TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與實測分析

趙明峰,宋勇,彭建,張皓彥

（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司四川分公司，成都 610045）

TD-LTE采用同頻組網(wǎng)方式實現(xiàn)廣覆蓋，同時，TD-LTE技術(shù)特點決定其網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃顯得更為重要。合理的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃可使得網(wǎng)絡(luò)在時間與空間上達到最大程度的覆蓋。規(guī)劃的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量好壞直接關(guān)系到后續(xù)用戶的體驗[1～3]。

目前，中國移動已基本完成TD-LTE一期工程，全國主要城市的主城區(qū)已實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)覆蓋。針對主城區(qū)的覆蓋區(qū)域，將開展大規(guī)模的拉網(wǎng)路測和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作，針對存在弱覆蓋的區(qū)域進行補點補盲，從而提升TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的深度。然而，在進行TD-LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化之前，如何去評估前期TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的科學(xué)性和合理性，以及規(guī)劃相應(yīng)存在的缺陷和問題，這顯得尤為必要。

本文從某丘陵地市的主城區(qū)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及仿真角度出發(fā)，結(jié)合近期的拉網(wǎng)道路測試數(shù)據(jù)，對比分析規(guī)劃仿真與現(xiàn)網(wǎng)道路測試的相應(yīng)異同。一方面，檢驗TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的重要性和合理性，充分體現(xiàn)TDLTE的技術(shù)特點和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要求；另一方面，分析得出相應(yīng)網(wǎng)格規(guī)劃的不足和缺陷，為提升TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的準確性和科學(xué)性提供參考依據(jù)。

1 TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與仿真

該丘陵城市主城區(qū)地貌特征較為復(fù)雜，主要體現(xiàn)在地勢落差較大、城中建筑物分布不均且存在大量高樓，主城區(qū)為兩條江河聚集處。按照指導(dǎo)意見及要求，為實現(xiàn)快速落地，并有效利用現(xiàn)有TD-SCDMA資源，該城區(qū)主要以F頻段為主進行TD-LTE升級建設(shè)，整體架構(gòu)如圖1所示。

該丘陵城市主城區(qū)的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃思路主要從以下幾個方面提升仿真規(guī)劃與工程建設(shè)間的良好協(xié)同，確保LTE建網(wǎng)質(zhì)量和效率。

圖1 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃思路

（1）首先采用預(yù)規(guī)劃分析平臺工具NPAP進行分析，它主要利用TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)測試數(shù)據(jù)，預(yù)測升級后的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)性能，主要包括弱覆蓋分析、重疊覆蓋分析、強干擾分析等。從分析的結(jié)果中將該城區(qū)可能會帶來系統(tǒng)內(nèi)干擾的5個高站在規(guī)劃方案中進行了排除，且結(jié)合站間距的要求在其周邊進行新選站址，并就分析得出的第三類站點（插花或不可用）采用D頻段插花或摒棄。針對無法直接采用TD-SCDMA升級的第二類站點（需調(diào)整或新建天饋），通過采用新建天饋或者是對現(xiàn)網(wǎng)天饋進行優(yōu)化方式進行解決。

（2）針對TD-LTE可能帶來系統(tǒng)間干擾，利用干擾排查分析工具，針對城區(qū)部分進行了全面梳理，并就屬于規(guī)劃內(nèi)的TD-LTE備選問題站點進行上站排查，降低系統(tǒng)間干擾對TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的性能影響，相應(yīng)的干擾排查結(jié)果如圖2所示。

從圖2可知，紅色區(qū)域為存在外部干擾的區(qū)域。

（3）結(jié)合工程建設(shè)具體實施情況、現(xiàn)網(wǎng)TD-SCDMA拉網(wǎng)測試情況、特殊典型地貌特點等多重因素，最終依據(jù)站間距相應(yīng)建議要求初步完成城區(qū)的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。進一步地，基于干擾排查若發(fā)現(xiàn)的外部干擾情況，以及部分熱點區(qū)域所面臨的后續(xù)擴容等問題，在相應(yīng)熱點區(qū)域（高校、市中區(qū)繁華商業(yè)區(qū)）采用D頻段組網(wǎng)方式，共計采用37個D頻段站點實現(xiàn)該區(qū)域的連續(xù)覆蓋。

