室内TD-LTE移动通信网络覆盖优化

2020-11-25李长根

电子技术与软件工程 2020年14期

李长根

（浙江逸畅通信技术有限公司浙江省杭州市 310013）

TD-LTE 室内覆盖网络建设促进我国社会经济发展的发展。中国是发展中国家，许多领域都在不断发展。同时，互联网已经成为我们日常生活中不可缺少的工具，全国互联网用户规模越来越大，特别是在经济发达大城市，人口数量的快速上升给为城市开辟了更多的互联网用户，也给室内无线通信网络建设带来了更大的挑战。不断优化无线通信网络，提高无线通信服务水平是网络运营商在市场中保持竞争优势，获得和留住更多用户的关键。随着TD-LTE 移动通信网络用户规模的不断扩大，高效的TD-LTE 室内网络覆盖可以提高中国移动网络用户体验，并促进中国移动品牌影响力的提升，为中国移动的业务发展提供更多的商机。除此以外，TD-LTE 网络覆盖范围的增加不但可以为用户带来更好的用户体验，也可以加快我国信息化建设步伐。

1 TD-LTE移动通信网络覆盖优化原则

网络优化的基本思路是根据实地检测、数据分析等方式优化网络参数，最大限度的提高网络性能。基于室内移动通信网络建设及验收标准，TD-LTE 移动通信网络优化须遵循以下几点原则。

（1）覆盖范围最广，参考信号接收功率RSRP、信号与干扰加噪声比SINR 参数符合标准。

（2）网络无干扰或干扰很小；

（3）相邻网络区域配置合理，没有越区域覆盖，不存在区域间频繁切换或无法切换等问题。

网络覆盖优化主要内容：

（1）消除网络盲区、空洞，以确保无线通信网络的覆盖范围和通信的连续性。

（2）优化弱覆盖区域，确保信号覆盖质量。

（3）去除越区域覆盖，并确保每个网络区域都有各自的主导频率。

2 TD-LTE移动通信网络覆盖优化实践研究

某大厦尽管在设计移动通信网络覆盖时考虑了许多因素，但在项目的实施过程中还是出现了一些问题，本文针对其中的代表性问题提出了相应的优化措施。

2.1 影响室内TD-LTE移动通信网络覆盖的因素

TD-LTE 移动通信网络覆盖主要涉及通信容量、用户数量两个方面。室内TD-LTE 移动通信系统中，覆盖范围与通信容量之间的关系更密切，优化无线网络可以增加通信系统的通信容量。而TDLTE 系统的通信容量与可用资源的数量有关。为了增加覆盖范围需要为物理下行链路控制信道（DCCH）分配更多资源。通过影响数据域的大小可以增加系统容量和系统覆盖范围。

2.1.1 无线承载RB 配置

RB 配置会影响通信系统上下行链路覆盖能力。首先，在条件相同的情况下，更多的RB 将导致下行链路底噪上升，同时提高有效全向辐射功率(EIRP)，进而增强下行链路通信覆盖能力。TDLTE 移动通信系统来说，下行链路通信实行共享机制，RB 配置数量对通信速率有较大影响，不同的目标数据速率导致覆盖半径不同，进而影响到覆盖范围。

2.1.2 信道条件

TD-LTE 移动通信系统属于动态系统，实际运行中系统的信道条件、链路通信质量很不稳定，毫无规律，因此，很难有效改善信道条件。但是常规资源调度依赖于信道条件，且不对业务类型进行区分，而是为信道条件好的用户优先配置资源，导致资源配置不公平，从而影响到网络覆盖的用户数量。

2.1.3 用户业务行为

TD-LTE 移动通信系统中只有分组交换域业务，没有电路域业务，不同的分组交换域的通信速率对应的覆盖能力不同。在室内场景下，突发集中业务需求比较突出，因此要明确不同的用户业务类型对应的理想通信速率，不同速率解调门限存在差异，覆盖范围也不同。

总之，室内移动通信网络覆盖环境特殊，优化难度较大，因此，本文重点从链路层探讨优化方案，使室内TD-LTE 移动通信系统容量显著提升，针对信道状态不稳定的问题采用与信道双信道优化方案，同时优化天线功率输出和天线布设点位。

