LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中的優(yōu)化仿真分析

陳海燕

（北京電子科技職業(yè)學(xué)院 電信工程學(xué)院，北京 100015）

LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中的優(yōu)化仿真分析

陳海燕

（北京電子科技職業(yè)學(xué)院 電信工程學(xué)院，北京 100015）

分析了LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中的優(yōu)化仿真問題。在TD?LTE規(guī)劃組網(wǎng)中，由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受限而產(chǎn)生一些問題，針對LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃分析，通過仿真LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析其優(yōu)化措施?；赥D?LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化仿真中，提出有效解決方案，優(yōu)化LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃思路，為城市LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提出新優(yōu)化思路，提升LTE網(wǎng)絡(luò)性能，較以往網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用性能提升6.0%。在實際應(yīng)用中優(yōu)化LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并通過仿真分析得出，做好LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化工作對改善LTE網(wǎng)絡(luò)性能發(fā)揮了積極影響。

LTE網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化；網(wǎng)絡(luò)規(guī)化；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

隨著當(dāng)前我國在移動通信技術(shù)方面的快速發(fā)展，不僅移動用戶數(shù)量得到大范圍增加，且其對移動網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模于應(yīng)用需求也在不斷提升，建立LTE網(wǎng)絡(luò)，有助于改善4G時代網(wǎng)絡(luò)組建方案，滿足用戶業(yè)務(wù)需求。但是由于LTE網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)內(nèi)外干擾具有高度敏感，這加大實際中LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的組網(wǎng)規(guī)劃難度，本文針對此問題進(jìn)行分析，設(shè)計仿真有效的LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。

1 LTE網(wǎng)絡(luò)

1.1 當(dāng)前LTE網(wǎng)絡(luò)弊端

隨著當(dāng)前我國移動通信系統(tǒng)的規(guī)模擴(kuò)大，以及其復(fù)雜度的不斷增加，針對傳統(tǒng)的LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，其已經(jīng)不能有效適應(yīng)當(dāng)前社會網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要；同時，優(yōu)化通信系統(tǒng)模擬仿真技術(shù)，也越來的越受到相關(guān)人員的重視，因為在傳統(tǒng)通信仿真技術(shù)中，多是采取手工分析以及電路試驗兩種方法，以此來得到與真實網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中十分接近的環(huán)境，但是其需耗時長，且應(yīng)用的方法還比較繁雜[1]。在LTE網(wǎng)絡(luò)中，由于其具有同頻組網(wǎng)的特性，不僅導(dǎo)致增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，也會影響系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)。在LTE網(wǎng)絡(luò)中，隨著用戶數(shù)激增，網(wǎng)絡(luò)性能也會受到限制。同時，針對LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃，高站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多集中在城市區(qū)域，重疊覆蓋過多，容易造成干擾。

1.2 LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢

LTE網(wǎng)絡(luò)可以兼容3G通信，并有助于改進(jìn)4G通信。對于LTE網(wǎng)絡(luò)中，其鄰區(qū)列表可以通過eNodeB進(jìn)行維護(hù)，有助于實現(xiàn)通信的ANR功能。設(shè)計應(yīng)用LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，確保當(dāng)一個移動用戶在應(yīng)用服務(wù)過程中，在其從正eNodeB覆蓋區(qū)域中移動到另一覆蓋區(qū)域時，允許ANR自動建立與鄰區(qū)之間的拂去關(guān)聯(lián)[2]。針對LTE

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，多是采用由NodeB去構(gòu)成組織的單層結(jié)構(gòu)，關(guān)于這種結(jié)構(gòu)，不僅有利于簡化網(wǎng)絡(luò)以及減小數(shù)據(jù)傳輸延遲，也可以實現(xiàn)系統(tǒng)的低時延功能，具有低復(fù)雜度、設(shè)計低成本的優(yōu)勢。

