TD-LTE网络结构和规划分析
2017-03-29张树才
张树才
(广州杰赛科技股份有限公司 通信规划设计院，广东 广州 510310)
TD-LTE网络结构和规划分析
张树才
(广州杰赛科技股份有限公司 通信规划设计院，广东 广州 510310)
文中基于TD-SCDMA的MR和频率扫描数据，分析并研究了TD-LTE网络结构和规划。通过选取一个城市作为示例，对由TD-SCDMA升级的TD-LTE网络结构进行弱覆盖和交叠覆盖分析，指出了弱覆盖基站和交叠覆盖基站，进而使由网络结构升级导致的网络质量的劣化最小化。使用迭代分析来求解强干扰，并通过不同的频率带替换和天线馈线调整来去除强干扰，将RS-SINR提高至95.07%。
TD-LTE；MR；频率扫描；弱覆盖；交叠覆盖
TD-LTE是由我国主导的新一代移动通信技术。与TD-SCDMA相比，TD-LTE采用了MIMO和OFDM技术，从而使TD-LTE无线网络具有新的特性。TD-LTE具有高传输速率、短延迟、高频谱效率等[1-5]特征。为满足系统容量、性能指标、传输延迟、服务质量和成本的要求，已经对TD-LTE的网络结构、高层协议及其物理层进行了广泛的研究和改进。TD-LTE技术具有以下优点：(1)较高的频谱效率。在TDD模式下使用了具有较高频谱效率的非对称频带，从而在提供相同速率服务的情况下，TDD模式的占用带宽小于FDD模式；(2)优异的MIMO技术。MIMO技术将常规信道用作并行的子信道，且可在没有额外频带的情况下重复使用已有频谱资源，从而可大幅扩展频谱效率，进而提高无线传输速率，同时增强通信系统的抗干扰性和抗衰减性；(3)低功耗。由于对TDD模式下的功率控制要求相对较低，因此TDD终端和基站可同时使用一些设备，从而降低系统功耗。
1 TD-LTE网络结构分析
TD-LTE网络主要用于高速数据[6-8]服务，例如，高清视频[9-10]和交互式游戏等。TD-LTE的建立首先集中在密集城市区和数据热点区，然后扩展至普通城市区和郊外，最终满足所有用户的数据服务需求并提供良好的用户体验。
在TD-LTE网络规划[11-13]中，需要使用现有GSM/TD-SCDMA数据，并结合TD-LTE网络特性进行规划，从而尽可能避免由网络结构的改变而导致的服务质量下降。在GSM和TD-SCDMA网络的同一小区中，存在诸多相邻区域的信号干扰[14-15]。通常在TD-SCDMA系统中有7～9个小区，至多有12～13个小区，其中3～4个小区可能存在干扰信号。因此，当TD-SCDMA升级至TD-LTE时，面临如下问题：(1)若在TD-SCDMA的相同地区建立TD-LTE基站，如何找出并控制相同频率的干扰；(2)当TD-SCDMA和TD-LTE在同一基站、同一RRU以及同一天线下时，如何使TD-LTE网络最优化；(3)如何将规划与最优化相结合，并指出规划中网络可能存在的问题。
因此，在分析网络结构并解决上述问题的基础上提高网络规划的合理性是极其重要的。可以使用TD-SCDMA测试数据对升级后的TD-LTE网络结构性能进行预测，测试数据包括弱覆盖分析数据和交叠覆盖分析数据。
本文选取城市A作为示例，采用MR(测量报告)和频率扫描数据，通过使用
图1 A城市规划和基站分布
TD-LTE弱覆盖的分析结果，如表1所示。
表1 弱覆盖分析结果
表1中所指出的MR和频率扫描均确定的498个弱覆盖小区在表2中列出。
表2 弱覆盖小区列表
TD-LTE交叠覆盖的分析结果，如表3所示。
表3 交叠覆盖分析结果
表3中所指出的MR和频率扫描均确定的21个交叠覆盖小区在表4中列出。
表4 交叠覆盖小区列表
2 TD-LTE网络规划
在上述网络分析部分中已示出，若通过直接升级TD-SCDMA获得TD-LTE，则存在一些基站将是弱覆盖的或者交叠覆盖的，因此应当在规划的早期阶段对这些基站进行处理。可通过建立新的基站来消除弱覆盖小区，通过建立新的基站或调整天线馈线来消除交叠覆盖小区，这些解决方案确保了在没有严重影响升级后的网络质量的条件下，将所有的TD-SCDMA基站升级为TD-LTE基站。
此外，如下两个TD-LTE的重要指标应当被考虑：分别是RSRP(参考信号接收功率)和RS-SINR(参考信号-信号与干扰加噪声之比)，通过上述分析可得到结果：对于MR数据，RSRP<-113 dBm的比例为4.26%，RSRP<-100 dBm的比例为36.02%，且RS-SINR<-3 dB的比例为5.6%。表5所示的结果表明，基于MR数据，RSRP覆盖不能满足规划要求，且规划区域中相同频率干扰严重。
表5 TD-LTE MR数据RSRP预测
表6 TD-LTE MR数据RS-SINR预测
根据规划需要，RS-SINR>-3 dB的比例应为95%，而表6中结果显示为94.4%，因此需要对干扰进行分析并据此来调整基站。A城市的覆盖主要使用D频率带，F频率带用于降低系统内的相同频率干扰。可通过F频率带小区替换或网络优化和天线馈线调整来去除强干扰小区。在迭代分析后，有32个干扰小区被F频率带替换，调整的比例为0.68%；网络优化和天线馈线调整了176个干扰小区，调整比例为3.72%，经调整的小区总数目为208，其比例为4.4%。经迭代分析后，将RS-SINR>-3 dB的比例提高至95.07%，如图2所示。
图2 基于MR的RS-SINR CDF
3 结束语
本文分析并研究了TD-LTE网络结构和规划，通过选取一个城市作为示例，结合TD-SCDMA的MR和频率扫描数据，对由TD-SCDMA升级的TD-LTE网络结构进行弱覆盖和交叠覆盖分析，同时指出了弱覆盖基站和交叠覆盖基站，进而使由网络结构升级导致的网络质量的劣化最小化。使用迭代分析来求解强干扰，并通过不同的频率带替换和天线馈线调整来去除强干扰。
[1] Shen Z,Khoryaev A,Eriksson E, et al. Dynamic uplink-downlink configuration and interference management in TD-LTE[J]. IEEE Communications Magazine,2012, 50(11):51-59.
[2] Chen S,Dong D,Liao Z, et al. Compact wideband and dual