（4）在初步規(guī)劃的TD-LTE站點分布情況基礎(chǔ)上，并基于該區(qū)域準確的校正傳播模型[4]，利用仿真規(guī)劃工具ANPOP驗證其規(guī)劃相應(yīng)效果是否能夠達到指標要求。在此基礎(chǔ)上，進一步針對仿真中未達標的問題小區(qū)進行深入分析和優(yōu)化調(diào)整，經(jīng)過多輪的優(yōu)化仿真后，使得未達標的小區(qū)級站點數(shù)顯著降低，同時仿真的整體性能指標RSRP和SINR均有明顯提升，如圖3所示。

在仿真優(yōu)化調(diào)整的過程中，盡量不調(diào)整平滑升級的TD-LTE站點以確保對TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)的影響降到最低，同時針對現(xiàn)網(wǎng)部分TD-SCDMA直接升級站點方位角難以滿足TD-LTE要求，對其采用優(yōu)化方位角、下傾角等方式以提升仿真整體指標，并將相應(yīng)站點及時反饋網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化部門。下一步，結(jié)合新選站點的落實情況逐步優(yōu)化調(diào)整，經(jīng)過多輪的仿真優(yōu)化，并與各部門進行討論，最終確定相應(yīng)的規(guī)劃站點清單，在此基礎(chǔ)上，給出相應(yīng)的TD-LTE開站工單，同時設(shè)計與該開站工單保持一致。

經(jīng)過上述4個步驟，最終確定該丘陵城市城區(qū)的TD-LTE規(guī)劃方案，規(guī)劃站點主要調(diào)整和分析情況如下表1所示。

圖2 干擾排查結(jié)果

圖3 仿真優(yōu)化調(diào)整思路

該城市TD-LTE規(guī)劃方案仿真優(yōu)化前后RSRP和SINR對比情況如圖4所示。

RSRP大于-100 dBm的區(qū)域占比為98%，SINR大于-3 dB的區(qū)域占比為99.2%，相比于優(yōu)化前RSRP和SINR分別提升5.2%和3.1%，小區(qū)級仿真達標數(shù)量提升了68個，剩余27個未達標小區(qū)由于實際選址困難、地貌環(huán)境復(fù)雜、街道站點掛高較低等多重因素導(dǎo)致無法進一步通過新增站點或仿真優(yōu)化解決。

2 TD-LTE仿真規(guī)劃與實測對比

為了論證TD- LTE規(guī)劃的重要性，檢驗前期TD-LTE規(guī)劃仿真的合理性，并指出相應(yīng)存在的問題。為此，我們以該地市首輪主城區(qū)道路測試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析兩者之間的相互關(guān)系和差異。通過兩者之間的對比分析，可有效分析前期仿真規(guī)劃的不足和存在的問題，進一步為后續(xù)的深度覆蓋規(guī)劃方案提供參考意見，并可為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供數(shù)值參考。

2.1 TD-LTE道路實測

參照LTE的技術(shù)特點及指標要求，我們以反應(yīng)覆蓋情況指標（RSRP）和用戶感知的下行吞吐率（PDCP Throughput DL）的兩個指標展開分析。該丘陵城市主城區(qū)道路實測RSRP和下行吞吐率如圖5所示。

從圖5中的測試結(jié)果來看，存在相應(yīng)弱覆蓋區(qū)域吞吐率較低區(qū)域，如圖5中紅色區(qū)域。弱覆蓋的綠色區(qū)域經(jīng)上站核查后發(fā)現(xiàn)主要原因在于原有天饋設(shè)計不合理、存在明顯阻擋。虛線區(qū)域為D頻段連續(xù)覆蓋區(qū)域。實際道路測試結(jié)果表明，該區(qū)域RSRP和吞吐率相對于F頻段均較好。主要原因在于前期的預(yù)規(guī)劃分析發(fā)現(xiàn)D頻段區(qū)域存在較強的系統(tǒng)內(nèi)干擾，干擾排查結(jié)果如圖2所示也表明該區(qū)域存在外部干擾，為此采用D頻段和降高等措施可規(guī)避相應(yīng)的干擾[5]。因此，該區(qū)域路測結(jié)果顯示各項指標較為優(yōu)良。同時，也再次驗證了TD-LTE采用F頻段同頻組網(wǎng)時將會受到各類干擾的影響，從而影響其上下行速率。進一步地，與前期規(guī)劃方案的優(yōu)化仿真圖4進行對比可知，對應(yīng)的弱覆蓋區(qū)域基本保持一致。

2.2 數(shù)據(jù)對比分析

為了進一步分析比較規(guī)劃仿真與實際道路測試之間的對比。我們利用仿真規(guī)劃軟件所提供的道路統(tǒng)計分析工具，主要針對該丘陵城市城區(qū)的測試區(qū)域進行統(tǒng)計，相應(yīng)RSRP指標和SINR指標累積分布函數(shù)CDF和概率密度函數(shù)PDF對比如圖6和圖7所示。

