LTE最優網絡結構構筑性能基石

中興通訊 | 袁海軍 鄒廣玲

LTE最優網絡結構構筑性能基石

中興通訊 | 袁海軍 鄒廣玲

在三大運營商都部署LTE并且在相同頻譜資源的情況下，決定最終用戶體驗差異的就是網絡的頻譜效率，頻譜效率又在很大程度上取決于網絡內中高端SINR的占比，而中高端SINR的占比則主要由網絡結構決定。

LTE速率的決定性因素—SINR

仿真和實測數據都顯示：LTE的下載速率和SINR成正比，對LTE，峰值速率要求SINR能夠達到25dB以上。在一個網絡中，中高端的SINR占比越高，速率就越高，頻譜效率也就越高。

對于一個蜂窩無線移動網絡，為了保證業務服務連續性和切換的順利進行，需要保證一定數量的鄰接小區，但同時，鄰接小區數量增加，帶來干擾的增加。所以對一個滿足基本覆蓋要求的LTE商用網絡來說，要提升SINR，關鍵是要嚴格控制小區間重疊覆蓋，降低相鄰小區的干擾，提升網絡的SINR。

網絡結構決定SINR

在實際網絡中，小區間的重疊覆蓋程度決定了SINR，而小區間的重疊覆蓋是由網絡的下傾角、方位角直接影響和決定的。但下傾角和方位角的具體取值，取決于站點高度、站間距、站點類蜂窩布局即網絡結構，其決定了通過優化方位角、下傾角所能夠獲得的最高SINR的上限，所以，網絡結構決定SINR。

重疊覆蓋，會帶來導頻污染，嚴重時近一半區域無主導信號。

如果在重疊覆蓋區域共站址建設LTE網絡，平均小區吞吐量較規則組網（站點數與現網相同，站高均為30米，站點嚴格按照蜂窩布局，方位角夾角120度，下傾角合理）下降50%?？梢钥闯鼍W絡結構決定SINR，進而影響整個網絡的網絡性能。

如何獲得最佳SINR

要獲得最佳SINR，首先要確定什么樣的方位角和下傾角能夠盡可能降低小區間的重疊覆蓋；其次要確定什么樣的網絡結構才能使小區的方位角和下傾角按照小區間干擾最小的原則設置為最優。

1、最優傾角分析及實踐

LTE下傾角的設置，要既能夠滿足小區間干擾最小，同時還要滿足移動性能的要求。

圖1 NES系統示意圖

天線垂直波瓣3dB寬度以外，天線增益急劇下降；同時，小區間的重疊覆蓋寬度要能夠滿足終端切換帶的需求，所以我們提出了最優下傾的定義：天線上3dB的落地點位于切換帶邊緣，實現干擾和移動性能之間的最佳平衡。一旦過了切換帶邊緣，本小區對鄰小區的干擾會急劇下降，從而避免對鄰區的干擾，提升SINR。

切換帶寬度取決于車輛的平均移動速率。根據典型的LTE的切換時延和常規車速，計算出密集城區300米站間距情況下，不同站高對應的最優下傾角如表1。

在國內某外場，我們選擇了9個小區的區域，按照最優下傾的理論進行了優化，優化后中高端速率都有明顯提升。

站高（米） 30 35 40 50最優下傾角 （度） 11 13.4 14.8 17.5

2、最優方位角

在標準蜂窩結構中，扇區夾角都為120度，此時扇區間的重疊覆蓋最小，所以最佳方位角夾角應該是120度。但考慮到現網的站點分布不可能完全符合標準蜂窩結構，所以建議方位角夾角控制在90度以上。

3、最優網絡結構

網絡結構主要是指站點高度、站間距、站點的類蜂窩布局。

在一定站高度和站間距下按照上述最優下傾角理論，可以計算出天線下傾角取值，當取值不可實施時，比如要求下傾角設置為16度，但天線內置電下傾為6度，需要設置機械下傾為10度，其已經超出8度的限制，將產生波形畸變，說明此站點的站高過高、站間距過近或者相鄰站點高度相差懸殊，需要重新選址和調整站高。

站點的類蜂窩布局直接決定了扇區方位角，當站點疏密不均，沒有按照蜂窩狀布局時，將導致扇區的夾角不能設置為標準的120度，導致扇區間的重疊覆蓋嚴重。

為了保證網絡性能，需要在規劃階段按照最優網絡結構的要求，選擇合適的站點進行建設，最優網絡結構的建議為：站高在30~50米之間；城區站間距在300~500米之間，避免過近站點（站間距小于100米）；盡量蜂窩結構分布。

助力高效精確構建最佳網絡

1、自動小區規劃工具，高效精確實現最優網絡

LTE網絡要求對天線的方位角、下傾角實現精確優化，對此中興通訊結合2G3G4G網絡規劃優化積累的豐富經驗，提供了自動小區規劃工具（ACP, Auto Cell Planning），其基于工程參數、路測或規劃數據、RSRPSINR覆蓋目標以及SINR最大化的原則，融合了最優方位角、下傾角以及最佳網絡結構的分析成果，可以直接給出基于現網2G/3G站點的選站建議，站點/站高調整意見，以及最佳方位角、下傾角、以及功率設置建議，助力運營商高效精確地實現最優網絡結構，提供最佳網絡性能。

在日本T1某區域應用ACP優化之后，中高端SINR明顯提升，下載速率提升了50%。如圖2所示。

2、網絡仿真系統，提供完整準確的鄰區信息，助力提升SINR

傳統的終端、掃頻儀對低于服務小區10dB以上的鄰區，均存在測量不準或者無法測量的問題。前面提到，LTE對SINR的要求高達25dB，意味著要提升SINR，就必須要能夠測量到和服務小區差值在25dB以內的鄰區，這樣才能發現干擾源并進行針對性的優化，才能有效提升中高端SINR。面對此問題，中興通訊利用TDD特有的上下行時分帶來的上行路損等于下行路損的特性，開發了網絡仿真系統（NES，Network Emulation System）。

本系統采用移動發射機以固定功率發射模擬TD-LTE的信號，所有的基站作為接收機，可以得到每個小區到該點的上行路損，在已知基站發射功率時，可以反算出UE在該點接收到的所有高于底噪的鄰區信號，從而為優化高性能LTE網絡提供了完整的數據支持。如圖1。

NES完備的鄰區數據結合ACP軟件，將能夠最大化的降低小區間重疊覆蓋，提升網絡性能，助力運營商構架一張有競爭力的數據網絡。

未來運營商LTE網絡性能之爭，在很大程度上是網絡結構之爭。