基于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置研究

俞興明

（蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215104）

1 引言

為了給大眾提供高速的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，工信部在2013年底給三大電信運(yùn)營商發(fā)放了TD-LTE（準(zhǔn)4G）移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營牌照。TD-SCDMA與TDLTE這2種制式的移動(dòng)通信系統(tǒng)有一些類似之處[1]：一是都是時(shí)分雙工（TDD）方式；二是TD-LTE常采用的F頻段（1 880—1 920MHz）與TD-SCDMA常用的A頻段（2 010—2 025MHz）頻率接近，信號(hào)傳播特性差異很??；三是都使用小間距的智能天線和波束賦形技術(shù)。TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)過幾年的建設(shè)和優(yōu)化，工程人員積累了很多網(wǎng)絡(luò)設(shè)置和優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)，因此完全可以借鑒TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)來對(duì)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)置及優(yōu)化。

另一方面，為了快速布設(shè)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，在一般城區(qū)及廣大的農(nóng)村地區(qū)通常直接采用從TD-SCDMA升級(jí)、TD-LTE與TD-SCDMA共站共天饋的方式建設(shè)TDLTE基站。只有在建筑物和人口密集的中心城區(qū)，TDLTE才使用D頻段（2 500—2 690MHz）。由于D頻段的頻率更高，傳輸損耗和穿透損耗更大，與F頻段傳播特性有很大的差異。本文將主要討論TD-LTE在F頻段借鑒TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃及優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)。

2 規(guī)劃及優(yōu)化參數(shù)借鑒

2.1 發(fā)射功率借鑒

借鑒TD-SCDMA發(fā)射功率的目的是為了滿足TDLTE對(duì)小區(qū)信號(hào)覆蓋的要求。特別是在TD-LTE與TDSCDMA共站且數(shù)量配比為1:1的情況下，理想的目標(biāo)是TD-LTE與TD-SCDMA小區(qū)相互重疊且同邊界。衡量TD-SCDMA系統(tǒng)信號(hào)覆蓋的指標(biāo)是PCCPCH的信號(hào)碼功率（PCCPCH_RSCP），而衡量TD-LTE信號(hào)覆蓋的是RSRP（Reference Signal Receiving Power，參考信號(hào)接收功率）。但由于兩系統(tǒng)工作原理、信號(hào)時(shí)頻方式等的不同，兩者的數(shù)值和意義也不同，因此不能取等同的數(shù)值[2]。

由于TD-SCDMA的PCCPCH只占TS0時(shí)隙中的2個(gè)碼道，因此PCCPCH_RSCP功率為：

而TD-LTE的RS（Reference Signal，參考信號(hào)）只嵌入在PRB（Physical Resource Block，物理資源塊）中的部分載波的部分符號(hào)時(shí)刻，因此下行參考信號(hào)功率為：

其中，N 是RB（Resource Block，資源塊）個(gè)數(shù)；12是1個(gè)RB內(nèi)的子載波個(gè)數(shù)。

由式（1）和（2）可得：

換算成dBm可得：

由于TD-SCDMA和TD-LTE采用頻段不同，傳播損耗差異為0.87dB[3]，故TD-SCDMA和TD-LTE理論電平差值為：18.75+0.87=19.62dB。因?yàn)長TE是同頻組網(wǎng)，為了防止小區(qū)邊緣處的干擾，所以TD-LTE CRS發(fā)射功率相對(duì)于與之共站的TD-SCDMA PCCPCH雙碼道發(fā)射功率應(yīng)設(shè)置成小15dBm至20dBm。

若TD-SCDMA采用A頻段在密集城區(qū)邊緣場(chǎng)強(qiáng)為PCCPCH RSCP≥-90dBm，PCCPCH雙碼道功率配置為33dBm，則TD-SCDMA允許的最大路損為33- (-90)=123dB。實(shí)際路測(cè)統(tǒng)計(jì)各頻段路徑最大允許路徑損耗（MAPL）對(duì)比如下：

