。因此本次绵阳移动TD-LTE一期站址规划达到要求，能够指导后续工程建设。

四、总结

TD-LTE是中国提出的一个具有自主知识产权的第四代移动通信标准。TD-LTE无线网新建站站址规划直接影响着无线网络的质量以及后期工程建设工作的开展。通过本次TD-LTE站址规划流程的研究，在仿真软件的辅助下，可以很好反映各个覆盖场景下TD-LTE无线信号的传播特性，对后期无线规划具有非常重要的意义。

参 考 文 献

[1] TD-LTE无线网络规划关键技术研究[J].南京邮电大学.2012

[2] LTE系统链路预算分析[J]. 广东通信技术， 2012

[3] 3GPPLTE部分关键技术研究及系统级仿真实验[D].武汉理工大学，2008