TD—LTE与TD—SCDMA联合优化分析

【摘 要】

F频段td-lte与td-scdma在共站共天馈场景下，对TD-LTE网络性能进行优化有可能造成TD-SCDMA性能指标的恶化，因此与TD-SCDMA联合优化将是F频段TD-LTE网络面临的重要问题。重点分析了不同网络结构下TD-LTE与TD-SCDMA的联合优化，包括联合优化参数以及效果评估，并通过仿真结果给出了不同场景下的理想网络结构。

【关键词】

TD-LTE TD-SCDMA 联合优化 理想网络结构

中图分类号：TN929.53 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2013）-19-0020-05

收稿日期：2013-07-10

1 引言

为满足用户高速数据业务需求，现有移动通信网络正在向TD-LTE演进。现阶段TD-LTE室外可用频段包括F频段和D频段，为加快TD-LTE网络建设，未来势必将存在大量与TD-SCDMA共站共天馈的TD-LTE站点。因此，在进行F频段TD-LTE网络优化时，将存在与TD-SCDMA联合优化的问题。

TD-LTE与TD-SCDMA联合优化将区分理想网络结构和非理想网络结构，本文首先通过仿真结果给出了不同场景（密集城区和郊区）和站间距下的理想网络结构，对理想网络结构下的联合优化进行了分析，包括TD-LTE可独立设置以及需与TD-SCDMA联合优化的参数分析、双网联合优化效果评估，最后对非理想网络结构下的联合优化进行了分析。

2 TD-LTE理想网络结构分析

2.1 理想网络结构定义

移动通信中，影响蜂窝网络结构的主要因素包括站高、站间距和俯仰角。实测和仿真结果表明，网络性能受到网络结构差异的影响。理想网络结构下的宏蜂窝的覆盖效率最高且小区间同频干扰程度最低。以市区常见450m站间距环境为例，仿真结果表明TD-LTE理想网络结构是站高为25～45m，下倾角为12°左右，此时网络性能最优，如表1所示。

此外，理想网络结构还要求站点高度和间距分布尽量均匀，站点三扇区天线方位角尽量保持三等分，机械下倾角不超过10°，防止天线方向图发生畸变。

2.2 高站定义

按照理想网络结构的定义，在400～500m的站间距时，合理的站高应该在30m左右，通常把高于覆盖区域内的站点平均高度50%以上的站点定义为过高站。TD-LTE同频组网时，过高站点会增加区域的重叠覆盖范围和程度，影响覆盖区域的网络性能。

表2的理论仿真结果表明，某区域平均站高29m，在其他条件相同的情况下，随着区域中心站的高度逐渐增加，整个区域的平均SINR和吞吐量均随之下降，当站高超过平均站高50%时，区域内的平均吞吐量下降超过20%，且当站高进一步增加时，网络性能恶化更加严重。

表2 高站对网络性能的影响

站间距/m 站高/m 倾角/° 5% SINR/dB 50% SINR/dB 多用户小区吞吐量/Mbps

市

区 400 29

（理想） 12 -3.21 3.54 17.96

400 39 12 -3.38 3.24 16.76

400 49 12 -3.74 2.11 13.92

400 59 12 -4.21 1.4 12.06

过高站的出现破坏了理想网络结构，对周围邻区形成较强的同频干扰，导致周围邻区的网络性能大幅下降，故在联合优化时高站场景的优化需要重点关注。

3 理想网络结构下的联合优化

3.1 TD-LTE可独立优化的参数

TD-LTE可独立优化的参数主要为软件参数，包括功率、天线权值、切换/重选参数、邻区配置等，接下来分别介绍。

（1）功率

F频段TD-SCDMA升级支持TD-LTE后，当RRU总功率不受限时，TD-LTE/TD-SCDMA发射功率可独立配置；当RRU总功率受限时，需进一步研究可满足TD-SCDMA本身覆盖和干扰控制需求的合理载波功率设置，确保两张网络联合覆盖效果。而TD-LTE发射功率是否受限，具体可划分为FA宽频功放和FA独立功放两种情况：

