TD-LTE频率规划及组网策略研究

2019-08-31 版权声明 举报文章

TD-LTE频率规划及组网策略研究

摘要:TD-LTE国际标准化和产业链的发展已经取得了突破性的进展。目前,需要对TD-LTE的组网策略进行相应的研究,为将来的TD-LTE网络的建设打好基础。

关键词:TD-LTE频率规划组网策略关键技术

中图分类号: TU984文献标识码:A文章编号:

引言

TD-LTE是目前全球移动通信领域研究热点之一。作为TD-SCDMA未来的技术演进方向,TD-LTE的研究日益受到重视,越来越多的运营商、设备商和研究机构投入到TD-LTE的研究中。TD-LTE采用OFDM技术,这就意味着,因各子载波相互正交,TD-LTE的小区内干扰不是TD-LTE系统中干扰的主要因素。

1.TD-LTE频率规划

1.1 LTE频率范围

与FDD LTE规划的频率资源相比,TD-LTE频率面临频率资源少、频率分布失衡的问题。频率问题是TD-LTE发展的基础性问题,为了更好的实现TD-LTE组网,本文重点研究TD-LTE频率规划相关问题。

1.2 TD-LTE频率规划特点

TD-LTE在频率规划方面与2G/3G系统有很大的差异。TD-LTE信道带宽可变,包括1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz,系统分别使用6个、15个、25个、50个、75个和100个资源块(Resource Block,RB),支持对已使用的频率资源的重复利用,信道带宽的选择可根据运营商拥有的频率范围以及用户的业务量需求来决定,选择最合理的信道带宽来组网。

运营商获得一段固定的TD-LTE频段后,信道带宽和频点数量是反比的关系,频点越多信道带宽越窄,为了保证载干比要求,实现减小组网时同频干扰影响的目标,LTE系统面临如何获得高效频率复用方式的挑战,因此LTE的频率规划具有一定的独特性和难度。

TD-LTE系统是基于OFDMA多载波调制技术的系统OFDMA技术虽然并没有刻意地设计小区间多址机制,但并不意味着OFDMA系统不具备任何小区间多址的能力。事实上,OFDMA系统是通过“随机窄带传输”来实现一种自然的干扰随机化的。由于LTE是宽带系统,一个用户通常占用多个RB传输,并在这些RB之间采用联合信道编码。在这多个RB中,通常只有一部分发生随机碰撞,而其他RB则并不受影响,因此,通过联合信道解码,对那些受到干扰影响的RB中的误码进行纠错,从而将同频干扰的影响降低。综上所述,即使不采用ICIC技术,基于OFDMA的LTE系统通过自然的干扰随机化,也可以具有一定的同频组网能力。

2. TD-LTE组网策略

2.1同频组网

目前,在TD-LTE初期,可用频率资源较少,同频组网可有效提高频谱利用率,具体方案如下: 宏蜂窝频点f1,带宽20M(2575-2595MHz),可增加载波f2用于扩容,带宽20M(2595-2615MHz)。 同频组网是TD-LTE提升频谱效率的关键,虽然TD-LTE具备同频组网能力,但随着系统负载的增大,抗干扰能力逐渐减弱。因此,如何解决同频组网的小区间干扰,是目前TD-LTE研究的热点。ICIC(Inter Cell Interference Coordination)技术是解决TD-LTE同频干扰的重要技术方案。ICIC以小区间协调的方式对各个小区中无线资源的使用进行限制,包括限制时频资源的使用或者在一定的时频资源上限制其发射功率等。一般来说,ICIC从资源协调方式上可分为:部分频率复用(Fractional Frequency Reuse, FFR)、软频率复用(Soft Frequency Reuse, SFR)和全频率复用(Full Frequency Reuse)三类。

目前实际组网时,同频组网的相邻小区频率规划实际是基于SFR的ICIC算法,同频组网小区间干扰抑制效果很大程度上决定于设备技术成熟度。

2.2异频组网

LTE系统在同频干扰特性上和GSM系统相似,两种系统都是属于“窄带传输、窄带干扰”类型,GSM系统采用异频组网方式,各小区采用的频率资源是采用网络规划方法规划好的,因此可以完全避免若干相邻小区之间的同频干扰。

