基于PLANET的TD-LTE无线网络优化设计

樊　迪

(沈阳工程学院 自动化学院，辽宁 沈阳 110136)



基于PLANET的TD-LTE无线网络优化设计

樊迪

(沈阳工程学院 自动化学院，辽宁 沈阳 110136)

对LTE天线容易导致旁瓣及后瓣自干扰问题的背景和原因进行分析，探讨了现有解决方案，并提出了应用大下倾角电调天线及巧妙利用建筑物之间遮挡的解决方案，并对方案进行了详细分析。通过对方案进行仿真实验,得出相应的结论。

LTE天线；PLANET；仿真

通过近年来的大力建设，LTE网络已初具规模，尤其是中国移动的TD-LTE网，已基本完成全覆盖。但是，在TD-LTE无线网络优化中，密集市区内无线环境较为复杂，由此导致了弱覆盖及过覆盖等问题。通过大量的现场数据采集以及仿真分析，可以通过调整天线参数，灵活改变不同场景下的天线覆盖波束形状，增强主瓣的信号强度，抑制旁瓣的信号干扰，达到无线网络优化的目的。

1　技术原理

天线是发射或接收系统的一部分，为发射或接收电磁波而设计，是无线通讯系统的关键组成部分之一。因此，天线性能直接影响整个通讯系统的运行状态。

波瓣宽度是定向天线常用的一个很重要的参数，它是指天线的辐射图中低于峰值3dB处所成夹角的宽度(天线的辐射图是度量天线各个方向收发信号能力的一个指标，通常以图形方式表示为功率强度与夹角的关系)。天线垂直的波瓣宽度一般与该天线所对应方向上的覆盖半径有关。因此，在一定范围内通过对天线下倾角的调节，可以达到改善小区覆盖质量的目的，这也是在网络优化中经常采用的一种手段。

波瓣宽度主要涉及2个方面：水平波瓣宽度和垂直平面波瓣宽度。水平平面的半功率角定义了天线水平平面的波束宽度。角度越大,在扇区交界处的覆盖越好，但提高天线倾角时，也越容易发生波束畸变,形成越区覆盖。角度越小，在扇区交界处覆盖越差。提高天线倾角可以在一定程度上改善扇区交界处的覆盖，相对而言，不容易产生对其他小区的越区覆盖。在市中心基站，由于站距小、天线倾角大，应当采用水平平面的半功率角小的天线，郊区选用水平平面的半功率角大的天线。垂直平面的半功率角定义了天线垂直平面的波束宽度。垂直平面的半功率角越小，偏离主波束方向时信号衰减越快，越容易通过调整天线倾角准确控制覆盖范围。

2　网络规划仿真

2.1安装方案

图1及图2所示为天线初装图，天线安装在14层楼顶的增高架上，并且三面天线的间隔较小。该站可作为密集城区内的典型站型，具有代表性。

图1　天线安装侧视视角

2.2参数设置

仿真工具为Mentum公司提供的Planet。仿真场景为密集城区，为单站仿真。基本参数：

2)传播模型为UM(Universalmodel)模型；

3)手机发射功率23dBm；

4)小区发射功率43dBm；

5)静态业务负载：上行为50%，下行为50%；

6)MiMO模式：上行为分集，下行为分集；

7)TDLTE转换周期：半帧，帧配置为2:2；

互联网技术的高速发展，不仅将网络与人们的生活、生产紧密地联系在一起，而且随着数据规模的不断扩大，人类社会也向着大数据时代迈进。大数据作为重要的战略资源，已成为了影响社会经济发展的重要因素。由于我国高校管理工作也逐步向数据化的方向发展，所以，加强高校学生管理信息化建设的力度，对于高校的建设与发展而言具有极为重要的意义。

8)特殊子帧配比为10:2:2；

9)TDLTE智能天线：8路天线，BCH增益为11dBi。

图2　天线安装俯视视角

2.3改造方案

目前采用的改造方案有2种：①降低天线挂高：这是控制越区覆盖的最佳方式，需要选择合适的安装位置，重立抱杆，工程量稍大；②调大下倾角：机械倾角调节需要人工上塔调整，优化效率低、成本高，且容易导致天线辐射范围方向图畸变，致使小区间干扰增加，边缘用户速率下降，从而影响用户体验。电倾角调节是一种很好的方法，它可以实现远程塔下或网管调节，成本低、效率高。

原天线安装于14层顶增高架上，天线挂高为56m。改造后将天线安装于12层顶抱杆上，天线挂高降为46m。改造前后的参数如表1所示。

表1　改造前后各参数设置

2.4统计区域

考虑到仿真场景为密集城区，站间距较小，如图3所示，统计区域为基站周围半径为250m的圆形区域，统计面积为0.198km2。

图3　仿真统计区域

2.5仿真结果

1)RSRP

通过表2和表3对比可知，-60～-80区间略有提高，其他区间基本保持不变。这说明天线后瓣信号相对于其他小区为干扰信号。

2)SINR

信号与干扰加噪声比 (SignaltoInterferenceplusNoiseRatio)是衡量系统无线网络受干扰情况的重要指标,是指接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号(噪声和干扰)的强度的比值,可以简单的理解为“信噪比”。

通过图4和图5对比可知，天线降低后，仿真区域内大于20dB的比例明显提升。

表2　改造前RSRP

表3　改造后RSRP

图4　改造前的SINR值

3)Pathloss

Pathloss为传播路径损耗，通过对系统中前、反向信号传播途径中各种影响因素的考察和分析，对系统的覆盖能力进行估计，获得保持一定呼叫质量下链路所允许的最大允许传路径损耗。由此可以确定小区的最大覆盖。

图5　改造后的SINR值

图6　改造前的Pathloss

由单天线PathLoss的仿真图6和图7对比可以看出：天线降低之后建筑物对于天线后瓣的阻挡效果比较明显。

3　总　结

对于采用楼顶增高架安装天线的基站，建议在

图7　改造后的Pathloss

条件允许的前提下合理改造天线安装方式，利用楼顶建筑阻挡天线的后瓣和旁瓣信号，以达到控制邻区天线干扰，提升SINR的目的。在现有网络的基础上，如何更好地利用天线资源成为了关键点之一，一定程度上影响了LTE的组网成本、覆盖范围和业务能力等。

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(责任编辑魏静敏校对张凯)

接收功率(

ignalReceivingPower)是衡量系统无线网络覆盖率的重要指标。RSRP是一个表示接收信号强度的绝对值，一定程度上可反映移动台距离基站的远近，因此这个值可以用来度量小区覆盖范围及强度大小。RSRP是承载小区参考信号RE上的线性平均功率。

TD-LTEWirelessNetworkOptimizationDesignBasedonPLANET

FANDi

(SchoolofInformationEngineering,ShenyangInstituteofEngineering,Shenyang110136,LiaoningProvince)

Thebackgroundandcauseofsidelobeandbacklobeself-interferenceresultedfromLTEantennawereanalyzed.Onthebasisofexistingsolution,aschemewasproposedandanalyzedindetailthatappliedlargeinclinationantennaandutilizedskillfullythebarrierbetweenbuildings.Thesimulationexperimentverifiedtheconclusion.

LTEantenna;PLANET;simulation

2016-06-03

樊迪(1987-)，女，辽宁朝阳人，助理工程师，硕士。

10.13888/j.cnki.jsie(ns).2016.03.017

TN929.5

A

1673-1603(2016)03-0272-04