TD—LTE網絡中小區重疊覆蓋優化方法研究

杜楊+楊奧林+朱革

【摘 要】TD-LTE由于網絡架構、工作頻段等原因，更容易在相鄰站點之間出現重疊覆蓋區域。為了改善TD-LTE網絡中小區重疊覆蓋對網絡造成的影響，首先介紹了重疊覆蓋的判斷思路，接著給出了一種小區重疊覆蓋優化方法，該方法是通過聯合優化小區重疊覆蓋區域信號干擾水平和信號接收強度來減少重疊覆蓋。通過測試分析得知，該方法可以有效提高吞吐量和降低小區重疊覆蓋程度，具有一定的可行性和推廣性

TD-LTE由于網絡架構、工作頻段等原因，更容易在相鄰站點之間出現重疊覆蓋區域。為了改善TD-LTE網絡中小區重疊覆蓋對網絡造成的影響，首先介紹了重疊覆蓋的判斷思路，接著給出了一種小區重疊覆蓋優化方法，該方法是通過聯合優化小區重疊覆蓋區域信號干擾水平和信號接收強度來減少重疊覆蓋。通過測試分析得知，該方法可以有效提高吞吐量和降低小區重疊覆蓋程度，具有一定的可行性和推廣性。

【關鍵詞】TD-LTE 重疊覆蓋 吞吐量 SINR RSRP

Investigation on the Cell Overlapping Coverage Optimization

in TD-LTE Networks

[Abstract]In view of the network architecture and the frequency， the overlapping coverage area is apt to appear between adjacent cells in TD-LTE networks. In order to mitigate the impact of the overlapping coverage area on TD-LTE networks， the judgment method of the overlapping coverage was introduced. An optimization method of the overlapping coverage was presented， which can reduce the overlapping coverage by jointly optimizing the interference plus noise ratio （SINR） and the reference signal receiving power （RSRP） in the overlapping coverage area. Tests demonstrate that the method can effectively improve the throughput， reduce the overlapping coverage and have the moderate validity and feasibility.

[Key words]TD-LTE overlapping coverage throughput SINR RSRP

1 引言

TD-LTE[1]作為第四代移動通信國際標準，采用同頻組網方式，在增加頻譜利用率的同時，也增加了小區邊緣用戶受干擾的幾率。由于TD-LTE具有干擾敏感性，將會對小區邊緣吞吐量、覆蓋等造成影響。文獻[2]介紹了重疊覆蓋的概念，對于某個采樣點，監聽到的鄰區信號強度與其主服務小區RSRP相差在6 dB，同時個數（包含服務小區）大于3的時候，即存在重疊覆蓋。TD-LTE在網絡建設初期多采用與TD-SCDMA共站址的模式，TD-SCDMA的工作頻段和特點導致了即使TD-SCDMA基站結構布局合理，也不等于TD-LTE結構就完全合理的問題。文獻[3]闡述了在LTE建網初期，通過對現有TD-SCDMA數據進行健康預評估，能減少后續重疊帶來的影響。文獻[4]給出一種基于重疊覆蓋強度的網絡結構評估分析方法，通過對標規劃仿真數據和實際測試數據，驗證了該方法的可靠性。文獻[5]給出了對TD-LTE網絡性能及對弱覆蓋、重疊覆蓋進行評估的方法，但僅淺談了解決思路，未涉及具體詳細的方法評估。文獻[6]分析了多種可能會對網絡引起干擾而導致重疊覆蓋的原因，并為后續相關優化工作打下了基礎。文獻[7]探討在不同的小區重疊個數、小區負載的情況下，重疊覆蓋對下行吞吐量的影響。文獻[8]介紹了一些常見的重疊覆蓋優化方法，并針對各類問題，給出了不同的策略。文獻[9]介紹了重疊覆蓋與LTE網絡整體性能的關系，給出了重疊覆蓋的優化建議。本文將在已有研究的基礎上，對TD-LTE網絡中小區重疊覆蓋優化問題進行進一步探討。

2 小區重疊覆蓋問題研究

2.1 問題描述

TD-LTE網絡中，對于密集市區場景，普遍站間距小于300 m，部分區域甚至小于200 m，存在一個區域內有較多小區信號同時覆蓋的現象。如果此類小區信號強度比較接近，并且數量較多，則會造成終端無主服務小區、頻繁切換等事件發生，產生掉話、無法上網的情況，影響小區性能，對用戶感知造成嚴重影響。為減少由于小區重疊覆蓋對網絡產生的負增益，小區重疊覆蓋度這個概念被行業專家和研究人員提出，所謂重疊覆蓋度，通常定義如下：UE接收到主服務小區RSRP信號強度大于-105 dBm，即RSRPSCELL>-105 dBm；同時UE監聽到候選集中鄰區小區（t=[1， 2， …， h] ）信號強度和RSRPSCELL相差6 dB內的小區總個數大于3，即滿足公式（1）：

隨著網絡站點規模的逐漸增加，重疊覆蓋已經成為當前影響網絡感知的一個關鍵因素。本文將通過對現網重疊覆蓋進行分析，給出重疊覆蓋優化建議，并對其效果進行驗證。

2.2 現網重疊覆蓋分析

為了對現網重疊覆蓋情況進行調研分析，選取了密集市區場景下某網格A作為研究對象，該網格面積4.45 km2，包含36個室外站點（宏站+微蜂窩），平均站間距約298 m，選取了每天的忙時（上午8—10點，下午3—5點，晚上7—9點）進行DT（Diver Test）拉網測試。網格A概況如圖1所示（圖中紅色區域表示該網格區域，藍色圖標代表基站及對應小區）：

