TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化設(shè)計及方法研究

蘇耀星

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TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化設(shè)計及方法研究

蘇耀星

中睿通信規(guī)劃設(shè)計有限公司，廣東 廣州 510000

隨著4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)成為了信息化時代的中流砥柱，其在為社會發(fā)展做貢獻的同時也暴露出了一些不容忽視的問題。圍繞TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)相關(guān)內(nèi)容展開，分析了TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的核心技術(shù)，并探索了無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計體系和優(yōu)化方法，以促進我國TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進一步發(fā)展。

TD-LTE；無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計；優(yōu)化方法

引言

移動通信技術(shù)隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了四代。當前，移動動性技術(shù)進入了TD-LTE發(fā)展階段，順應(yīng)著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的發(fā)展。傳輸速度快、覆蓋范圍廣、安全性能高的TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)承載著智能游戲與社交學(xué)習(xí)等多種業(yè)務(wù)功能，并推動了智能手機和筆記本電腦等終端設(shè)備的發(fā)展[1]。

1 TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容簡介

Time Division-Long Term Evolution的縮寫便是TD-LTE，TD-LTE的漢語言意思是分時長期演進。具體而言，TD-LTE包含了包括阿爾卡特朗訊、中國移動、大唐電信、華為技術(shù)等在內(nèi)的所有4G通信技術(shù)和標準。隨著信息化社會的不斷向前推進和人們對于物質(zhì)文化生活要求的不斷提升，TD-LTE也已經(jīng)發(fā)展成為了具有多種類型的寬帶配置的技術(shù)。1.4?MHz，3?MHz，10?MHz，20?MHz等寬帶配置都能夠靈活運用于TD-LTE技術(shù)中。并且經(jīng)過實踐證明，當所配置的寬帶為20?MHz時，TD-LTE的上行速率、最大速率以及控制面延長時間能夠保持在50?Mbit/s、100?Mbit/s和100?ms內(nèi)，部分用戶可以保持在5?ms內(nèi)。TD-LTE技術(shù)的進一步發(fā)揮在那極大的提高了網(wǎng)絡(luò)用戶的體驗度和滿意度，為人們的日常生活和工作都帶來了極大便利[2]。

TD-LTE技術(shù)在向人們提供100kbit/s的接入服務(wù)時需要用戶移動終端的運行速度達到350km/h，這是提供100kbit/s的接入服務(wù)的前提條件，否則便不能。再者TD-LTE能夠取消CS域，并將其轉(zhuǎn)化在PS域內(nèi)，這種轉(zhuǎn)變能夠在最大限度上簡化系統(tǒng)建構(gòu)并降低建網(wǎng)成本。

現(xiàn)如今，TD-LTE雖然已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)鏈趨勢，并且其各派生系統(tǒng)都已經(jīng)具備了端產(chǎn)品能力，但TD-LTE技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與終端芯片仍然在內(nèi)容上存在問題，其功能作用的發(fā)揮仍然受到這兩方面的影響和限制。在新常態(tài)經(jīng)濟發(fā)展新時期，為了積極應(yīng)對大數(shù)據(jù)時代的挑戰(zhàn)。各科研部門必須強化終端芯片與設(shè)備的優(yōu)化與開發(fā)，縮短產(chǎn)品成熟周期，提升TD-LTE產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度，以促進其商業(yè)化價值的實現(xiàn)。我國的TD-LTE規(guī)模網(wǎng)絡(luò)主要建立在廣、滬、杭州以及南京等經(jīng)濟發(fā)展水平高的城市，經(jīng)過6年的發(fā)展，TD-LTE成熟程度有所提升，能夠發(fā)揮的功能作用也更大了。

