基于仿真的LTE網絡結構規劃與優化解決方案

【摘要】針對TD-LTE規劃組網中受限于網絡結構所帶來的問題，主要對基于仿真分析的LTE網絡結構規劃與優化解決方案展開闡述。首先概述基于仿真的TD-LTE網絡結構規劃與優化解決方案，并介紹CrossWave射線跟蹤傳播模型以及仿真規劃工具Atoll的ACP功能；然后對LTE網絡結構規劃思路、ACP仿真應用以及特殊場景精準規劃效果進行具體描述；最后通過實際應用案例加以分析說明，該方案為城市LTE網絡建設提供了一種新的規劃與優化思路。

【關鍵詞】TD-LTE網絡結構ACP仿真規劃仿真優化

中圖分類號：TN929.53文獻標識碼：A文章編號：1006-1010(2014)-10-0014-05

Structure Planning and Optimization Solutions of LTE Network Based on Simulation

CAI Hou-en

(China Mobile Group Guangdong Co., Ltd., Guangzhou 510623, China)

[Abstract] Because of the TD-LTE planning networking which is limited by the network structure, the structure planning and optimization solutions of LTE network are illustrated based on simulation. First the structure planning and optimization solutions of TD-LTE network are outlined based on simulation, and CrossWave ray tracing propagation model and the ACP function of Atoll simulation planning tool are introduced. And then the structure planning ideas of LTE network, ACP simulation applications and the precise planning effects in special scenarios are described in detail. At last, by the analysis of practical application cases, this solution provides a new idea of planning and optimization for urban LTE network construction.

[Key words]TD-LTEnetwork structureACPsimulation planningsimulation optimization

1 引言

隨著移動通信的快速發展，用戶規模和需求不斷增長，為了滿足用戶的業務需求不斷進行網絡建設，從而導致網絡規模越來越大，尤其是代表著4G時代的LTE網絡。由于LTE系統對系統內外干擾高度敏感，使得LTE網絡規劃與優化變得十分復雜，特別是LTE規劃組網設計。

首先，TD-LTE同頻組網的特性導致網絡負荷越高，系統內的網絡影響就會更嚴重；其次，依據2G/3G網絡建設經驗，隨著用戶數的快速激增，網絡結構對網絡性能的影響已明顯突出，從而可以預見到TD-LTE組網時，網絡結構將是網絡性能提升的最后限制；最后，網絡結構里面有很多可能是高站，特別是市區這些話務比較密集的地方重疊覆蓋過多，導致干擾過大，進而導致SINR難以提升[1]。

本文針對上述TD-LTE規劃組網當中受限于網絡結構會帶來的問題，提出了基于仿真的TD-LTE網絡結構規劃與優化解決方案。

2 方案概述

2.1仿真規劃

基于仿真的LTE網絡結構規劃與優化解決方案將仿真規劃工具引入到網絡結構規劃過程中。

LTE網絡結構規劃是LTE網絡規劃的重中之重。其一，為保證LTE連續覆蓋，進行同頻組網，網絡結構至關重要，必須以終為始，加強站高、方向角和下傾角規劃，保障最終的網絡性能；其二，為提升信噪比和邊緣速率，必須加強網絡結構規劃，確保合理的站高、站間距控制以及拓撲結構規劃，站點分布盡量均勻，避免越區干擾、重疊覆蓋區過大（見圖1）。因此，在網絡規劃初始階段，必須嵌入LTE網絡結構規劃與優化，組建合理的LTE網絡。

圖1基于仿真的網絡結構規劃—重疊覆蓋

基于仿真的LTE網絡結構規劃解決方案主要是將Atoll仿真工具引入到LTE網絡結構規劃，通過使用高精度數字地圖和CrossWave三維射線跟蹤模型，提高LTE規劃仿真的準確性，并應用ACP智能優化功能，實現LTE網絡結構規劃與優化。

