長春電信LTE無線網絡規劃研究與實踐

安子巖

【摘要】 精準的LTE網絡規劃對于保證網絡質量具有重要意義。本文以長春電信公司網絡規劃的具體實踐為背景，深入研究了部分關鍵技術參數，并因地制宜地提出了開展好本地無線網絡規劃的具體方案。

【關鍵詞】LTE FDD-LTE 網絡規劃 SINR

引言

2013年底，工業和信息化部正式頒發TD-LTE牌照。各運營商開始積極地準備LTE網絡的部署。中國電信采用TD-LTE與FDD-LTE混合組網方式進行實驗網建設，FDD-LTE網絡規模占比700%，是部署的重點。長春電信在充分考慮到北方“小電信、大聯通”的FDD-LTE競爭格局下，貼合市場特點和市場發展預期進行了網絡規劃。

一、網絡規劃原則

FDD-LTE網絡屬于同頻組網，站內站間干擾大，由此要求LTE組網對天線的方位角和下傾角進行精確規劃。在規劃過程中，要求充分利用CDMA原有站址節省投資的原則，配合使用網絡規劃、優化工具，達到SINR（Signal toInterference plus Noise Ratio，信號與干擾加噪聲比）、RSRP（Reference Signal Receiving Power，參考信號接收功率）、邊緣速率等覆蓋目標為目的，并實現RSRP、SINR最優化方案。在不斷修正規劃的同時，精確體現網絡整體的問題區域，針對相應的階段性仿真結論進行方位角、下傾角與發射功率的精細化調整。

二、網絡性能預期目標

長春電信部署LTE網絡實驗網，是為用戶提供4G高速數據業務服務體驗，初步滿足正式商用化的實際使用為目標。其主要性能指標為：

（1）在20MHz頻譜帶寬能夠提供下行超過lOOMbps、上行超過50Mbps的峰值速率（2）改善小區邊緣用戶的性能，提高小區容量; （3）降低系統延遲，用戶平面內部單向傳輸時延低于5ms，控制平面從睡眠狀態到激活狀態遷移時間低于50ms，從駐留狀態到激活狀態的遷移時間小于lOOms;（4）能夠為350Km/h高速移動用戶提供>lOOkbps的接入服務;（5）支持成對或非成對頻譜，并可靈活配置1.25 MHz到20MHz多種帶寬。其中后兩項目標是非重點目標，僅在當前組網策略中提供參考意見。

三、網絡規劃實施方案

1、需求分析。根據長春市CDMA用戶發展趨勢及中國電信長春公司所占市場份額和市場發展預測。預計FDD-LTE牌照正式發放后年內發展量為：FDD-LTE手機終端用戶數12萬戶，手機終端用戶忙時前向RLP數據吞吐量（ 1032.97Mbps）、忙時RRC連接數（10.56萬個）;同時發展TD-LTE數據卡用戶4萬戶，忙時前向RLP數據吞吐量（ 3304.69Mbps）、忙時RRC連接數（2.64萬個）。

2、傳播模型測試和校正。無線傳播模型的測試與校正同CDMA2000沒有實質性的區別，本次網絡規劃中使用的Cost231-Hata模型公式為：

PassLoss=46.3+33.9*logf-1 3.82*loghh-a（hm）+（44.9-6.55*loghb）*logd+Cm

其中：天線掛高hb;移動臺高度hm;地物修正因子Cm;市區：a（hm）=（1.llogfc-0.7）hm-1.56logfc+0.8

根據鏈路預算的結果，長春市密集城區下行路徑損耗-126.46dBm，上行路徑損耗-125.55dBm;一般城區下行路徑損耗-131.85dBm，上行路徑損耗一130.94dBm。

3、網絡仿真。網絡仿真對于LTE網絡評估起到了不可忽視的作用，通過仿真軟件結合長春市能夠得到的最高精度數字地圖，以網絡規劃中的標準工參為基礎，導入精確的站點經緯度、方位角、下傾角、導頻功率等參數。這些關鍵參數會影響網絡仿真的RSRP、SINR以及邊緣速率的結果，在仿真過程中結合長春市精細化校正的LTE無線信號的傳播模型，輸出真實的網絡信號仿真渲染圖。并利用各類別話務模型，包括行人、行車、火車、高鐵等不同速度的傳播模型來評估網絡容量。不同廠商的仿真軟件在實際應用中大同小異，使用不同的仿真軟件輸出的結果有一定的偏差，但不是影響規劃仿真結論的主要因素。仿真關鍵參數分析如下：