-band antenna for TD-LTE and WLAN applications[J]. Electronics Letters,2014, 50(16):1111-1112.
[3] Lin Y B,Lin P J,Sung Y C, et al. Performance measurements of TD-LTE, WiMax and 3G systems[J]. IEEE Wireless Communications,2013, 20(3):153-160.
[4] Chen S,Wang Y,Ma W, et al. Technical innovations promoting standard evolution: from TD-SCDMA to TD-LTE and beyond[J]. IEEE Wireless Communications,2012, 19(1):60-66.
[5] Lin P J,Lin Y B. An IP-based packet test environment for TD-LTE and LTE FDD[J]. IEEE Communications Magazine,2014,52(3):97-103.
[6] Wang D,Shi W,Li X. Low-complexity carrier frequency offset estimation algorithm in TD-LTE[J]. Journal of Networks,2013,8(10):520 -522.
[7] Zhao Weiguo. Innovation and practice of TD-LTE for intelligent transportation systems (ITS)[J]. Engineering Sciences, 2013, 11(3):85-89.
[8] Chen S,Zhao J. The requirements, challenges, and technologies for 5G of terrestrial mobile telecommunication[J]. IEEE Communications Magazine,2014, 52(5):36-43.
[9] 杨前华,万宇.TD-LTE系统DRX跨层优化视频传输机制的研究[J].电视技术,2014,38(7):98-101.
[10] 余翔,黄小敏.无线视频监控可靠性保障技术设计与实现[J].电视技术,2015,39(4):21-24.
[11] 郝龙.TDLTE-A系统下的中继规划技术[J].电子科技,2016,29(5):34-38.
[12] 张婧.TD-LTE宽带集群技术在城市轨道交通中的应用[J].电子科技,2016,29(7):120-123.
[13] Li L,Li H,Li T, et al.A study for the TD-LTE network planning methodology and performance evaluation[J].Scientific Journal of Information Engineering,2013,3(5):92-98.
[14] 陈荣斌,叶国超.TD-LTE与TD-SCDMA系统干扰共存研究[J].移动通信,2014(8):14-17.
[15] Chen R B,Guo Chao Y E. Research on interference co-existence of TD-LTE and TD-SCDMA systems[J].Journal of Investigative Dermatology,2007,127(5):1187-96.
Analysis on TD-LTE Network Structure and Planning
ZHANG Shucai
(Communications Planning and Design Institute,Guangzhou GCI Science & Technology Co.,Ltd.Guangzhou 510310, China)
This paper analyzes and studies TD-LTE network structure and planning based on MR and frequency sweeping data of TD-SCDMA. Taken one city as example, the weak coverage and overlapping coverage of the network structure of TD-LTE which is upgraded by TD-SCDMA are analyzed, pointing out the weak coverage base stations and overlapping coverage base stations, such that deterioration of network quality that caused by network structure is minimum. The iterative analysis is used to find the strong interferences, and antenna feeder adjustment and different frequency band replacement are used to remove the strong interferences, resulting in the RS-SINR up to 95.07%.
TD-LTE；MR； frequency sweeping；weak coverage；overlapping coverage
2016- 10- 20
张树才(1974-)，男，工程师。研究方向：移动通信无线网络规划设计。
10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2017.01.025
TN929.5
A
1007-7820(2017)01-091-03