2.2CrossWave射線跟蹤傳播模型及ACP功能介紹

（1）CrossWave射線跟蹤傳播模型

CrossWave是Atoll中一個可選的高級傳播模型，支持所有無線技術，GSM、UMTS、CDMA2000、WiMAX、LTE等，支持頻段范圍為200MHz—5GHz。CrossWave支持所有的小區類型，從微蜂窩小區、迷你蜂窩小區到宏蜂窩小區等；支持任何類型的傳播環境，密集城區、城區、郊區、鄉村等。利用CW測量數據，CrossWave可以進行任何傳播環境的自動模型校正[2]。

作為高級的傳播模型，CrossWave主要模擬三種傳播現象：垂直衍射、水平面的導向傳播及山脈區域的反射傳播。所需的地理數據包括：

◆DTM，Clutter Classes，DHM；

◆支持Atoll的所有柵格格式；

◆高精度地圖（TAB）（精度<5米，建筑高度信息或筑物矢量地圖）。

CrossWave預測信號和CW信號重疊對比如圖2所示：

圖2CrossWave預測信號和CW信號重疊對比

（2）ACP智能優化

自動小區規劃（ACP）模塊能夠使無線工程師運算最佳的LTE網絡設置，進而提高在覆蓋和容量兩方面的網絡質量。同時，ACP也可以幫助用戶在已有的候選站點中，根據用戶定義的覆蓋和容量的質量要求自動選擇需要以什么順序開啟多少站點才能滿足需求[3]。對于新建LTE網絡或擴容網絡來說，在2G/3G現有站點基礎上選擇LTE站址是最佳的建網方式，ACP能夠大大降低網絡結構規劃中站點選擇的難度和工作量。在候選站點選擇的基礎上，ACP還能夠與計算最佳網絡設置一樣，使以下參數在LTE技術中會被自動地分配[4]：

◆天線高度；

◆天線方向角；

◆天線電子傾角；

◆天線機械傾角；

◆每扇區的天線模型；

◆功率設置。

3 TD-LTE仿真規劃解決方案

雖然LTE網絡規劃與2G/3G的網絡規劃基本流程是一致的，主要以覆蓋、容量和成本為主，但由于LTE網絡目前一般是采用同頻組網，小區之間的干擾會非常嚴重[5]。LTE的下載速率與下行的信噪比（SINR）成直線關系，只有獲得比較高的中高端SINR比例才有可能獲得一個比較好的下載速率。網絡結構決定了SINR，而SINR決定了LTE的網絡性能。因此，提升網絡性能必須著重LTE網絡結構規劃與優化。在網絡規劃初始階段，嵌入LTE網絡結構規劃與優化，通過仿真預測，優化網絡的結構，組建合理的LTE網絡。

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基于仿真的LTE網絡結構規劃與優化的操作流程如圖3所示。

基于仿真的網絡結構規劃與優化是以基站的高度、方向角和下傾角為重點，通過仿真以及ACP預測，控制基站之間的重疊覆蓋范圍和SINR性能指標。同時，在2G/3G的利舊站點篩選出比較優選的LTE站點，這將對網絡性能提升起到決定性的作用。

（1）高站仿真

高站仿真SINR變化趨勢如圖4所示：

圖4高站仿真RSRP和SINR變化趨勢

隨加高基站數增加，RSRP大于-90dBm比例顯著提升，SINR大于0比例則明顯下降。同時，站點增加的高度越大，RSRP和SINR變化就越大。通過仿真模擬可以看到高站對網絡指標影響較大，過多的高站將不利于網絡后期擴容。目前國內的2G/3G網絡中高站還是占很大的比例，因此在LTE規劃建設階段需要嚴格控制站高。