2 優(yōu)化仿真LTE網(wǎng)絡(luò)問題

2.1 進(jìn)行仿真規(guī)劃

在仿真LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃中，可以將仿真規(guī)劃工具應(yīng)用到優(yōu)化方案中，有助于保證LTE網(wǎng)絡(luò)連續(xù)覆蓋。在LTE網(wǎng)絡(luò)同頻組網(wǎng)過程中，確保網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理性至關(guān)重要，加強(qiáng)LTE網(wǎng)站的高、方向角以及下傾角的規(guī)劃，不僅有助于最終保障網(wǎng)絡(luò)性能，也可以提升信噪比。加強(qiáng)LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃，確保LTE網(wǎng)絡(luò)具有合理的站高，是其站點(diǎn)在分布上盡量均勻，避免發(fā)生越區(qū)干擾[3]。因此，在本LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計上，在LTE網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃初始階段，可以采用模塊化的規(guī)劃結(jié)構(gòu)，便于LTE網(wǎng)絡(luò)調(diào)試與擴(kuò)展。其LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下所示。

圖1 LTE鏈路結(jié)構(gòu)圖

2.2 分析LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題

對于LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由于在LTE網(wǎng)絡(luò)中其只有504個可用的PCI碼，而對于一個商用網(wǎng)絡(luò)中其基站是由成千上萬個數(shù)目組成的，若干個小區(qū)又可共用一個基站，顯然LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的PCI碼會被重復(fù)的進(jìn)行使用。在實際優(yōu)化中，需要注意避免混淆的問題，為避免PCI碼移動混淆，在LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，可以制定PCI規(guī)劃原則，以此來保證在一層相鄰與二層相鄰的小區(qū)中，其PCI均沒有被重復(fù)的使用，即可以避免PCI分配混淆情況的出現(xiàn)[4]。對于LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，針對相鄰地理位置小區(qū)，以及共站址異頻的小區(qū)間，通常是運(yùn)用X2接口來交互傳遞小區(qū)負(fù)荷信息的。以此方式既可以完成負(fù)荷上報工作[5]，同時，對于涉及LTE和非3G網(wǎng)絡(luò)操作的問題，可以確?？缦到y(tǒng)負(fù)荷信息交互接口標(biāo)準(zhǔn)化，提升LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)性能。

2.3 LTE網(wǎng)絡(luò)仿真工具

在LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃中，運(yùn)用Atoll仿真工具，可以通過使用高精度的數(shù)字地圖，并可結(jié)合應(yīng)用三維Cross?Wave射線跟蹤模型，來有效提高在實際中進(jìn)行LTE規(guī)劃仿真的準(zhǔn)確性；通過應(yīng)用ACP的智能優(yōu)化功能，有效實現(xiàn)對LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃與仿真優(yōu)化工作[6]。在實際中，對于CrossWave，不僅是一種可選的高級傳播模型，同時也支持所有的小區(qū)類型[7]，可以模擬垂直衍射、水平面的導(dǎo)向傳播及山脈區(qū)域的傳播現(xiàn)象；提高在LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋與容量，提升網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃質(zhì)量。

3 分析仿真優(yōu)化LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)用案例

3.1 LTE網(wǎng)絡(luò)方案

針對某大型城市4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，為提升其LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)力度，加快建設(shè)TD?LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)移動公司的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計要求，完成針對組城區(qū)中四大主體站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃工作，優(yōu)化其TD?LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同時，對于主城區(qū)中設(shè)計規(guī)劃面積達(dá)到158.13 km2，其中室外網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃面積為57.29 km2，共有709個不同的網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)。對于在新建的LTE網(wǎng)絡(luò)以及擴(kuò)容網(wǎng)絡(luò)中，能夠在現(xiàn)有的2G/3G站點(diǎn)基礎(chǔ)上，選擇出最佳的LTE站址建網(wǎng)，優(yōu)化實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃。

3.2 規(guī)劃LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

基于仿真LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，利用Atoll ACP功能，設(shè)置調(diào)優(yōu)目標(biāo)值，刪除不必要的站點(diǎn)，自動增補(bǔ)站點(diǎn)。還可以通過仿真分析，關(guān)閉不必要高站/矮站，或者是遷移位置，適當(dāng)調(diào)整高度。對國內(nèi)的某大城市中，關(guān)閉、搬遷主城區(qū)的高站，既可以根據(jù)預(yù)測結(jié)果，對城區(qū)內(nèi)LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋空洞區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)盲操作，利用AtollACP自動調(diào)優(yōu)工具，調(diào)整LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使其達(dá)到相對合理的水平，優(yōu)化LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方位角與下傾角。完成仿真模型見圖2。

