TD-LTE无线网络规划与仿真

TD-LTE无线网络规划与仿真作者：王飞来源：中国新通信2018年第19期【摘要】本文首先介绍TD-LTE无线网络的规划特点，介绍了其中所运用的核心技术，简 单分析了规划的过程，并重点对参数规划、规划仿真、网络容量、链路预算、网络覆盖、网络 频率等规划内容展开了分析，最后结合实例进行了 TD-LTE无线网络的仿真应用。【关键词】优化办法规划设计仿真应用引言TD-LTE是一项由我国主导并拥有知识产权的无线通讯技术。通常情况下，我们会采取全网 引入和重点引入的方法来实现TD-LTE的引入，其中全网引入是指将TD-LTE网络部署于整个区 域，这样虽然能惠及更多的用户，但是却容易造成运营成本增加，因此需要我们结合实际情况 进行TDLTE无线网络规划，实现最大效益的投入产出比。一、TD-LTE无线网络中的关键技术TD-LTE中包括多种核心技术，网络环境被简化，信号延迟情况被大大缓解，可以极大的推 进网络发展，突出4G网络的优点。编码调制、MIMO、多址技术等都是物理层核心技术。无线信 道多径时延扩展所产生的时间弥散性，会对整个系统稳定性造成影响，而LTE中的OFDM调制 技术，能够有效缓解这一影响。在信道编码方面，采用MIMO技术，可以规定子帧长度，能够 在各种环境下发挥效应。二、TD-LTE无线网络规划特点由于LTE网络网络特性和使用的技术与2G、3G网络有很大差异，因此规划建设又有独特 的特点。首先是频率规划，LTE网络频率组成是同频组网，因此在实际频率规划时应将规划的重点 由频率复用转到小区间的同频率干扰问题上。其次是网络覆盖方面，LTE网络对速率的要求极高，它会对网络的整体覆盖性能产生直接 影响，因为LTE网络承担的业务主要以高速数据为主。小区边缘的速率目标不断增加，则网络 的覆盖半径就会越小。再次是网络的容量，影响LTE网络容量的参数较多，而各参数之间又互相作用、互相制约， 因此小区的吞吐量不易通过理论数据计算出来。在进行容量规划时，可通过仿真来获得小区的 边缘吞吐量数值。三、TD-LTE无线网络规划网络规划是工程实施的指导以及基础，无线网络规划主要任务是根据无线接入网的技术特 点、射频要求、无线传播环境等条件，运用一系列规划方法，设计出合适的基站位置、基站参 数配置、系统参数配置等，以满足网络覆盖、容量和质量等方面的要求。根据TD-LTE无线网络技术特点，TD-LTE无线网络规划主要包括5个阶段：需求分析、预 规划、站址规划、网络仿真、无线资源及参数详细规划。3.2 TD-LTE网络覆盖规划链路预算是通信系统用来评估网络覆盖的主要手段。链路预算通过对搜集到的发射机和接 收机之间的设备参数、系统参数及各种余量进行处理，得到满足系统性能要求时允许的最大允 许路径损耗，取上下行允许最大路损中较小者作为最终的路损值。利用链路预算得出的最大路 径损耗和相应的传播模型可以计算出特定区域下的小区覆盖半径和单基站覆盖的面积，再计算 在密集城区、普通城区和郊区的基站的数目。3.3 TD-LTE网络容量规划TD-LTE容量规划目标是使系统可提供最大的吞吐数据量，使用户体验到最高速率的吞吐量， 支持最大的用户数目。容量仿真的实现需要基于用户分布和用户信道实际状况进行调度，以获 得网络容量的实际情况。TD-LTE系统容量评估指标主要有调度用户数、连接用户数、激活用户数、VoIP用户数、 平均吞吐量以及边缘吞吐量。调度用户数，TD-LTE系统中，多用户调度共享上下行业务信道进行传输，因此对于不要求 GBR和延迟性能的数据业务，理论上系统所支持的用户数目是不受限制的，受限制的是一个 TTI内同时得到调度的用户数目。TD-LTE连接和激活用户数，取决于小区放号用户数量以及用户的使用行为，根据国外运营 商的一些统计数据，连接用户数大约是放号用户数的10%左右。