1）FA宽频功放RRU

若TD-SCDMA载波功率配置过高且载波数配置较多，则厂家设备会出现升级后预留给TD-LTE功率不足的问题。这类小区升级TD-LTE后需考虑TD-SCDMA与TD-LTE之间的功率均衡。

2）FA独立功放RRU

若TD-SCDMA仅使用A频段，则TD-LTE无功率受限问题；若TD-SCDMA使用F频段（如PHS将释放的频段），在TD-SCDMA载波功率较高、载波数较多的场景，也会出现TD-LTE功率受限问题。

（2）天线权值

TD-LTE天线权值可独立设置，由于F频段和A频段相近，共天线时，考虑到双网覆盖基本一致，建议同型号天线的TD-LTE F频段权值和TD-SCDMA A频段（F频段）权值保持一致。此外，现网存在TD-SCDMA天线权值与实际天线型号不匹配问题，而且同一型号天线TD-LTE天线权值与TD-SCDMA还存在不一致现象，使得两系统的覆盖存在较大差异，具体体现在接收端电平差存在较大波动，从而影响联合优化效果。

选取现网两个实际站点为例，这两个站点使用来自于不同厂家的天线，TD-SCDMA使用了相同的天线权值，且TD-LTE天线权值跟TD-SCDMA均存在较大差异，如表3所示。

在这两个站点的覆盖范围内，距离站点不同位置，TD-SCDMA和TD-LTE接收电平差如图1所示。

（3）切换/重选/邻区参数

TD-LTE切换/重选参数主要包括触发时间和迟滞，由于TD-LTE切换/重选较TD-SCDMA快，建议切换/重选参数均独立设置，建议值如表4所示。

（4）邻区参数

TD-LTE邻区可独立配置，在完全与TD-SCDMA共站共天线时，可在继承原有TD-SCDMA邻区基础上进行优化；在未完全与TD-SCDMA共站共天线时，建议在采用TD-SCDMA网络邻区配置后，针对未共站站点区域独立调整。TD-LTE邻区继承TD-SCDMA和独立配置下的网络性能对比如表5所示。

3.2 TD-LTE需与TD-SCDMA联合优化的参数

TD-LTE需要和TD-SCDMA联合优化的参数主要为天线参数（主要是下倾角）。由于双网优化目标不同，造成双网对下倾角的需求不一致，TD-LTE的下倾角要求通常大于TD-SCDMA。其主要原因为：

（1）TD-SCDMA控制信道采用N频点组网，优化目标主要考察覆盖；同时，切换触发和执行时延较长，切换带设置通常比TD-L长1.5s左右。

（2）TD-LTE主要采用同频组网，优化目标兼顾覆盖的同时重点考虑干扰情况；切换触发和执行时延较短。

在共天馈情况下，以TD-SCDMA为目标优化，有可能增加TD-LTE切换次数、降低信号质量；以TD-LTE为目标优化，有可能降低TD-SCDMA室内深度覆盖效果，同时，切换带过窄可能造成TD-SCDMA掉线率增加。具体如图2所示。

3.3 理想网络结构下的联合优化性能评估

（1）较理想网络结构实例

通过对比网络结构和网络指标，某测试区域较为接近理想网络结构，且TD-SCDMA与TD-LTE全部共站，但距离理想网络结构存在一定差距（存在个别高站，平均下倾角低于理想网络结构）。TD-LTE网络结构仍需进行针对性优化（如调整下倾角等）以获得更好的网络性能，但需考虑TD-LTE与TD-SCDMA联合优化的问题。对比结果分别如表6和表7所示：

表6 网络结构对比：测试区域1与理想网络结构

网络

结构 站间距/m 站高/m 下倾角：机械+电子/°

平均值 范围 平均值 范围

测试

区域1 450 33.3 15～48 7.4 3～22（15°以上3个，占比6%）

理想网络结构 450 33 11～31 12 10～15

备注：45m以上站点2个，且分布在区域边缘；增加站高和下压下倾角可获得相同的性能。为对比该测试区域，将理想网络结构的站高设置为33m，此时下倾角为12°，与表1中站高19m和下倾角9°性能基本相当，吞吐量损失约6.4%。