（1）D頻段（2 600MHz）：126.14dB；

（2）A頻段（2 100MHz）：123.00dB；

（3）F頻段（1 900MHz）：121.53dB。

TD-LTE 空載下邊緣速率滿足1M/256k 計(jì)算，8T8R下鏈路預(yù)算允許上行最大路徑損耗為124.97dB，因此D頻段上行覆蓋略為受限。若TD-LTE邊緣場(chǎng)強(qiáng)要求為RSRP≥-110dBm，則D頻段的RS發(fā)射功率配置至少需要126.14-110=16.14dBm，F(xiàn)頻段的RS發(fā)射功率配置至少為121.53-110=11.53dBm。

按照中國移動(dòng)規(guī)范要求，T D-LTE 下行1 Mbps的吞吐量。 下行鏈路受限RS 信號(hào)， F 頻段其MAPL=121.50dB，F(xiàn)頻段覆蓋距離401m；D頻段其MAPL=12 6. r d B，D 頻段覆蓋距離367m。上行吞吐量要求256 kbps下，受限PUSCH 信道，其MAPL=124.97dB，D頻段覆蓋距離432m，F(xiàn)頻段覆蓋距離472m。TD-SCDMA下行受限于PDCCH信道，其MAPL=123.00dB，A頻段覆蓋距離373m；上行受限CS64k業(yè)務(wù)，其MAPL=119.59dB，A頻段覆蓋距離327m?？傮w而言，TD-LTE覆蓋能力略優(yōu)于TDSCDMA，TD-LTE與TD-SCDMA共站共天饋可保證同覆蓋。

當(dāng)TD-LTE與TD-SCDMA共站共RRU（Radio Remote Unit，射頻拉遠(yuǎn)單元）但不共天饋，且RRU功率不受限時(shí)，兩者發(fā)射功率可獨(dú)立設(shè)置；當(dāng)RRU總功率受限時(shí)，需分配好兩者之間的功率比例關(guān)系，確保兩個(gè)網(wǎng)的覆蓋效果。

中國移動(dòng)在廣州測(cè)試所得的繼承TD-SCDMA功率與TD-LTE功率獨(dú)立配置后的網(wǎng)絡(luò)性能對(duì)比如表1所示。由此可見，直接繼承TD-SCDMA功率相比較獨(dú)立配置，SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio，信干噪比）和速率均有所下降，其中平均速率下降16.5%。

表1 繼承TD-SCDMA功率與TD-LTE功率獨(dú)立配置后的網(wǎng)絡(luò)性能對(duì)比

對(duì)于TD-LTE與TD-SCDMA共用RRU及共天饋的情況，F(xiàn)A寬頻功放，當(dāng)TD-SCDMA載波功率配置過高且載波數(shù)配置較多時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)預(yù)留給TD-LTE功率不足40W的問題，解決措施是進(jìn)一步核查并控制TDSCDMA載波功率設(shè)置在合理的范圍；TD-LTE按較大功率（如CRS單Port 15.2dBm）進(jìn)行初始配置，再參考TD-SCDMA功率配置趨勢(shì)進(jìn)一步優(yōu)化。

2.2 切換參數(shù)借鑒

切換的目的是為了使處于業(yè)務(wù)狀態(tài)下的終端在不同服務(wù)小區(qū)之間移動(dòng)時(shí)能保持業(yè)務(wù)的連續(xù)性，也是移動(dòng)通信系統(tǒng)有別于其它無線系統(tǒng)的主要特征。切換參數(shù)設(shè)置和優(yōu)化的目標(biāo)在于減少切換掉線率，同時(shí)要減少系統(tǒng)的信令負(fù)擔(dān)。

TD-LTE與TD-SCDMA的切換觸發(fā)機(jī)制類似，都是基于UE測(cè)量事件上報(bào)的切換觸發(fā)。但由于TDSCDMA是控制信道異頻組網(wǎng)，而TD-LTE一般是同頻組網(wǎng)；TD-SCDMA是接力切換，而TD-LTE是硬切換，所以兩系統(tǒng)的切換參數(shù)也應(yīng)設(shè)置得不同[4]。