TD-LTE异频组网可以通过传统频率规划方法降低同频小区间干扰,但由于TD-LTE是宽频系统,因此综合考虑单频点带宽与频点个数关系,TD-LTE宏蜂窝采用异频组网时,可划分为f1,f2,f3,f4四个频点,每个频点10M(2575-2585MHz、2585MHz-2595MHz、2595-2605MHz、2605-2615MH),其中f1-f3用于宏蜂窝小区,同站点小区频点不同,f4用于微蜂窝进行盲点及热点进行补充覆盖。

实际组网时可通过传统频率规划算法,各个相邻小区配置不同频点,可减少小区间干扰,但相对于同频组网异频组网单个频点带宽变窄,频谱效率较低。并且由于TD-LTE频点数量少,大规模组网时频率规划效果有待测试。

2.3移频组网

除了上面提到同频组网和异频组网方案以外,还有介于同频组网和异频组网之间的移频组网。虽然控制信道采用了一系列的技术手段尽可能的减少干扰,某些相邻小区的控制信道可以在一定的频率资源上错开,但有一些控制信道不能完全错开,这样控制信道仍然存在干扰的可能性。TD-LTE宏蜂窝采用移频组网时,可划分为f1,f2,f3三个频点,每个频点20M(2575-2595MHz、2585-2605MHz、2595-2615MHz)。

3.TD-LTE的关键技术

3.1MIMO多天线技术 下行利用公共天线端口,LTE系统可以支持单天线发送(1x),双天线发送(2x)以及4天线发送(4x),从而提供不同级别的传输分集和空间复用增益,利用专用天线端口以及灵活的天线端口映射技术,LTE系统可以支持更多发送天线,比如8天线发送,从而提供传输分集、空间复用增益同时,提供波束赋形增益。上行目前LTE系统上行仅支持单天线发送,可以采用天线选择技术提供空间分集增益

3.2链路自适应技术 链路自适应技术可以通过两种方法实现:功率控制和速率控制。一般意义上的链路自适应都指速率控制,LTE中即为自适应编码调制技术(Adaptive Modulation and Coding),应用AMC技术可以使得eNode B能够根据UE反馈的信道状况及时地调整不同的调制方式(QPSK、16QAM、64QAM)和编码速率。从而使得数据传输能及时地跟上信道的变化状况。这是一种较好的链路自适应技术。 对于长时延的分组数据,AMC可以在提高系统容量的同时不增加对邻区的干扰。

3.3信道调度与快速调度 基本思想是对于某一块资源,选择信道传输条件最好的用户进行调度,从而最大化系统吞吐量。LTE系统支持基于频域的信道调度,相对于单载波CDMA系统,LTE系统的一个典型特征是可以在频域进行信道调度和速率控制。

3.4小区间干扰消除 小区间干扰消除技术方法包括如下几个:

(1)加扰:LTE系统充分使用序列的随机化避免小区间干扰。

(2)跳频传输:目前LTE上下行都可以支持跳频传输,通过进行跳频传输可以随机化小区间的干扰。

(3)发射端波束赋形以及IRC:通过此技术可提高期望用户的信号强度,降低信号对其他用户的干扰。

(4)小区间干扰协调:主要是以小区间协调的方式对资源的使用进行限制,包括限制哪些时频资源可以使用,或者在一定的时频资源上限制它的发射功率。

(5)功率控制:包括小区间功率控制和小区内功率控制。

4.结语

本文通过相同组网条件下同频组网、异频组网和移频组网三种频率规划方式下室外网络覆盖能力,干扰水平,并在相同用户模型下进行蒙特卡罗仿真,从仿真结果中可以看出移频组网能力略强于其他两种组网方式。目前TD-LTE仍处于发展阶段,希望本文的工作能够为TD-LTE的发展进一份贡献。

参考文献

[1]罗伟民,陈其铭,罗凡云.TD-LTE同频组网可行性研究[J].移动通信,2010年05期.

[2]刘宝昌,胡恒杰,朱强.TD-LTE无线网络规划研究[J].电信工程技术与标准化,2010年01期.

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