表7 网络指标对比：测试区域1与理想网络结构

网络指标 RSRP/dBm SINR/dB 速率/Mbps

测试区域1（50%加扰实测结果） 5% -96 -3.7 0.54

50% -82 4.2 15.56

理想网络结构（100%加扰仿真结果） 5% -101 -3.23 N/A

50% -87 3.74 18.21

（2）双网联合优化性能评估

在接近理想的实际网络结构中，以TD-LTE为主进行网络优化时，TD-SCDMA室外覆盖C/I及RSCP指标稍有下降（下降比例在1%以内），但仍可满足室外规划指标，下行平均速率基本保持不变，TD-LTE SINR和吞吐量指标有较明显提升，其中平均吞吐量提升20%以上。结果如表8和表9所示：

表8 TD-SCDMA网络指标（测试区域1）

优化目标 C/I≥

-3dBm/% RSCP≥

-85dBm/% 下行速率≥256kbps/% 下行平均速率/Mbps

TD-L 98.24 96.60 85.29 0.92

TD-S 99.09 97.38 83.62 0.89

表9 TD-LTE网络指标（测试区域2）

优化

目标 空扰/

加扰 SINR≥

-3dBm/% RSRP≥

-100dBm/% 下行速率≥4Mbps/% 下行平均速率/Mbps

TD-L 空扰 98.60 98.88 93.22 28.8

50%加扰 88.10 96.97 89.65 22.73

TD-S 空扰 94.18 96.49 84.74 22.61

50%加扰 83.59 92.45 75.42 17.54

备注：以TD-L为优化目标时，有11小区的天线方位角和下倾角调整进行了调整，天线下调范围为2～5°。

因此，在网络结构相对理想情况下，以TD-LTE为主优化，可较明显提升TD-LTE性能，对TD-SCDMA性能影响较小（如1%～2%内），但仍可满足TD-SCDMA室外规划指标时，可考虑以TD-LTE为主优化。

4 非理想网络结构下的联合优化

在非理想网络结构下，以TD-L为目标联合优化天线下倾角等参数后，对TD-SCDMA网络性能影响较大。以测试区域2为例，该区域内存在一些TD-SCDMA街道站，而没有TD-L街道站。以TD-LTE为目标下压下倾角后，TD-SCDMA覆盖效果变差，无法满足深度覆盖规划指标要求（-80dBm），平均速率下降10%左右。具体测试情况见表10和表11。

5 总结

本文对不同网络结构下的联合优化进行了分析，发现网络结构理想且完全共站时，以LTE网络为目标优化，对TD-S影响较小；网络结构不理想或不完全共站时，以LTE网络为目标优化，TD-S性能下降。

后续将对新建天线场景下，通过独立调整天线下倾角和方位角实现的双网各自优化的效果进行评估。同时，对于干扰较大区域，考虑采用D频段，通过F/D混合组网，解决局部地区F频段系统间干扰以及网络结构不合理造成的多邻区干扰等问题，提升网络结构不合理站点覆盖下的网络性能。

参考文献：

[1] 中国移动通信集团公司. TD-LTE无线网络性能测试规范[Z]. 2011.

[2] 中国移动通信集团公司. TD-SCDMA和TD-LTE联合优化专题测试规范[Z]. 2012.

[3] 中国移动通信集团公司. TD-SCDMA和TD-LTE联合优化专题测试分析[Z]. 2012.

[4] 中国移动通信集团公司. TD-LTE重叠覆盖及网络结构关键问题分析[Z]. 2013.

[5] 丁东. TD-LTE与TD-SCDMA互干扰组网解决方案研究[J]. 移动通信， 2010（16）.

作者简介

刘建华：工学硕士毕业于北京邮电大学，现任中国移动通信集团公司研究院无线技术研究所项目经理，主要从事TD-LTE组网方案研究和外场测试工作。

崔航：工学硕士毕业于北京航空航天大学，现任中国移动通信集团公司研究院无线技术研究所项目经理，研究方向为TD-LTE网络结构分析和3/4G联合优化。

王飞：工学硕士毕业于北京邮电大学，现任中国移动通信集团公司研究院无线技术研究所项目经理，研究方向为无线通信多天线技术。