切換參數(shù)設(shè)置主要有事件上報(bào)遲滯范圍（Hysterisis）和事件上報(bào)延時(shí)（Time To Trigger）。由于TD-LTE主要是同頻組網(wǎng)，使得小區(qū)邊緣同頻干擾嚴(yán)重，SINR較差導(dǎo)致業(yè)務(wù)性能下降，因此TD-LTE切換參數(shù)Time To Trigger不宜配置得比TD-SCDMA的大，過大則切換太遲導(dǎo)致業(yè)務(wù)速率迅速惡化[5]。

TD-SCDMA一般配置為640ms和1 280ms，相應(yīng)的TD-LTE系統(tǒng)小區(qū)建議配置為320ms至640ms。Hysterisis參數(shù)可借鑒TD-SCDMA系統(tǒng)設(shè)置為3dB不變。廣州T D-LT E 網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的切換參數(shù)繼承T DSCDMA與獨(dú)立設(shè)置時(shí) 切換的性能對(duì)比如表2所示：

表2 TD-LTE繼承TD-SCDMA切換參數(shù)與獨(dú)立設(shè)置時(shí)的性能對(duì)比

2.3 鄰區(qū)參數(shù)借鑒

當(dāng)TD-LTE與TD-SCDMA共站比例達(dá)到1:1時(shí)，在前述功率參數(shù)設(shè)置借鑒的基礎(chǔ)上，TD-LTE的鄰區(qū)關(guān)系能基本地繼承TD-SCDMA的鄰區(qū)關(guān)系。但在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，兩個(gè)網(wǎng)的共站比例不理想，有的街區(qū)可能只有TD-SCDMA基站而無TD-LTE，此時(shí)如果TD-LTE仍舊照搬TD-SCDMA的鄰區(qū)參數(shù)配置，則會(huì)出現(xiàn)TD-LTE鄰區(qū)漏配的情況，使得網(wǎng)絡(luò)初期出現(xiàn)業(yè)務(wù)情況惡化。在這種情況下，要么修改使得增加相應(yīng)TD-LTE覆蓋小區(qū)的RSRP的功率或調(diào)整相應(yīng)TD-LTE覆蓋小區(qū)天線仰角，要么建議網(wǎng)管開啟自組織網(wǎng)絡(luò)（SON）功能，通過X2接口實(shí)現(xiàn)鄰區(qū)自動(dòng)添加。前期測(cè)試結(jié)果顯示，通過采用自動(dòng)鄰區(qū)（ANR）技術(shù)，70%漏配鄰區(qū)可重新添加到鄰區(qū)列表中[6]。

2.4 時(shí)隙配置借鑒

TD-LTE與TD-SCDMA都是TDD制式，前者普遍工作于F頻段，后者普遍工作于A頻段，兩頻段臨近，非常容易形成系統(tǒng)間干擾，特別是兩系統(tǒng)之間的交叉時(shí)隙干擾。

為了避免交叉時(shí)隙干擾，有2個(gè)要求：一是TDSCDMA的GP落在TD-LTE的GP時(shí)間段內(nèi)；二是要求兩系統(tǒng)的上下行時(shí)隙第二轉(zhuǎn)換點(diǎn)對(duì)齊，即兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)發(fā)射和接收[7]。

圖1是TD-LTE與TD-SCDMA系統(tǒng)免交叉時(shí)隙干擾的一種配置。為了兩系統(tǒng)的上下行時(shí)隙第二轉(zhuǎn)換點(diǎn)對(duì)齊，TD-LTE系統(tǒng)的幀比TD-SCDMA有一定的提前量，在圖1例子中，TD-SCDMA系統(tǒng)為2:4，TD-LTE的上下行時(shí)隙比為2:6，特殊子幀一般設(shè)置為3:9:2。為了提升TD-LTE系統(tǒng)的容量，其特殊子幀中DW:GP:UP可以選擇不同的定義為9:3:2[8]。