2.2 TD-LTE移动通信网络信道优化

本文在重新设计大厦的移动通信网络系统时将原有的网络单一信道改为双信道，在改造过程中需要关注以下几个问题。

2.2.1 功率和网络传输速率的关系

如果网络中的小区功率较大，同时和周围小区载波干扰比C/I满足要求，就能够通过速率更快的编码形式实现网络传输速率的提升。在忽略载波干扰比C/I 的情况下，单信道网络和双信道网络的功率与速率是否关联非常重要，将天线输出端口的电平值分段，每个步长为5dBm，得到7 个区间，通过测试功率与速录的相关性可知，在单信道覆盖下，参考信号接收功率RSRP 在-90dBm 以上的网络传输速率可达42Mbps。在双信道覆盖下，参考信号接收功率RSRP 在-80dBm 以上的网络传输速率可达80Mbps。可以看出，单信道和双信道系统的超临界功率不会导致速率增加。因此，在实际优化过程中应在满速率要求的同时尽可能减少系统输出功率。

2.2.2 信道优化方案选择

然而双信道改造成本较高，且容易受环境影响。单信道网络覆盖可通过原有系统合路改造实现，而双信道网络覆盖可以通过两种方式实现：第一，设置两个主要用于构建新系统的信道。第二，改造原有的单信道，再新设一个信道，主要用于对原有系统的双信道重构。这两种方式各有优劣势，第一种方式相对来说可以更好地提升下行链路的速率，但是两种方法的上行链路速率没有区别。第一种方式的改造成本大约第二种方式的四倍。第二种方式除了要改造原有的信道之外还必须设置新信道，因此，其施工量、物业协调难度、施工难度都较大。基于上述情况，在新建无线通信网络系统时采用第一种方式，在改造原有系统时通常采用第二种方式，而对于无线通信网络性能要求较高的重要场所应该优先采用第二种方式。

2.3 TD-LTE移动通信网络天线输出功率优化

由于无源组件的设计，构造和性能等因素的影响，双信道TDLTE 移动通信网络的两个信道难免存在功率偏差，系统对于这类差异有一定的容错能力，但是功率偏差过大将影响网络的下载速率，因此，需要合理控制功率偏差。在网络覆盖优化实践中，双信道功率偏差8dB 以内。TD-LTE 移动通信网络的天线馈电系统是一个隐蔽工程，具有很大的设计和施工难度，该系统存在的问题很难发现。以下是在大厦TD-LTE 移动通信网络工程验收测试中发现的天线馈电问题及优化措施。

（1）无源设备不支持频带将造成信道输出失衡。在主塔楼同个点位的两面天线中新设的天线信号正常，而另一面天线TD-LTE信号强度很弱，而TD-SCDMA、WLAN 信号都正常。通过检查发现，该信道使用WLAN 合路方式，而在其中一个信道上多安装了未使用的不支持E频段的WLAN合路器，这意味着该信道上无信号输出，拆除此WLAN 合路器后天线输出信号恢复正常，测试下载速率可达到88Mbps。

（2）无源设备过多会导致信道输出失衡。在大厦主塔特定区域的下载速率验收测试期间发现终端在单流、双流模式之间频繁切换，测得下载速率只有32Mbps，通过排查发现，天线位置相同的不同信道的功率偏差达到20dB，导致天线输出功率失衡。原有是其中一条通路上安装了一个额外的耦合器，导致信号明显衰减，拆除耦合器后，测试下载速率达到88Mbps。

2.4 TD-LTE移动通信网络天线布设位置优化

同一天线布设点位的天线之间的距离直接影响到网络传输速率。通过速率测试发现天线间距在0.5m-1.1m 范围内时可以得到最高下载速率88Mbps，双信道效果最佳，否则就无法达到最高速率。因此，在网络建设中需要将同一点位的天线间距控制在0.5m-1.1m范围内。由于施工条件限制，该大厦部分天线点位未严格按照设计图纸布设。以下是在大厦TD-LTE 移动通信网络工程验收测试中发现的天线布设位置问题及优化措施，首先，原有网络系统结构和设计方案存在较大偏差，天线间距偏差超出合理范围。在原有网络系统构建过程中，由于施工条件和管理能力的限制，某些天线点的设计图纸中出现了明显的错误。例如，原始的主塔配电系统具有多个天线点，但是没有安装天线。在主塔的多个楼层天线点位的实际位置和设计不符，位置偏差超出1m。其次，原有网络系统导致天线点位在后续维护期间发生偏移。如建筑物某些区域的大空间变成小隔间，破坏了原有通信网络系统的天线点位，在后续维修中没有将原有的天线点位还原，而是重新设计了天线点位，导致天线点位发生偏移。最后，在同一天线点位天线安装操作不当，导致天线间距过大。例如，大厦五楼下载速率较低，只有30Mbps，天线连接器输出功率正常，同一点位两个天线连接器的输出功率差在5dB 以内，属于正常范围。进一步的调查发现下载速率低的原因是耦合器输出端连接不正确，导致两个天线之间的距离在同一点达到了6m。正确安装天线后下载速率提高到88Mbps。