在相同頻譜資源的情況下網絡的頻譜效率是關注的技術要點。頻譜效率的優劣直接受限于網絡結構的合理性。為實現最優網絡結構，網絡結構要求接近于六邊形蜂窩結構，站點高度、站間距與實際環境合理設定。在實際應用環境中，良好的用戶體驗往往由于用戶終端下載速率高而獲得。在站點充足的區域，導致用戶體驗差的絕大多數原因在于網絡信號質量差，即所謂的SINR指標低，不同小區間的重疊覆蓋度決定了SINR，網絡規劃中，下傾角、方位角導致小區網絡重疊覆蓋度高會導致SINR指標降低。追其本質原因在于：網絡結構的不合理。諸如：站點選址問題偏差問題，天線掛高過高或過低問題，都會影響下傾角與方位角的規劃值。

在規劃方位角時，注意由于現網的站點不可能達到理論的蜂窩式布局，所以兩個夾角不能達到理論的120度，這需要結合實際環境，比如高樓遮擋等情況對小區方位角進行精細化規劃。當相鄰小區夾角小于120度時，會導致小區間的重疊覆蓋。必然要進一步調整下傾角或者發射功率，在實際站點實現最優方位角。按照這個原理，同站相鄰小區方位角夾角控制在60度以上。

在規劃下傾角時，可以通過站間距和站高來計算出下傾角取值范圍，規則中考慮采用機械下傾加電下傾的策略來對下傾角進行調整。兩種下傾角有不同的取值范圍，規劃取值也各有不同，對于機械下傾推薦最優的范圍為0-8度，當機械下傾超過8度時，LTE網絡波瓣容易發生畸變，導致信號擴散不可控制，影響周圍站點信號質量。對于電下傾調整范圍為0-10度，在網絡初期階段應盡可能調整機械下傾，超過機械下傾范圍則用電下傾補充，這樣有利于后期優化調整。如果站點的站高過高、站間距過近等特殊情況，則需要重新選址和調整站高。根據理論計算，天線垂直波瓣3dB寬度以外，即所謂的半功率角，天線增益迅速下降，覆蓋變差;而下傾角規劃要同時滿足終端切換和避免干擾，由此最優下傾的定義：實現干擾和移動性能之間的最佳平衡，天線半功率角落地點應位于切換帶邊緣。

所以，為了保障LTE網絡性能達到覆蓋標準，需要在網絡規劃階段即對網絡結構、天饋參數實行精細化校正，同時指導工程建設環節選擇合理的站址。本次規劃經過反復五次仿真參數修正，最終確定了長春市城區內網絡結構為：最佳天線掛高范圍32米-45米;城區平均站間距380米，最大單向偏移距離76米。

4、網絡規模確定。LTE網絡規模不能根據3G網絡模型經驗進行預測。本次網絡規劃的網絡規模主要參考了網絡仿真的結果。將仿真的結果回溯對比市場發展預測，綜合參考市場預測的發展規模、同時指引和參與承載網和核心網的規劃。本次仿真后的最終的網絡規模調整為稍大于市場預測規模，且考慮了年內公司整體經營戰略政策上的再次擴大網絡規模的可能性。最終確定的實驗網目標為：密集城區和一般城區共計規劃FDD-LTE宏基站約800站，同理規劃了TDD-LTE宏基站約200站。根據實驗網的實際體驗式組網目的，本次規劃未考慮室內分布系統、高速公路和高速鐵路4G覆蓋的問題。

5、站點勘測。站點實地勘測是網絡規劃中的關鍵一環。站點勘測的目的是反復校正仿真參數，需要重復閉環處理勘測的數據結果。其過程是：（1）仿真預測，輸出預選結果;（2）實地勘測選擇合適的建筑物或建設場地做為預選站;（3）根據預選站實地勘測記錄的經緯度、天線預計掛高、周圍新建高大建筑物、天線型號預選等內容進行修正;（4）再次仿真，輸出結果;（5）分析實際預選站址帶來的覆蓋問題;（6）實地再勘測，提出解決方案。

6、編制無線網絡規劃報告。

四、結束語

根據實際測試數據反饋，在RSRP大于-80dbm，SINR大于25db以上時，FDD-LTE終端能夠實現MIMO雙通道并達到LTE的峰值速率，且LTE的下載速率和SINR成正比。在RSRP覆蓋指標達到標準后，SINR的中高值比例越高，頻譜利用率越高，下行速率隨之提升。對于FDD-LTE網絡來說，保證RSRP接收電平的連續覆蓋，保證業務連續性和切換成功率，同時避免重疊覆蓋導致的小區干擾的確是一個難題。因此，從網絡規劃開始就精細化考慮網絡覆蓋問題，對于有效地提升網絡質量具有重要意義。

參 考 文 獻[1]中國電信集團公司《TD-LTE混合組網研討會專題材料》[2]中國電信集團公司《LTE試驗網工程無線網主設備工程技術規范書》[3]胡涂林、徐景編著《3GPP LTE無線鏈路關鍵技術》，電子工業出版社，2008年