2 TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的核心技術(shù)分析

TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的核心技術(shù)主要有網(wǎng)絡(luò)層、物理層兩方面，從網(wǎng)絡(luò)層規(guī)劃技術(shù)來看，TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)在接入傳統(tǒng)的3G網(wǎng)絡(luò)時會缺少RNC節(jié)點，這種單層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)層主要是由 NodeB構(gòu)成的。在進行此層面的技術(shù)規(guī)劃時，要特別注意這個問題，雖然其能夠簡化網(wǎng)絡(luò)并降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜程度，但是其仍需要采取措施進行優(yōu)化設(shè)計處理，使其結(jié)構(gòu)類似于IP寬帶網(wǎng)絡(luò)，以優(yōu)化此網(wǎng)絡(luò)層規(guī)劃技術(shù)。TD-LTE的物理層規(guī)劃技術(shù)既包括基本傳輸技術(shù)和多址技術(shù)，又包括編碼調(diào)制技術(shù)、MIMO 技術(shù)和幀結(jié)構(gòu)。在規(guī)劃物理層技術(shù)時，OFDM 調(diào)制技術(shù)是常用的傳輸技術(shù)，其能夠?qū)o線線道多徑時延展時間的彌散性影響降低到最小，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)的信道編碼規(guī)劃主要是 Yurbo 碼，并且其能夠使用MIMO 技術(shù)來適應(yīng)微小區(qū)、宏小曲和熱點環(huán)境。TD-LTE內(nèi)的物理層子幀都有長度規(guī)定限制，通常情況下其子幀的長度為0.5?ms，而長度為0.675?ms的子幀則能夠與 TD-SCD-MA兼容。網(wǎng)絡(luò)層規(guī)劃技術(shù)與物理層規(guī)劃技術(shù)都是TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的核心技術(shù)，在對此技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈進行規(guī)劃設(shè)計和優(yōu)化處理時，要緊緊圍繞這兩層核心技術(shù)展開，以提升網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和終端芯片的性能[3]。

3 TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計體系分析

TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計體系包括PCI規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、容量規(guī)劃和頻率規(guī)劃，這些都是影響TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的決定性因子[4]。在對TD-LTE進行無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化設(shè)計時，一定要做好這些規(guī)劃板塊的工作。只有這樣，才能全面提升TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和終端芯片的性能，促進TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)化發(fā)展。

3.1 PCI規(guī)劃

PCI標示是為終端設(shè)備提供服務(wù)的，當LTE物理小區(qū)在對其他不同小區(qū)進行無線信號區(qū)分時，PCI標示能夠為其提供依據(jù)和便利?；赑CI標示的性能和作用，在對TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃進行優(yōu)化設(shè)計時要對PCI中的每一個小區(qū)的覆蓋區(qū)域進行唯一的PCI定性，并保證所有就近區(qū)域的PCI類型處于不同狀態(tài)。只有這樣，才能完全發(fā)揮PCI的功能作用，進一步優(yōu)化TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計體系。簡單、清晰、容易擴展等原則是規(guī)劃PCI時所必須要遵循的，處于同一個PCI組的所有PCI必須來自同一個站點，而不能出現(xiàn)其他站點的PCI，這是保證終端設(shè)備無線信號精確的前提。同一站點的PCI也必須全部處于統(tǒng)一PCI組，而不能分散于其他類型的PCI組，以保證無線信號識別的精確性。在進行PCI規(guī)劃的優(yōu)化設(shè)計時，還要特別考慮室內(nèi)無線的覆蓋情況，在對室內(nèi)情況進行實際分析后，再決定是否要采用分開規(guī)劃的方法。分開規(guī)劃方法的采用必須建立在實際需要的基礎(chǔ)上，而不能僅憑主觀猜測。

3.2 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

TD-LTE體系中的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與2G、3G系統(tǒng)規(guī)劃在某些方面是相似的，TD-LTE的拓展結(jié)構(gòu)過程也類似于2G、3G系統(tǒng)，TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)類型仍然是蜂窩型。相同的網(wǎng)絡(luò)類型使得TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化設(shè)計流程與2G、3G系統(tǒng)相同，只不過其在進行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和調(diào)度算法時會采用不同的技術(shù)。這些不同技術(shù)的采用使得TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃得以跳出傳統(tǒng)模式，使其賦予更多新的東西。FDD以及TDD模式在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃總占據(jù)著重要位置，其能夠為TD-LTE提供雙工方式和幀結(jié)構(gòu)，并讓TD-LTE的其他關(guān)鍵技術(shù)與傳統(tǒng)系統(tǒng)區(qū)別開來。在規(guī)劃TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時要額外考慮其網(wǎng)絡(luò)類型的特點，并嚴格控制其網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的合理性與可行性，以便經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計后的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃能夠發(fā)揮實際作用，對TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)作用的發(fā)揮提供幫助。