2.5 D頻段參數(shù)的借鑒

F頻段的室內(nèi)外綜合覆蓋效果要強(qiáng)于D頻段（2 500—2 690MHz），特別是室內(nèi)場(chǎng)景中，隨著覆蓋深度的增加，F(xiàn)頻段的信號(hào)強(qiáng)度明顯優(yōu)于D頻段，在室外覆蓋能力拉遠(yuǎn)場(chǎng)景中，F(xiàn)頻段比D頻段高3dB至5dB，室內(nèi)穿透能力測(cè)試F頻段比D頻段高5dB至8dB[9]。但F頻段頻率資源有限，容量不足，而D頻段資源豐富，適合容量組網(wǎng)；同時(shí)，D頻段干擾較少，適合在某些地區(qū)插花組網(wǎng)降低干擾，這必須在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)伊始就考慮F/D聯(lián)合組網(wǎng)的問題。

為了增加TD-LTE在密集城區(qū)的容量、改善大樓室內(nèi)覆蓋，TD-LTE組網(wǎng)也正采用F/D混合組網(wǎng)技術(shù)。在D頻段規(guī)劃仿真時(shí)必須預(yù)留充足的穿透損耗，但穿透損耗預(yù)留值的增加使得室外覆蓋重疊度也隨之增加，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量呈下降趨勢(shì)。例如，室外小區(qū)半徑覆蓋能力為900m，若要覆蓋室內(nèi)，仿真發(fā)現(xiàn)每多留1dB的穿透損耗，小區(qū)規(guī)劃半徑就縮小40m至50m，對(duì)應(yīng)站間距縮小70m至80m，帶來的室外重疊就更嚴(yán)重。穿透損耗預(yù)留過大時(shí)，超過15dB后站間距與小區(qū)半徑之比（D/R）過小，將導(dǎo)致干擾的急劇增加和速率的快速下降，建議規(guī)劃時(shí)穿透損耗預(yù)留不要超過20dB?？傊?，由于D頻段與A頻段頻率差距較大，采用D頻段的TD-LTE系統(tǒng)的小區(qū)規(guī)劃在功率參數(shù)、鄰區(qū)參數(shù)和切換參數(shù)的設(shè)置是不能借鑒TD-SCDMA系統(tǒng)的。

D頻段信號(hào)在不同穿透損耗時(shí)TD-LTE小區(qū)性能仿真結(jié)果對(duì)比如表3所示：

表3 D頻段信號(hào)在不同穿透損耗時(shí)TD-LTE小區(qū)性能仿真結(jié)果對(duì)比

3 結(jié)論

由于工作于F頻段的TD-LTE系統(tǒng)與工作于A頻段的TD-SCDMA系統(tǒng)的工作頻率差距很小，且均采用智能天線和波束賦形等技術(shù)，因此TD-LTE系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化時(shí)的功率參數(shù)、鄰區(qū)配置、切換參數(shù)等方面均可借鑒TD-SCDMA系統(tǒng)的設(shè)置，工程實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)證明能取得比參數(shù)獨(dú)立設(shè)置稍差的效果。

但在密集城區(qū)TD-LTE系統(tǒng)采用D頻段組網(wǎng)時(shí)，由于D頻段與A頻段差距較大，電波傳播特性差別很大，故不能借鑒TD-SCDMA系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置。特別是由于D頻段的穿透損耗高，在顧及室內(nèi)覆蓋時(shí)室外宏站的站間距與小區(qū)半徑之比縮小，小區(qū)重疊度增加，導(dǎo)致干擾急劇增加、邊緣速率急劇下降，所以TD-LTE工作在D頻段時(shí)要顧及室外和室內(nèi)覆蓋的平衡，并應(yīng)盡量采用室分技術(shù)來解決室內(nèi)覆蓋問題。

圖1 TD-LTE與TD-SCDMA免交叉時(shí)隙干擾的配置

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