（2）近站仿真

將近站規劃數量由10個減為2個，調整前后RSRP仿真預測對比，紅色圈內的覆蓋提升較明顯，如圖5所示。

針對過近站點實施關閉、搬遷等方式，并利用Atoll ACP自動調優功能優化方位角和下傾角，預測覆蓋空洞進行補盲，直至網絡結構調整到相對合理。

4 仿真規劃應用案例分析

作為TD-LTE擴大規模試驗網的一部分，國內某大城市移動持續加大網絡建設力度，加快建設TD-LTE體驗網，打造更加暢快、穩定、高效的優質網絡。根據移動公司要求，完成了以四大主城區為主體的TD-LTE網絡結構規劃與優化覆蓋方案。

本方案中，主城區室內外面積158.13平方千米，室外面積57.29平方千米，站點總數709個。其中，主城區250米以下過近站數量為44個（剔除站高小于20米的站點），主城區50米以上高站數量為5個。

4.1LTE網絡結構規劃與優化具體的操作流程

基于仿真的LTE網絡結構規劃與優化的操作流程如圖6所示：

圖6基于仿真的LTE網絡結構規劃與優化的操作流程

LTE網絡結構規劃與優化主要分為以下三個階段：

第一階段：設置調優目標值，利用Atoll ACP功能自動調優，包括刪除不必要的站點（包含部分高站和過近站）、自動增補站點以及天線工程調整。

第二階段：主要根據省公司標準，對高站、過近站進行手工調整，通過仿真分析，關閉不必要的高站/矮站或者遷移到更合理的位置，并適當調整高度。

第三階段：利用ACP功能優化方位角和下傾角。

4.2仿真預測結果對比

RSRP仿真預測圖（主城區一）如圖7所示：

圖7RSRP仿真預測圖（主城區一）

通過對國內某大城市主城區高站和過近站實施關閉、搬遷等，然后再根據預測結果對覆蓋空洞進行補盲，在網絡結構調整到相對合理的情況下，利用Atoll ACP自動調優功能優化方位角和下傾角。通過規劃和調優后，效果提升較大：SINR小于0比例從14.8%降低到8.67%，RSRP大于-98dBm比例從91.07%提高到96.63%。

4.3仿真調優細節和實例

主城區有5個站點高度大于50米的過高站點。高站一般不容易降低高度，主要通過站點搬遷、調整工參手段優化和改用垂直波瓣角較窄的天線等措施進行干擾規避。

高站調優實例（光明職校-LH）：

光明職校-LH站高65米，與周圍平均站間距420米，覆蓋范圍較廣。優化前RSRP仿真情況如圖8所示。

由于站址資源重要，無法降低高度或搬遷，因此采取增大下傾角和加強鄰區覆蓋的手段，詳細調整情況如表1所示：

表1光明職校調整情況

小區名稱 經度 緯度 調整方法描述 調整原因 調整幅度/度

光明職校-LH2 113.111 8 23.007 21 下傾角

調整 降低干擾 5→8

惠景二街-LH1 113.110 5 23.003 26 下傾角

調整 優化覆蓋 6→2

惠景二街-LH1 113.110 5 23.003 26 方向角

調整 優化覆蓋 20→50

經調整，目標區域在維持室外RSRP指標（RSRP>

-98dBm占比前后為100.00%）的同時提升了SINR，具體如圖9所示：

圖9高站光明職校-LH調優SINR前后對比

5 結束語

針對LTE技術及其網絡規劃的特點，基于仿真分析的網絡結構規劃解決方案突顯LTE網絡結構規劃的重要性和前瞻性，提出了將ACP仿真引入到網絡結構規劃過程中，對特殊場景進行精細化規劃，為后續LTE網絡結構調整和優化、網絡性能提升提供了有力的保證；同時，所闡述的網絡結構規劃與優化思路以及應用實例，對于其它城市和地區進行TD-LTE網絡規劃也是極具參考意義。

參考文獻：

[1] 樓小平. 大唐移動LTE網絡結構的分析解決方案[Z]. 2013.

[2] Forsk China. CrossWave_Getting_Started_393_V3[Z]. 2011.

[3] Forsk China. Atoll Getting Started-LTE Version 3.1.2[Z]. 2012.

[4] Forsk China. Atoll LTE ACP Getting Started Version 3.1.0[Z]. 2011.