TD-LTE VoIP用户数，VoIP容量定义为：某用户在使用VoIP进行语音通信过程中，若98% 的VoIP数据包的L2时延在50ms以内，则认为该用户是满意的；如果小区内95%的用户是满 意的，则该小区容纳的VoIP用户总数就是该小区的VoIP容量。小区平均吞吐量及边缘吞吐量，从结果分析各厂家系统仿真的结果还是差异较大的：2天 线情况下，小区平均吞吐量上下行分别为7.8Mbps和16.4Mbps，边缘用户吞吐量上下行分别为 0.2Mbps和0.4Mbps； 8天线情况下容量性能有所提升，小区平均吞吐量上下行分别为 11.7Mbps和21.4Mbps，边缘用户吞吐量上下行分别为0.5Mbps和Mbps。3.4站址选择TD-LTE网络和2G/3G相比对信号质量更为敏感，对提升SINR的需求很迫切，规划应从传 统注重场强的思路向更注重信号质量转变，站址规划时，应对现网高站、偏离度较高的站址进 行详细排查分析，当共站达不到规划要求时应新建站，尽量保证基站建设符合蜂窝结构。采用现有方式规划站址：资源不定、速率不定、边界不定。过分的复杂，造成很多不确定 因素，导致单纯依赖链路预算结果的站址规划，并不能完全匹配网络的需求。因此在实际规划 中根据覆盖类型和话务分布以及现在站址资源，可以简化链路预算模型，减轻新站址建设压力， 采用共建的方式，准确评估基于现有站址建设可达到的性能。完成初步的站址规划后，需要进一步将站址规划方案输入到TD-LTE规划仿真软件中进行 覆盖及容量仿真分析（流程包括规划数据导入、传播预测、邻区规划、时隙和频率规划、用户 和业务模型配置以及蒙特卡罗仿真），仿真结果直接反应出基于TD布站情况TD-LTE性能指标， 对以后建站有一定意义。规划人员完成该区域站点仿真并检验规划方案是否满足规划目标、达 到规定指标。四、TD-LTE网络仿真应用工程中的Opent une、UNET、Atoll等都支持TD-LTE网路的仿真，本文以Atoll为例介 绍TD-LTE网络仿真的应用。Atoll软件是当下比较常用的无线网络规划仿真软件，支持2G、 3G、4G多种技术。这里举某地2017年TD-LTE网络工程为例，该仿真设计中所涉及的主要参数信息为：收发为2端口，增益17.5dBi，水平半功率角为65的普通天线；11dBi的BCH增益，8端口的TD-LTE智能天线；2:2帧配置的TD-LTE转换周期；上下行均为50%的静态业务负载；43dBm小区发射功率；23dBm手机发射功率；5m精度仿真地图。本次仿真利用5m高精度地图，采用CrossWave模型进行室外及室内的高精度仿真，根据 现网站点的工参，评估仿真区域内室外和室内的覆盖水平以及覆盖质量，找出仿真区域内的覆 盖弱区和SINR较差的区域，为LTE网络后续的站点建设以及优化调整提供依据和指导。RSTP仿真结果统计表如下：队时&通旱卜l.-rf2.15j. i-woHW4.-+SEMM:MM71 .flfl- 1 EI3n .33iLTJI5-rri*jr Lsnh.ax1：,ff- I ir3+:rHE 代 U, R 向 卜占 1 I fL- llIL I-躅E *遂mfHT1十- 1 K HU.XA:i.hrl K3L3.tOJWl.mi rfih Ea1! a1 .Ji3.1 .Wi11 R H -rl I IJI 1-9 = .F.V7H72,-iWSf *5.1-4#M.g e五、结语网络建设，规划先行。应当强化网络规划意识，从参数规划、规划仿真、网络容量、链路 预算、网络覆盖、网络频率等多个方面加强规划设计，消除影响网络运行稳定性的影响因素， 为TD-LTE网络的运行营造相对干净良好的环境，从而优化用户对TD-LTE网络的使用体验，推 动TD-LTE网络以及相关信息技术的健康发展。