文/張炎生 李力

1 引言

1.1 LTE的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

LTE（長(zhǎng)期演進(jìn)）是第四代通信標(biāo)準(zhǔn)，LTE標(biāo)準(zhǔn)化于2004年開(kāi)始實(shí)施。LTE的技術(shù)本質(zhì)是利用MIMO（多輸入多輸出，MIMO）技術(shù)和OFDM（正交頻率分復(fù)用，正交頻分復(fù)用）技術(shù)，其在數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)接入的性能進(jìn)一步提高。截至2011年9月，已經(jīng)存在FD-LTE（頻分多址長(zhǎng)期演進(jìn)，具有208個(gè)LTE網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目的LTE項(xiàng)目和37個(gè)基于長(zhǎng)期演進(jìn)頻率分裂的商業(yè)發(fā)射LTE網(wǎng)絡(luò)）。同年，中國(guó)移動(dòng)與印度合作組織Bharti，日本軟銀等聯(lián)合提議并擬定了TD-LTE技術(shù)協(xié)議，各國(guó)于GTITD-LTE提出發(fā)展舉措和共計(jì)7項(xiàng)倡議，給出了建立TD-LTE全球發(fā)展計(jì)劃的具體計(jì)劃，此組織是中國(guó)領(lǐng)導(dǎo)之下的第一個(gè)電信領(lǐng)域的國(guó)際組織。GTI在部署和建設(shè)超過(guò)40個(gè)業(yè)務(wù)的三年后，已有73個(gè)合作伙伴和100個(gè)運(yùn)營(yíng)商陸續(xù)加入，到2014年，全球已有28個(gè)TD-商用LTE網(wǎng)絡(luò)部署計(jì)劃已啟動(dòng)。

我國(guó)4G牌照于2013年底正式發(fā)布，中國(guó)電信，中國(guó)移動(dòng)，中國(guó)聯(lián)通全部獲得TDLTE牌照。具體來(lái)說(shuō)，中國(guó)移動(dòng)已獲得包括E波段（2320至2370MHz），F(xiàn)波段（1880至1900MHz）和D波段（2575至2635MHz）三個(gè)頻段的130MHz頻段。根據(jù)中國(guó)移動(dòng)宣布的計(jì)劃，到2014年底，中國(guó)將完成100個(gè)城市的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，計(jì)劃建設(shè)20萬(wàn)個(gè)基站，到2015年底實(shí)現(xiàn)4G網(wǎng)絡(luò)。目前，F(xiàn)D-LTE尚未在中國(guó)銷(xiāo)售。由于LTE網(wǎng)絡(luò)和多樣化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的部署以及無(wú)線環(huán)境，用戶行為和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的組合，LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重要性日益突出。由于TD-LTE網(wǎng)絡(luò)使用相同的頻率組網(wǎng)，因此使用頻率規(guī)劃方法不可能減少小區(qū)內(nèi)的同信道干擾（不準(zhǔn)確的關(guān)系），因此可能導(dǎo)致更嚴(yán)重的同頻干擾存在性。為了滿足TD-LTE用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，提供良好的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)體驗(yàn)，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的早期階段，必須高度重視TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化。

表1：測(cè)試點(diǎn)A在不同條件下的速率測(cè)試情況

1.2 LTE網(wǎng)絡(luò)存在的問(wèn)題

現(xiàn)階段TD-LTE網(wǎng)絡(luò)多使用相同頻率組網(wǎng)，因此使用頻率規(guī)劃方法不可能減少小區(qū)內(nèi)的同信道干擾問(wèn)題，因此可能導(dǎo)致更嚴(yán)重的同頻干擾存在性。為了解決這一問(wèn)題提供了一個(gè)科學(xué)合理的優(yōu)化方案設(shè)計(jì)，更深入探討組網(wǎng)過(guò)程中重疊覆蓋問(wèn)題，建立TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化方案和技術(shù)以及有關(guān)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和管理的方案。隨著智能城市建設(shè)步伐的加快，TDLTE網(wǎng)絡(luò)對(duì)于重疊覆蓋干擾的分析和研究，在未來(lái)必然成為建設(shè)中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。

2 重疊覆蓋對(duì)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)性能的影響

2.1 重疊覆蓋問(wèn)題來(lái)源

在規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)覆蓋半徑時(shí)，很難實(shí)現(xiàn)期望的六角形蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際結(jié)構(gòu)內(nèi)，覆蓋范圍內(nèi)信號(hào)變化起伏，因此在改變信號(hào)傳播沖擊，鏈路預(yù)算，深入室內(nèi)環(huán)境覆蓋預(yù)留余量時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中存在的重疊覆蓋是無(wú)法避免的。此外，實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)高度和基站（如果面積覆蓋率較高且從屬站點(diǎn)）使得其在部署網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中必然會(huì)出現(xiàn)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋問(wèn)題。