[5] 高峰,高澤華,豐雷,等. TD-LTE技術標準與實踐[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2011.★

作者簡介

蔡厚恩：學士畢業于中南大學信息工程學院，現任中國移動通信集團廣東有限公司無線優化中心無線室高級網優技術主管，長期從事網絡規劃與優化工作，在LTE網絡規劃與優化、移動通信網絡支撐系統方面具有豐富的經驗。

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基于仿真的LTE網絡結構規劃與優化的操作流程如圖3所示。

基于仿真的網絡結構規劃與優化是以基站的高度、方向角和下傾角為重點，通過仿真以及ACP預測，控制基站之間的重疊覆蓋范圍和SINR性能指標。同時，在2G/3G的利舊站點篩選出比較優選的LTE站點，這將對網絡性能提升起到決定性的作用。

（1）高站仿真

高站仿真SINR變化趨勢如圖4所示：

圖4高站仿真RSRP和SINR變化趨勢

隨加高基站數增加，RSRP大于-90dBm比例顯著提升，SINR大于0比例則明顯下降。同時，站點增加的高度越大，RSRP和SINR變化就越大。通過仿真模擬可以看到高站對網絡指標影響較大，過多的高站將不利于網絡后期擴容。目前國內的2G/3G網絡中高站還是占很大的比例，因此在LTE規劃建設階段需要嚴格控制站高。

（2）近站仿真

將近站規劃數量由10個減為2個，調整前后RSRP仿真預測對比，紅色圈內的覆蓋提升較明顯，如圖5所示。

針對過近站點實施關閉、搬遷等方式，并利用Atoll ACP自動調優功能優化方位角和下傾角，預測覆蓋空洞進行補盲，直至網絡結構調整到相對合理。

4 仿真規劃應用案例分析

作為TD-LTE擴大規模試驗網的一部分，國內某大城市移動持續加大網絡建設力度，加快建設TD-LTE體驗網，打造更加暢快、穩定、高效的優質網絡。根據移動公司要求，完成了以四大主城區為主體的TD-LTE網絡結構規劃與優化覆蓋方案。

本方案中，主城區室內外面積158.13平方千米，室外面積57.29平方千米，站點總數709個。其中，主城區250米以下過近站數量為44個（剔除站高小于20米的站點），主城區50米以上高站數量為5個。

4.1LTE網絡結構規劃與優化具體的操作流程

基于仿真的LTE網絡結構規劃與優化的操作流程如圖6所示：

圖6基于仿真的LTE網絡結構規劃與優化的操作流程

LTE網絡結構規劃與優化主要分為以下三個階段：

第一階段：設置調優目標值，利用Atoll ACP功能自動調優，包括刪除不必要的站點（包含部分高站和過近站）、自動增補站點以及天線工程調整。

第二階段：主要根據省公司標準，對高站、過近站進行手工調整，通過仿真分析，關閉不必要的高站/矮站或者遷移到更合理的位置，并適當調整高度。

第三階段：利用ACP功能優化方位角和下傾角。

4.2仿真預測結果對比

RSRP仿真預測圖（主城區一）如圖7所示：

圖7RSRP仿真預測圖（主城區一）

通過對國內某大城市主城區高站和過近站實施關閉、搬遷等，然后再根據預測結果對覆蓋空洞進行補盲，在網絡結構調整到相對合理的情況下，利用Atoll ACP自動調優功能優化方位角和下傾角。通過規劃和調優后，效果提升較大：SINR小于0比例從14.8%降低到8.67%，RSRP大于-98dBm比例從91.07%提高到96.63%。