拉網測試過程中基站RS功率15.2 dBm，天線平均高度35 m，根據TD-LTE測試規范[10]，得到了SINR值與重疊覆蓋度關系

從圖2中可以看到，隨著重疊覆蓋度的增加，SINR呈現下降的趨勢。當重疊覆蓋度等于3的時候，SINR等于-3.8 dB，重疊覆蓋度等于4的時候，SINR等于-10.2 dB，隨著重疊覆蓋度增大，SINR值下降趨勢明顯。

由圖3的測試結果可以知道，隨著重疊覆蓋的增加，吞吐量呈現下降的趨勢，特別是當重疊覆蓋度大于2之后，下降趨勢非常明顯。

2.3 重疊覆蓋判斷方法

由上文可知，重疊覆蓋對網絡的影響非常之大，本節重點對重疊覆蓋判斷、重疊覆蓋的計算和優化方法進行介紹，外場測試結果及分析將在下一節探討。

首先，UE將對應的主服務小區信號強度與其監聽到的鄰區信號強度相差3 dB的鄰區小區定義為潛在服務小區。重疊覆蓋優化方法具體流程如下：

（1）通過對現網測試數據進行分析，得出SINR值較差范圍，即SINR≤0的區域，定義該區域中有k個SINR值差點SW={SW1， SW2， …， SWk}，k為SINR值差點編號；

（2）對k個SINR值差點進行分析，得到其對應的主覆蓋小區信息SCELLk和該點對應的鄰區列表信息NCELLk={NCELL1， NCELL2， …， NCELLi}，i為該點可以監聽到的所有鄰區編號；

（3）對SCELLk和NCELLk鄰區列表進行分析，得到k點對應的服務小區信號強度和鄰區列表中鄰區信號強度，計算符合該點主服務小區和各個鄰區信號強度關系“ dB”的所有值，統計得出覆蓋重疊集O={O1， O2， …， On}，n為重疊覆蓋個數。

對各個UE來說，存在一個重疊覆蓋閾值x，如果xn，即認為存在重疊覆蓋對網絡產生負增益，本文中暫定x=3。

2.4 重疊覆蓋改進方法

對于SW集合不為空的時候，同時覆蓋重疊個數n也大于閾值3的情況，即認為該UE處于重疊覆蓋區域內，并且存在負增益，需要對重疊集進行優化，具體優化步驟如下：

（1）對于已經確定的SINR值差點，重疊覆蓋原因是由于和兩者值差較小；

（2）對于≥-90 dBm，同時該點對應的所有<-90 dBm，可以通過調節鄰區工參設置及發射功率，滿足≥6；

（3）對于≥-90 dBm，存在部分大于-90 dBm和部分小于-90 dBm的情況，建議通過增加主服務小區功率，使其≥6；

（4）如果>6，可通過切換設置，重新定義主服務小區；

（5）如果>6，通過對鄰區信號強度進行抑制，滿足≥

6，減少重復覆蓋。

3 測試分析

本節對改進的LTE小區重疊覆蓋優化方法的吞吐量和SINR值進行了對比測試分析，參數設置如下：載波頻率E頻段，信道帶寬20 MHz，小區平均間距300 m。為了驗證優化效果，選取了密集市區網格A進行測試，該網格面積4.45 km2，網格內室外站點36個（宏站+微蜂窩），100個小區，平均站高36 m，平均站間距約298 m，網格內包含了CBD、大型綜合體、圖書館、廣場等復雜環境。

通過對主干道路和人流較大路段進行掃頻重疊覆蓋測試，對測試數據進行分析發現優化前重疊覆蓋度大于3的重疊覆蓋個數為2087個，優化前測試總共掃頻點個數為12 862個，重疊覆蓋度占比16.22%。

優化后對比測試，總共掃頻采樣點個數12 799個，去除無效點2915個，優化后重疊覆蓋度大于3的重疊覆蓋個數為1181個，重疊覆蓋度占比9.22%。

改進的方法和優化前測試結果均是由100個小區測試的統計平均值得到。由圖4的對比測試結果可以知道，優化后重疊覆蓋度大于3的比例已經小于10%。

除了重疊覆蓋度，還對優化前后的小區下行吞吐量進行了測試分析。

改進的方法和優化前測試結果均是由100個小區進行測試的統計平均值得到。由圖5的對比測試結果可以知道，本文提出的小區重疊覆蓋改進提升方法對于本身下載速率低于10 Mbps的情況，下行吞吐量占比平均減少了1.9%；對于10≤x<20的情況，下行吞吐量占比提高了2.57%，這是由于速率較低的小區存在的重疊覆蓋減少，此部分小區優化后速率有了提升，大多數達到了10 Mbps以上。由于本文優化方法暫不涉及到網絡結構調整，對于部分站點存在的網絡規劃設計不合理情況，無法實踐本文提出的改進方法，故為后續速率質量提升還保留了一部分空間。

4 結論

TD-LTE作為第四代移動通信技術，可以實現更高速率、更小時延的通信服務，由于TD-LTE自身原因，小區重疊覆蓋成為決定網絡質量的一個關鍵問題。首先介紹了小區重疊覆蓋的概念，在現有小區重疊覆蓋解決方法的基礎上，提出了一種改進的小區重疊覆蓋優化方法。該方法綜合考慮SINR值差以及鄰區RSRP過強引起的干擾問題，通過一系列措施，減少了小區重疊，提高了網絡質量，外場對比測試驗證了該方法的正確性和可行性。

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