圖2 仿真的模型

3.3 仿真后進(jìn)行結(jié)果細(xì)節(jié)調(diào)優(yōu)

針對本次LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，對于主城區(qū)的4個站點(diǎn)，其站點(diǎn)高度大于50 m，屬于過高的站點(diǎn)。因此在仿真后發(fā)現(xiàn)，對于此類高站，在實際中可以通過搬遷站點(diǎn)、調(diào)整工參的優(yōu)化手段，既可以規(guī)避干擾。通過仿真分析清楚的知道在LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，物理信道承載的信號的資源分配情況，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃，優(yōu)化LTE結(jié)構(gòu)仿真模型。調(diào)整方案如表1所示。

表1 調(diào)整方案

3.4 仿真結(jié)果分析

對于本次仿真分析中，其信道編碼中是采用Turbo碼的，采用調(diào)制16QAM下行鏈路，通過分析其誤碼率，得出其仿真結(jié)果圖?？梢灾涝赥urbo碼中，其參數(shù)是由2個成員組成的RSC編碼器，通過刪余操作，可以使碼率達(dá)到1/2，再通過隨機(jī)交織器，確保分組長度達(dá)到1 024。通過本次LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)仿真優(yōu)化調(diào)整，主城區(qū)內(nèi)主體的覆蓋基本在-90 dBm以上，該主城LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基本達(dá)到覆蓋要求。在系統(tǒng)的整體架構(gòu)上，可以進(jìn)行分組交換，通過嚴(yán)格的QoS機(jī)制的設(shè)計，不僅可以保證LTE結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)在實時業(yè)務(wù)服務(wù)的質(zhì)量，也可以有效保證將來系統(tǒng)可擴(kuò)展性。同時也解決了向下兼容的問題并降低了網(wǎng)絡(luò)時延問題，增加了小區(qū)邊界比特速率。通過仿真LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析后，其網(wǎng)絡(luò)性能提升8.0%，在LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，采取LTE網(wǎng)絡(luò)仿真分析方法，發(fā)揮積極影響，有助于進(jìn)一步推動LTE發(fā)展。

4 結(jié)語

綜上所述，在LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，可以根據(jù)LTE技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃特點(diǎn)，采取仿真分析網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃的方式，有效解決LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題。不僅可以在LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化中應(yīng)用ACP仿真特殊場景，也可以為調(diào)整和優(yōu)化LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提供有力保證，有助于提升LTE網(wǎng)絡(luò)性能，發(fā)揮積極應(yīng)用價值。

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Optimization simulation analysis of LTE network structure in application

CHEN Haiyan
（College of Telecommunication Engineering，Beijing Polytechnic，Beijing 100015，China）

The optimization simulation of LTE network structure in the application is studied.In allusion to the limitation of the network structure，the planning and analysis for LTE network structure are conducted in TD?LTE planning and networking，and the optimization measures are analyzed by means of simulation of LTE network structure.Based on above，an effective solu?tion is put forward to optimize the planning thought of LTE network structure.The new optimization method is put forward for the construction of urban LTE network to improve the performance of LTE network.Compared with the former network，its applica?tion performance is increased by 6%.The LTE network structure is optimized in the practical application.The simulation analy?sis result shows that the perfect planning and optimization of LTE network plays a positive impact on the improvement of LTE network performance.

LTE network；nerwork stquctuse optimization；network planning；network structure

TN915?34

A

1004?373X（2015）24?0066?03

10.16652/j.issn.1004?373x.2015.24.019

陳海燕(1972—)，女，江蘇睢寧人，工程師，碩士。研究方向為移動通信、無線通信。

2015?08?12

國家自然科學(xué)基金：基于Sieve Bootstrap方法的長記憶過程變點(diǎn)研究與應(yīng)用（11301291）