4.3仿真調優細節和實例

主城區有5個站點高度大于50米的過高站點。高站一般不容易降低高度，主要通過站點搬遷、調整工參手段優化和改用垂直波瓣角較窄的天線等措施進行干擾規避。

高站調優實例（光明職校-LH）：

光明職校-LH站高65米，與周圍平均站間距420米，覆蓋范圍較廣。優化前RSRP仿真情況如圖8所示。

由于站址資源重要，無法降低高度或搬遷，因此采取增大下傾角和加強鄰區覆蓋的手段，詳細調整情況如表1所示：

表1光明職校調整情況

小區名稱 經度 緯度 調整方法描述 調整原因 調整幅度/度

光明職校-LH2 113.111 8 23.007 21 下傾角

調整 降低干擾 5→8

惠景二街-LH1 113.110 5 23.003 26 下傾角

調整 優化覆蓋 6→2

惠景二街-LH1 113.110 5 23.003 26 方向角

調整 優化覆蓋 20→50

經調整，目標區域在維持室外RSRP指標（RSRP>

-98dBm占比前后為100.00%）的同時提升了SINR，具體如圖9所示：

圖9高站光明職校-LH調優SINR前后對比

5 結束語

針對LTE技術及其網絡規劃的特點，基于仿真分析的網絡結構規劃解決方案突顯LTE網絡結構規劃的重要性和前瞻性，提出了將ACP仿真引入到網絡結構規劃過程中，對特殊場景進行精細化規劃，為后續LTE網絡結構調整和優化、網絡性能提升提供了有力的保證；同時，所闡述的網絡結構規劃與優化思路以及應用實例，對于其它城市和地區進行TD-LTE網絡規劃也是極具參考意義。

參考文獻：

[1] 樓小平. 大唐移動LTE網絡結構的分析解決方案[Z]. 2013.

[2] Forsk China. CrossWave_Getting_Started_393_V3[Z]. 2011.

[3] Forsk China. Atoll Getting Started-LTE Version 3.1.2[Z]. 2012.

[4] Forsk China. Atoll LTE ACP Getting Started Version 3.1.0[Z]. 2011.

[5] 高峰,高澤華,豐雷,等. TD-LTE技術標準與實踐[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2011.★

作者簡介

蔡厚恩：學士畢業于中南大學信息工程學院，現任中國移動通信集團廣東有限公司無線優化中心無線室高級網優技術主管，長期從事網絡規劃與優化工作，在LTE網絡規劃與優化、移動通信網絡支撐系統方面具有豐富的經驗。

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基于仿真的LTE網絡結構規劃與優化的操作流程如圖3所示。

基于仿真的網絡結構規劃與優化是以基站的高度、方向角和下傾角為重點，通過仿真以及ACP預測，控制基站之間的重疊覆蓋范圍和SINR性能指標。同時，在2G/3G的利舊站點篩選出比較優選的LTE站點，這將對網絡性能提升起到決定性的作用。

（1）高站仿真

高站仿真SINR變化趨勢如圖4所示：

圖4高站仿真RSRP和SINR變化趨勢

隨加高基站數增加，RSRP大于-90dBm比例顯著提升，SINR大于0比例則明顯下降。同時，站點增加的高度越大，RSRP和SINR變化就越大。通過仿真模擬可以看到高站對網絡指標影響較大，過多的高站將不利于網絡后期擴容。目前國內的2G/3G網絡中高站還是占很大的比例，因此在LTE規劃建設階段需要嚴格控制站高。

（2）近站仿真

將近站規劃數量由10個減為2個，調整前后RSRP仿真預測對比，紅色圈內的覆蓋提升較明顯，如圖5所示。

針對過近站點實施關閉、搬遷等方式，并利用Atoll ACP自動調優功能優化方位角和下傾角，預測覆蓋空洞進行補盲，直至網絡結構調整到相對合理。

4 仿真規劃應用案例分析

作為TD-LTE擴大規模試驗網的一部分，國內某大城市移動持續加大網絡建設力度，加快建設TD-LTE體驗網，打造更加暢快、穩定、高效的優質網絡。根據移動公司要求，完成了以四大主城區為主體的TD-LTE網絡結構規劃與優化覆蓋方案。