從圖6可知，結(jié)合TD-LTE指標規(guī)范要求和對比分析統(tǒng)計結(jié)果，我們按照RSRP低于-100 dBm和高于-100 dBm進行對比分析。

表1 規(guī)劃方案考慮的主要因素

圖4 仿真優(yōu)化前后對比

在RSRP低于-100 dBm區(qū)間，仿真統(tǒng)計CDF指標為3.4%，而道路測試統(tǒng)計CDF指標為5.42%，說明仿真結(jié)果優(yōu)于路測結(jié)果，進一步結(jié)合道路測試弱覆蓋和吞吐率偏低的區(qū)域進行分析，如圖5中的藍色區(qū)域。該弱區(qū)域經(jīng)過現(xiàn)場上站核查后發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的TD-LTE站點為TD-SCDMA升級站點，但原TD-SCDMA站點的天面設(shè)計不合理，存在明顯阻擋，導(dǎo)致TDLTE升級后覆蓋區(qū)域受限，進而影響道路測試指標。

從圖7可知，道路測試所得的SINR CDF相對于仿真統(tǒng)計結(jié)果偏樂觀，主要原因在于SINR受到測試終端靈敏度、終端解調(diào)能力、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、數(shù)字地圖精度以及實測與仿真統(tǒng)計方式差異及數(shù)據(jù)量級差異、仿真參數(shù)設(shè)置準確度、仿真?zhèn)鞑ツＰ推ヅ涠鹊榷嘀匾蛩赜绊?，?dǎo)致結(jié)果存在一定的偏差。

總體來看，與仿真結(jié)果相比較，路測相對較為樂觀，但是在可接受的范圍內(nèi)，引起偏差的可能因素較多，例如地圖未及時更新，傳播模型的影響，測試道路采樣點數(shù)相對仿真道路統(tǒng)計偏低等多重因素。但總體上基本滿足仿真與實際網(wǎng)絡(luò)測試兩者間的匹配，仿真規(guī)劃可有效指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與建設(shè)。

從上述對比分析可知，合理有效的TD-LTE規(guī)劃方法和手段可有效保障建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，為TD-LTE網(wǎng)絡(luò)提供重要的技術(shù)指導(dǎo)。從道路測試對比分析結(jié)果來看，再次印證了我們所采用的規(guī)劃分析方法的合理性和有效性。

圖5 道路實測RSRP和吞吐率

圖6 規(guī)劃仿真與道路測試RSRP CDF和PDF對比

圖7 規(guī)劃仿真與道路測試SINR CDF和PDF對比

3 結(jié)論

TD-LTE的技術(shù)特點決定其與GSM/TD-SCDMA等傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)存在顯著差異。利用準確的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具和分析手段才能確保其TD-LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)以終為始的規(guī)劃要求?；谠撍枷?，本文從某城市TD-LTE規(guī)劃出發(fā)，結(jié)合預(yù)規(guī)劃、干擾排查、網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀等多重因素，提出了完整的規(guī)劃思路和分析方法，并與實際道路測試數(shù)據(jù)進行了對比分析，分析并論證了其TD-LTE規(guī)劃的重要性和有效性。進一步地，在良好的規(guī)劃基礎(chǔ)上，針對弱覆蓋及吞吐率低的區(qū)域?qū)㈤_展測試優(yōu)化，并最終確定相應(yīng)的原因，尋求相應(yīng)的解決策略，提升TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的深度覆蓋能力和性能[6]。

[1]3GPP TR 36.814 V9.0.0, Further Advancements for E-UTRA Physical Layer Aspects[S].

[2]趙明峰, 趙謖, 劉三思, 等.典型城市TD-LTE引入策略研究[J].電信工程技術(shù)與標準化, 2013，（9):13-17.

[3]趙明峰, 趙謖, 劉三思, 等.典型場景TD-LTE站址選擇思路與分析[J].電信工程技術(shù)與標準化, 2013，（1):22-26.

[4]趙明峰.LTE傳播模型淺析[J].電信科學(xué), 2013,29（9), 117-121.

[5]王樂，堯文彬，王韜，等.TD-LTE F頻段和D頻段間的協(xié)同策略[J].電信工程技術(shù)與標準化, 2013,（1):13-15.

[6]李通, 程日濤, 王潛源, 等.TD-LTE深度覆蓋方案[J].電信工程技術(shù)與標準化, 2012，（7):6-8.