TD―LTE无线网络组网规划方法研究

【摘要】随着移动数据业务的爆炸式增长，中国移动提出以TD-LTE技术为主导的四网协同发展的策略。TD-LTE作为未来主要承载移动数据业务的网络，其组网规划成为四网协同发展策略的重点。本文通过对TD-LTE网络承载业务特点的研究，探讨TD-LTE网络组网规划方法。为TD-LTE网络的建设提供理论依据。

【关键词】TD-LTE;业务预测;组网规划

1.引言

我国移动互联网的发展滞后于世界发达国家。早在2010年我国手机宽带的平均连接速率仅为50kbps，仅优于当时的印度。但是当时韩国、日本平均连接速率已经达到1400kbps。近年来，移动数据终端在我国迅速普及。移动互联网的发展迫在眉睫。中国移动及时提出以TD-LTE技术为主导，“2G、3G、WLAN、4G”四网协同的网络发展策略，其中2G网络承载语音和小流量数据业务;3G网络承载手机数据业务，分流2G数据流量;WLAN网络承载PC和手机的数据流量，延伸3G网络覆盖;4G网络承载未来大流量业务。中国移动2G网络的服务质量至今仍被业内同行和用户津津乐道，WLAN网络的建设和运营基本可以和电信、联通形成三足鼎立之势，唯一不足的是移动3G网络商用以来难堪大任，在此情形之下TD-LTE网络成为了中国移动发展移动互联网的唯一选择。

任何一张网络的建设都要和它所承载的业务紧密联系，TD-LTE将要承载未来大流量数据业务。近年来由于智能终端爆炸式的增长以及种类繁多的手机应用软件的开发，使得移动数据业务也呈现爆炸式的增长。目前TD-LTE网络在城市、县城以及重点乡镇基本形成了连续覆盖。热点区域采用分布系统方式进行了深度覆盖。基本达到了TD-SCDMA网络的覆盖水平。然而随着农村城镇化步伐的加快，智能终端成本降低，农村智能终端的普及率不断提高，农村移动数据业务发展速度加快。而中国移动基本已经停止了3G网络的投资。为了满足日益增长的移动互联业务需求，所以TD-LTE网络的覆盖不能停留在重点乡镇层面上。除了城镇、景区、重要交通节点以外，未来TD-LTE网络要覆盖到自然村屯、国道、省道以及重要铁路沿线。甚至要达到2G网络的覆盖广度。而对TD-LTE网络进行合理的组网规划也成为重中之重。

2.TD-LTE无线网络组网规划

目前中国移动TD-LTE网络室外基站采用F频段20M带宽载频同频组网，理论上单载频可以提供112.5Mbps的下行速率和43.2Mbps的上行速率。但是由于同频组网时基站间干扰问题比较严重。小区边缘用户受到相邻小区的下行干扰，同理小区的边缘用户对相邻小区也存在上行干扰。虽然通过干扰抑制技术、调度技术以及波束赋形等技术使小区边缘用户的同频干扰问题得到了有效解决，但是所有的解决方案都是建立在牺牲网络带宽资源或系统开销的基础上的。现网的测试结果显示同频组网最快的下行速率可达到65Mbps，平均下行速率不到20Mbps，部分城市的平均上行速率不到5Mbps。部分城市网络边缘SINR尚未达到-3dB的规划指标要求。

如何让TD-LTE体现出其高速率、大容量的优势，这需要一套完整可行的组网规划方法。为了保证网络资源利用率，有效降低干扰，从网络结构上要尽量减少邻区配置，从传统的宏基站建设组网经验中可知蜂窝式组网结构能在保证覆盖效果的同时最大程度减少邻区数量。所以在条件允许的情况下要严格保证蜂窝式组网结构。这样既能保证良好的覆盖指标也能降低小区间的干扰。图1是在同一地区不规则网络结构和蜂窝式网络结构在50%负载条件下最强RS信号SINR仿真数据对比。

图1 不规则网络结构和蜂窝式网络结构50%负载SINR仿真数据对比

图2 异频组网网络结构

图3 同频组网和异频组网SINR仿真图像对比

对比数据显示在不规则网络结构条件下SINR大于等于3dB的百分比为91.4%，在蜂窝式网络结构条件下该项数据为95.6%。由以上仿真结果可以看出覆盖面积相同、基站数量相当的情况下规则蜂窝式网络结构条件下最强RS信号SINR明显优于不规则的网络结构条件下该项数据。

虽然蜂窝式组网结减少了邻区的配置，在很大程度上克服了基站间的干扰。但是并没有从根本上消除基站间的干扰。所以在保证蜂窝式网络结构的基础上引入异频组网方案，在主基站边缘建设小基站，引入新的载频频段，将会大大减少基站间的干扰。为了保证无线接入容量，主基站仍采用F频段20M带宽载波。建议小基站采用D频段5M带宽载波。小基站采用带状覆盖的方式对主基站的边缘地区进行覆盖。

由于覆盖区域内的总业务量并没有增加，所以无线网络对传输的需求没有增加，如图2所示。小基站可以从附近的主基站进行光纤拉远，在拉远端采用D频段进行异频组网，由于小基站采用带状覆盖，只针对主基站的边缘用户，小基站间基本无重叠覆盖，所以可采用1×3的方式进行频率复用，提高频率复用度。

图3中同频组网采用F频段20M载波进行组网仿真，异频组网是在同频组网的基础上引入了D频段小基站的组网方式。通过仿真图像可以看出同频组网中基站边缘干扰严重，其SINR大于等于3dB的比例仅为81.1%。在异频组网仿真中由于在原来基站边缘地区引入了D频段载频进行覆盖，其干扰情况明显改善，SINR大于3dB的比例达到91.2%。在原有同频组网的基础上引入异频段小基站降低基站间同频干扰，从而大幅提升系统边缘吞吐量。其下行边缘吞吐量提高86%，上行边缘倾吞吐量提高了155%。所以在密集城区、高校等容量受限的场景建设TD-LTE网络时，可以考虑主基站加异频段小基站的组网方式。也可在原有同频组网的网络中通过建设异频段小基站来提升整个无线网络的容量。

3.结束语

TD-LTE网络主基站加异频段小基站的异频组网方案在主基站边缘区域引入新的频段。从而解决TD-LTE同频组网面临的基站间同频干扰问题，有利于网络利用率的提升和网络吞吐量的提高，提高了TD-LTE网络的品质。

参考文献

[1]郭亮，熊炼.四网协同背景下GSM网络发展策略研究[J].电子设计工程，2012，12（21）.

[2]何廷润.中国移动“四网协同”战略的利弊考量[J].移动通信，2012，7.

作者简介：韦锴（1983―），男，吉林长春人，吉林吉大通信设计院股份有限公司工程师，研究方向：移动通信。