本方案中，主城區室內外面積158.13平方千米，室外面積57.29平方千米，站點總數709個。其中，主城區250米以下過近站數量為44個（剔除站高小于20米的站點），主城區50米以上高站數量為5個。

4.1LTE網絡結構規劃與優化具體的操作流程

基于仿真的LTE網絡結構規劃與優化的操作流程如圖6所示：

圖6基于仿真的LTE網絡結構規劃與優化的操作流程

LTE網絡結構規劃與優化主要分為以下三個階段：

第一階段：設置調優目標值，利用Atoll ACP功能自動調優，包括刪除不必要的站點（包含部分高站和過近站）、自動增補站點以及天線工程調整。

第二階段：主要根據省公司標準，對高站、過近站進行手工調整，通過仿真分析，關閉不必要的高站/矮站或者遷移到更合理的位置，并適當調整高度。

第三階段：利用ACP功能優化方位角和下傾角。

4.2仿真預測結果對比

RSRP仿真預測圖（主城區一）如圖7所示：

圖7RSRP仿真預測圖（主城區一）

通過對國內某大城市主城區高站和過近站實施關閉、搬遷等，然后再根據預測結果對覆蓋空洞進行補盲，在網絡結構調整到相對合理的情況下，利用Atoll ACP自動調優功能優化方位角和下傾角。通過規劃和調優后，效果提升較大：SINR小于0比例從14.8%降低到8.67%，RSRP大于-98dBm比例從91.07%提高到96.63%。

4.3仿真調優細節和實例

主城區有5個站點高度大于50米的過高站點。高站一般不容易降低高度，主要通過站點搬遷、調整工參手段優化和改用垂直波瓣角較窄的天線等措施進行干擾規避。

高站調優實例（光明職校-LH）：

光明職校-LH站高65米，與周圍平均站間距420米，覆蓋范圍較廣。優化前RSRP仿真情況如圖8所示。

由于站址資源重要，無法降低高度或搬遷，因此采取增大下傾角和加強鄰區覆蓋的手段，詳細調整情況如表1所示：

表1光明職校調整情況

小區名稱 經度 緯度 調整方法描述 調整原因 調整幅度/度

光明職校-LH2 113.111 8 23.007 21 下傾角

調整 降低干擾 5→8

惠景二街-LH1 113.110 5 23.003 26 下傾角

調整 優化覆蓋 6→2

惠景二街-LH1 113.110 5 23.003 26 方向角

調整 優化覆蓋 20→50

經調整，目標區域在維持室外RSRP指標（RSRP>

-98dBm占比前后為100.00%）的同時提升了SINR，具體如圖9所示：

圖9高站光明職校-LH調優SINR前后對比

5 結束語

針對LTE技術及其網絡規劃的特點，基于仿真分析的網絡結構規劃解決方案突顯LTE網絡結構規劃的重要性和前瞻性，提出了將ACP仿真引入到網絡結構規劃過程中，對特殊場景進行精細化規劃，為后續LTE網絡結構調整和優化、網絡性能提升提供了有力的保證；同時，所闡述的網絡結構規劃與優化思路以及應用實例，對于其它城市和地區進行TD-LTE網絡規劃也是極具參考意義。

參考文獻：

[1] 樓小平. 大唐移動LTE網絡結構的分析解決方案[Z]. 2013.

[2] Forsk China. CrossWave_Getting_Started_393_V3[Z]. 2011.

[3] Forsk China. Atoll Getting Started-LTE Version 3.1.2[Z]. 2012.

[4] Forsk China. Atoll LTE ACP Getting Started Version 3.1.0[Z]. 2011.

[5] 高峰,高澤華,豐雷,等. TD-LTE技術標準與實踐[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2011.★

作者簡介

蔡厚恩：學士畢業于中南大學信息工程學院，現任中國移動通信集團廣東有限公司無線優化中心無線室高級網優技術主管，長期從事網絡規劃與優化工作，在LTE網絡規劃與優化、移動通信網絡支撐系統方面具有豐富的經驗。

endprint