在規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)覆蓋半徑時(shí)，很難實(shí)現(xiàn)期望的六角形蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際結(jié)構(gòu)內(nèi)，覆蓋范圍內(nèi)信號(hào)變化起伏，因此在改變信號(hào)傳播沖擊，鏈路預(yù)算，深入室內(nèi)環(huán)境覆蓋預(yù)留余量時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中存在的重疊覆蓋是無(wú)法避免的。此外，實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)高度和基站（如果面積覆蓋率較高且從屬站點(diǎn)）使得其在部署網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中必然會(huì)出現(xiàn)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋問(wèn)題。

在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中，重疊覆蓋主要包括區(qū)域間覆蓋和導(dǎo)頻污染，但主要原因是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理。這里的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是指基站選址，站點(diǎn)高度，站對(duì)站，天線方位角，下傾角等。有些重疊覆蓋是由某些因素造成的，有些是受多種因素共同影響的。高站低洼：在密集的城區(qū)，站密集，站間距平均較小，站點(diǎn)較高，下傾角較低，覆蓋區(qū)域重疊較多。天線性能異常：天線老化或故障導(dǎo)致天線旁瓣和后瓣嚴(yán)重信號(hào)泄漏，造成信號(hào)泄漏區(qū)域重疊覆蓋。宏站覆蓋客房，并且需要確保室內(nèi)連續(xù)覆蓋不可避免地導(dǎo)致道路上的過(guò)度重疊覆蓋。

2.2 重疊覆蓋對(duì)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)性能的影響

在TD-LTE系統(tǒng)中，服務(wù)小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度小于6dB的區(qū)域和包括服務(wù)小區(qū)在內(nèi)的重疊的CRSRSRP信號(hào)強(qiáng)度超過(guò)1至110dBm，可以被定義為重疊的覆蓋區(qū)域。重疊覆蓋導(dǎo)致TDLTE網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)重的同頻干擾，并且顯著降低了用戶在受影響地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)傳輸表現(xiàn)。與非重疊區(qū)域相比，重疊可接收區(qū)域的吞吐量損失高達(dá)70%或更高，并且隨著重疊接收程度變得更深，由于相同頻率干擾導(dǎo)致的性能損失進(jìn)一步增大。下面通過(guò)實(shí)際案例說(shuō)明同頻干擾對(duì)TDLTE網(wǎng)絡(luò)速率的影響。單元A站點(diǎn)被選作檢查目標(biāo)站點(diǎn)。A站周?chē)幕久芗?，無(wú)線電環(huán)境復(fù)雜。位置A的主要服務(wù)小區(qū)是具有-75dbm強(qiáng)度級(jí)別的小區(qū)，在相鄰小區(qū)中有多個(gè)小區(qū)檢測(cè)大于-90dbm。相鄰小區(qū)逐漸被阻塞，見(jiàn)表1。比較測(cè)試結(jié)果，重疊覆蓋對(duì)下行業(yè)務(wù)影響很大，對(duì)上行業(yè)務(wù)影響較小，重疊覆蓋越嚴(yán)重，對(duì)下行速率影響越明顯。可以看出，該區(qū)域最終用戶的吞吐量性能被影響，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃指標(biāo)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

圖1：迭代算法的優(yōu)化步驟

3 TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)覆蓋優(yōu)化方案研究

3.1 覆蓋優(yōu)化原理與方案

解決覆蓋空洞、弱覆蓋、越區(qū)覆蓋、導(dǎo)頻污染(或弱覆蓋和重疊覆蓋)有如下六種手段(按優(yōu)先級(jí)排)即：調(diào)整天線下傾角、調(diào)整天線方位角、調(diào)整RS的功率、升高或降低天線掛高、站點(diǎn)搬遷、新增站點(diǎn)或RRU。

3.2 重疊覆蓋優(yōu)化方法

根據(jù)優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)，判斷TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中某一點(diǎn)的重疊和覆蓋的條件是：服務(wù)小區(qū)RSRP = -110dBm，服務(wù)小區(qū)RSRP與相鄰的RSRP為6dBm以下為3以上。優(yōu)化方法如下；