3.3 容量規(guī)劃

影響TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)容量規(guī)劃的因子眾多，常見的影響因子有天線技術(shù)、時隙配置方式、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及資源調(diào)度算法等。系統(tǒng)仿真方法是常用的TD-LTE容量規(guī)劃方法，此方法不僅能夠計量各種無線場景下的小區(qū)吞吐量，而且還能計量小區(qū)邊緣的吞吐量。在對容量規(guī)劃進行優(yōu)化設(shè)計時，可以采用合適的站距并就近規(guī)劃蜂窩結(jié)構(gòu)，設(shè)置出容量達到理想最大值的站點規(guī)劃方案，為TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的優(yōu)化設(shè)計奠定基礎(chǔ)。容量規(guī)劃與TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃息息相關(guān)，如果沒有理想狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)容量值，TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)也無法發(fā)揮出理想狀態(tài)的作用[5]。

3.4 頻率規(guī)劃

同頻與異頻是TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)頻率規(guī)劃的兩種不同組網(wǎng)方式，整個小區(qū)都是用相同的頻率便是同頻組網(wǎng)。同頻對各子信道之間的正交性要求較高，其能夠利用各子信道之間較高的正交性來抵抗各種頻率干擾方式并提升頻譜的利用率。同頻在抵抗頻率干擾時采用的范式是干擾消除、干擾隨機化以及干擾協(xié)調(diào)，這些方式都能夠在一定程度上發(fā)揮作用，保證同頻組網(wǎng)功能作用的發(fā)揮[6]。整個小區(qū)使用的頻率不同的情況便為異頻組網(wǎng)，異頻組網(wǎng)能夠降低鄰近小區(qū)所受到的干擾程度，其采用的算法是RRM算法，這種算法操作簡單，計算速率快，能夠幫助異頻組網(wǎng)發(fā)揮其應(yīng)有的作用。但異頻組網(wǎng)的頻譜利用率較低并且容易受到誘發(fā)干擾的控制，會產(chǎn)生頻帶使用平衡問題。在進行優(yōu)化設(shè)計時要盡可能的提升其頻率規(guī)劃的合理性，減少頻帶資源對其功能作用發(fā)揮的影響，提升其網(wǎng)絡(luò)抗干擾性能。對TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)進行頻率規(guī)劃優(yōu)化設(shè)計時，其重點應(yīng)該放在對異頻組網(wǎng)的優(yōu)化上，要盡可能地提升異頻組網(wǎng)的抗干擾性能。

4 TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法分析

4.1 TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化內(nèi)涵簡析

根據(jù)用戶群體需求對各類無線參數(shù)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行調(diào)整以提高用戶滿意率即為TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的出發(fā)點是用戶群體需求，目的是提高用戶滿意率，采用的方法是調(diào)整無線參數(shù)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)。TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)從本質(zhì)上來說是一個動態(tài)發(fā)展的系統(tǒng)，對其進行優(yōu)化處理需要花費一定周期的時長，在優(yōu)化時必須對其網(wǎng)絡(luò)建設(shè)階段進行分析。通常情況下，完整的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程包括工程和運維優(yōu)化兩個階段，單站驗證、縣市網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與全網(wǎng)優(yōu)化是工程優(yōu)化階段的主要內(nèi)容。運維優(yōu)化主要是通過采集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，分析網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量影響因素的方式來提升網(wǎng)絡(luò)性能，對網(wǎng)絡(luò)進行日常優(yōu)化處理。