清理主要覆蓋區(qū)域，簡(jiǎn)化切換關(guān)系；

調(diào)整下傾角，方位角和功率，使該區(qū)域的主要服務(wù)小區(qū)> -110dBm；

減少該地區(qū)其他社區(qū)的覆蓋面；

如果污染嚴(yán)重，可考慮使用雙通道RRU牽引單獨(dú)提高區(qū)域覆蓋范圍，以便只有足夠強(qiáng)大的導(dǎo)頻出現(xiàn)在該區(qū)域。

4 基于迭代算法的重疊覆蓋優(yōu)化方案

迭代算法是通過(guò)分析掃頻數(shù)據(jù)，基于提高主服務(wù)小區(qū)功率以及降低鄰區(qū)功率，批量并迭代計(jì)算出各小區(qū)的功率調(diào)整值，從而降低高重疊覆蓋占比。迭代算法的具體執(zhí)行步驟如圖1所示。

（1）優(yōu)化人員首先對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一次掃頻測(cè)試，并根據(jù)基站數(shù)據(jù)庫(kù)分別輸出6dB以及10dB以內(nèi)的路測(cè)采樣點(diǎn)的兩張鄰區(qū)列表(簡(jiǎn)稱(chēng)鄰區(qū)列表)，鄰區(qū)列表中包含最強(qiáng)小區(qū)以及各個(gè)鄰區(qū)的名稱(chēng)和RSRP(參考信號(hào)接收功率)。

（2）嘗試通過(guò)提升服務(wù)小區(qū)的功率來(lái)改善重疊覆蓋度，遵循以下原則：

重疊覆蓋范圍3至4的采樣點(diǎn)，從6分貝鄰居小區(qū)列表中過(guò)濾出來(lái)，并且發(fā)現(xiàn)更多小區(qū)作為服務(wù)小區(qū)。增加這些小區(qū)的功率使得服務(wù)小區(qū)的RSRP有所上升，從而改善了重疊覆蓋。所以將其作為功率提升的候選小區(qū)。

在10dB鄰居列表中，無(wú)論升壓電池是處于服務(wù)區(qū)域還是鄰近區(qū)域，如果負(fù)載測(cè)試采樣點(diǎn)的重疊覆蓋范圍為0到2，則這些采樣點(diǎn)的重疊覆蓋范圍不會(huì)受到干擾。

6dB鄰居列表的重疊覆蓋范圍為0到2，但10dB鄰居列表中的3個(gè)或更多采樣點(diǎn)是功率提升的隱藏點(diǎn)。如果功率提升單元靠近這些點(diǎn)，且列表不是服務(wù)小區(qū)，則可以生成新的高重復(fù)覆蓋點(diǎn)。

如果上行候選功率小區(qū)在6dB的鄰區(qū)列表中擁有的重疊覆蓋范圍為3dB至4ppm的采樣點(diǎn)的小區(qū)數(shù)量較多，且不可能是上述隱藏點(diǎn)的鄰區(qū)，則功率提升岷縣。相反，其可能忽略不計(jì)。

（3）通過(guò)減少小區(qū)功率來(lái)改善重疊覆蓋，遵守以下原則來(lái)選擇功率減少的社區(qū)。

6dB鄰居列表中的3至4dB覆蓋采樣點(diǎn)處將使用更多鄰區(qū)。

6dB鄰居列表。對(duì)于重疊覆蓋0到2個(gè)采樣點(diǎn)，使用較少的服務(wù)小區(qū)。

（4）在確定了提升功率的候選單元之后，這些單元的提升功率的大小被臨時(shí)設(shè)置為3dB，這可以通過(guò)相鄰區(qū)域和主服務(wù)區(qū)域之間的差異來(lái)近似得到。

（5）優(yōu)化單元小區(qū)在確定功率調(diào)整方法后，將每個(gè)小區(qū)的模擬RSRP重復(fù)到上述掃描數(shù)據(jù)，并通過(guò)模擬新的重疊覆蓋來(lái)計(jì)算。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程和背景描述，發(fā)現(xiàn)了重疊覆蓋問(wèn)題的來(lái)源主要是受高站低下傾角、天線性能異常以及室內(nèi)連續(xù)覆蓋所引起的，對(duì)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)性能造成了嚴(yán)重的影響，尤其對(duì)下行業(yè)務(wù)影響最為嚴(yán)重?；诘惴ǖ闹丿B覆蓋優(yōu)化方案極大地改善了網(wǎng)格內(nèi)的重疊覆蓋情況，網(wǎng)格的KPI也得到了同步的提升。RSRP、SINR等主要測(cè)試指標(biāo)有了較為明顯的提升，意味著優(yōu)化方案效果良好，達(dá)到了優(yōu)化的目的，很好的解決了TD-LTE網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋的問(wèn)題。