4.2 天饋優(yōu)化

TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的優(yōu)化重點是天饋優(yōu)化，天饋優(yōu)化的主要工作原理是調(diào)整天線的方向角和下傾角以及其他天饋參數(shù)，并以此來改變干擾區(qū)域的信號強度，以達到提高TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)抗干擾性能的目的。利用天饋優(yōu)化方法調(diào)整參數(shù)時需要遵循強化主覆蓋扇區(qū)電平的原則，并與此同時弱化其他扇區(qū)的電平，使該區(qū)域內(nèi)的信號分布情況發(fā)生改變。天饋優(yōu)化能夠有效解決覆蓋不合理問題和信號頻繁切換問題，并能夠在一定程度上消除弱覆蓋和越區(qū)覆蓋等不規(guī)范現(xiàn)象。

4.3 功率調(diào)整

TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)的功率調(diào)整通常是與天線調(diào)整配合起來發(fā)揮作用的，功率調(diào)整能夠滿足各小區(qū)的覆蓋要求。將其與天線調(diào)整配合使用后，其能夠使各小區(qū)之間的信號切換關(guān)系達到預(yù)期目的并從一定程度上提升TD-LTE無線信號的質(zhì)量。

4.4 鄰區(qū)優(yōu)化

在站與站之間進行重選、切換時，為了保證其順利進行，通常需要使用到鄰區(qū)優(yōu)化方法，鄰區(qū)優(yōu)化能夠重新分析全網(wǎng)的鄰區(qū)關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上漏配鄰區(qū)和冗余小區(qū)進行調(diào)整以優(yōu)化鄰區(qū)關(guān)系，提高站與站之間的重選率和切換率等網(wǎng)絡(luò)指標。

4.5 小區(qū)PCI優(yōu)化

調(diào)整鄰區(qū)之間的PCI能夠降低不合理規(guī)劃中的PCI指數(shù)，降低PCI對各鄰區(qū)之間的信號干擾，強化用戶感知，達到提升TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)整體質(zhì)量的目的。

4.6 重選、切換參數(shù)優(yōu)化

優(yōu)化重選參數(shù)能夠調(diào)整用戶的Idle態(tài)過程，滿足不同用戶群體的需求并提升無線網(wǎng)絡(luò)接入的成功率。優(yōu)化切換參數(shù)能夠保證用戶的起呼過程，增強用戶感知和提升用戶業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

4.7 特性算法應(yīng)用

準入控制、負載控制、抗干擾的ICIC算法以及BF算法都是用來提升網(wǎng)絡(luò)整體性能的常用特性算法，這些算法大多用于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)優(yōu)化完成之后，其能夠降低干擾提升用戶的吞吐量。

5 結(jié)語

對TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃進行優(yōu)化設(shè)計和方法研究，需要對整個無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)系統(tǒng)進行科學(xué)、合理規(guī)劃，做好PCI規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、容量規(guī)劃和頻率規(guī)劃等方面的工作并將天饋優(yōu)化方法、功率調(diào)整、特性算法應(yīng)用、重選、切換參數(shù)優(yōu)化方法、小區(qū)PCI優(yōu)化方法以及鄰區(qū)優(yōu)化方法等結(jié)合起來，以提升TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和終端芯片的整體性能。

[1]郭小光.基于TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計與應(yīng)用[D].洛陽：河南科技大學(xué)，2015.

[2]趙遠波.TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計研究[D].蘭州：蘭州交通大學(xué)，2015.

[3]呂晨光.TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究[D].北京：北京郵電大學(xué)，2012.

[4]張斌.TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南京：南京郵電大學(xué)，2012.

[5]鄭國惠.TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計與優(yōu)化方法分析[J].互聯(lián)網(wǎng)天地，2015（2）：32-35.

[6]林斌，蔡丹森.TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計[J].硅谷，2011（8）：9.

TD-LTE Wireless Network Planning Optimization Design and Method Research

Su Yaoxing

China Communications Planning and Design Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510000

With the continuous development of 4G technology，TD-LTE wireless network has become the mainstay of the information age，which contribute to society development has also exposed some problems that can not be ignored. This article focuses on the TD-LTE wireless network related content，analysis of the core technology of TD-LTE wireless network planning，and explore the system of wireless network design and optimization method，to promote the further development of TD-LTE wireless network technology in china.

TD-LTE；wireless network planning and design；optimization method

TN929.5

A

1009-6434（2017）01-0133-03