TD—LTE網絡容量性能分析

柏世剛 崔楊峰 崔穎強

【摘要】 介紹了影響TD-LTE網絡容量主要因數、常用算法以及在TD-LTE網絡中的作用，并提出TD-LTE網絡建設建議。

【關鍵詞】 TD-LTE 網絡容量

一、前言

2011年年初，我國工業(yè)和信息化部批準在6個城市開展TD-LTE規(guī)模技術試驗。隨后2013年底開展大規(guī)模商業(yè)網絡建設，隨著TD-LTE網絡的全面建設，我國將進入4G時代。隨著4G用戶的不斷增加，用戶數據業(yè)務的市場需求日益擴大，網絡容量問題將逐漸凸現。本文通過分析影響TD-LTE網絡容量因數，提出了一些網絡建設的建議。

二、TD-LTE網絡容量的主要因數

2.1 發(fā)射功率

基站的覆蓋半徑，不考慮阻擋、干擾情況下主要取決于基站的發(fā)射功率?；痉辗秶酱?，可能存在的LTE用戶數就越大，系統(tǒng)容量也越大。對于密集城區(qū)場景，由于無線電傳播環(huán)境的復雜，提升基站功率對系統(tǒng)容量改善并不大，還有可能造成重疊覆蓋，影響整個系統(tǒng)容量。郊區(qū)、鄉(xiāng)村以覆蓋為目標場景，提升基站的發(fā)射功率可在一定程度上提升系統(tǒng)容量。

2.2 帶寬配置

LTE協(xié)議規(guī)定系統(tǒng)可支持1.4MHZ、3MHZ、5MHZ、10MHZ、15MHZ、20MHZ，載波帶寬的靈活配置。系統(tǒng)峰值速率與帶寬成正比，系統(tǒng)帶寬越大，可調用RB越多，用戶吞吐量越大、接入用戶數越多。

表1：帶寬配置與可用RB數關系

帶寬（MHz） 1.4 3 5 10 15 20

RB數目 6 15 25 50 75 100

實際占用帶寬（MHz） 1.08 2.7 4.5 9 13.5 18

2.3 天線配置

天線技術也會影響容量，TD-LTE采用了多天線技術（MIMO），天線接收可以選擇單流分集、多流復用、復用與分集自適應、波束賦性等不同的技術。在不同的情況下根據實際情況選擇適合的天線，也會影響到網絡容量，可根據用戶需求對規(guī)劃做調整。多天線分集以及多流技術，不僅增加系統(tǒng)峰值速率，還能有效抗多徑衰落，增加系統(tǒng)容量。

表2：上下行時隙比例配置表

上/下行配置 上/下行轉換周期 子幀號

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 5ms D S U U U D S U U U

1 5ms D S U U D D S U U D

2 5ms D S U D D D S U D D

3 10ms D S U U U D D D D D

4 10ms D S U U D D D D D D

5 10ms D S U D D D D D D D

6 5ms D S U U U D S U U D

2.4 無線幀配置

TD-LTE中，幀的長度是10s，分成10個長度為1s的子幀。上行和下行的數據在同一個幀內不同的子幀上傳輸。TD-LTE中支持不同的上下行時間配比，可以根據不同的業(yè)務類型，調整上下行時間配比，以滿足上下行非對稱的業(yè)務需求，達到系統(tǒng)最佳承載能力。

CP配置，CP的長度與覆蓋半徑有關，一般情況下配置普通CP即可滿足要求；廣覆蓋等小區(qū)半徑較大的場景下可配置擴展CP。CP長度配置越大，系統(tǒng)開銷越大，降低系統(tǒng)容量。PG配置，TD-LTE系統(tǒng)利用時間上的間隔完成雙工轉換，但為避免干擾，需預留一定的保護間隔（GP）。GP的大小與系統(tǒng)覆蓋距離有關，GP越大，覆蓋距離也越大，從而影響系統(tǒng)覆蓋容量。

2.5 調度及算法

2.5.1調度方式

動態(tài)調度下資源分配采用按需分配方式，每次調度都需要調度信令的交互，這種方法實現比較簡單， 靈活性高，如不考慮調度信令資源的限制，資源利用率最高，但動態(tài)調度的信令開銷很大，降低了系統(tǒng)容量。

半持續(xù)調度第一次資源分配采用動態(tài)調度，后續(xù)資源分配采用持續(xù)調度。其特點是只在第一次分配資源時進行調度，后續(xù)資源分配均無需調度信令指示，節(jié)約了信令開銷。但是持續(xù)調度雖然能減少控制信令開銷，但資源分配靈活性不夠，且會造成一些資源沖突，資源利用率不高。

2.5.2常用的分組調度算法

最大C/I算法（又叫注水算法），系統(tǒng)獲取的吞吐量最大，但公平性較差，會“餓死”C/I差的用戶。

輪詢（Round Robin）算法，是一種最公平的算法，但算法的資源利用率不高，系統(tǒng)吞吐量比較低。

正比公平（PF）算法，綜合考慮了用戶的信道條件和用戶之間的服務公平性，能夠在系統(tǒng)吞吐量和服務公平性之間取得一定的折中。

2.6 無線環(huán)境

LTE通過功率控制、速率控制（AMC）完成鏈路自適應 。當信道條件較差時選擇較小的調制方式與編碼速率，當信道條件較好是選擇較大的調制方式，從而最大化了傳輸速率。無線環(huán)境好壞直接影響到系統(tǒng)效率、容量。因TD-LTE采用的是OFDMA技術，故一般認為小區(qū)內用戶之間并不會造成不可忽視的干擾，干擾主要來自于其他的使用相同頻率的小區(qū)。這些小區(qū)的互相干擾會降低用戶信噪比，影響吞吐量，尤其是對處在小區(qū)邊緣離站點遠又易被其它小區(qū)的用戶所干擾的用戶影響較大。

三、網絡建設建議

以市場為導向：首先需要根據市場需求進行業(yè)務預測，分區(qū)域場景對覆蓋區(qū)域進行需求分析，明確規(guī)劃規(guī)劃目標。

站址規(guī)劃：根據覆蓋需求、容量需求，通過分區(qū)域場景鏈路預算，確定初步站址，并通過系統(tǒng)仿真優(yōu)化調整站址設置。一般建議密集城區(qū)站間距0.35～0.5km，一般市區(qū)0.5～0.7km。

頻率規(guī)劃：根據頻譜資源合理選取組網方案，有效利用頻率資源，工程應用中一般建議優(yōu)選同頻組網與1*3異頻組網。同時需要綜合考慮各小區(qū)的覆蓋范圍及站間距、方位角等進行合理的鄰區(qū)規(guī)劃，減少同頻干擾，系統(tǒng)內干擾。鄰區(qū)規(guī)劃的好壞將直接影響到系統(tǒng)的質量及容量。

天線選擇：8天線在容量和覆蓋性能有一定優(yōu)勢，建議在大部分基站采用8天線；2天線主要在部分實施受限的場景、基帶集中建設場景采用。室內場景下，根據原3G數據流量或預測數據流量，在有大流量數據業(yè)務場景情況下建議新建雙路系統(tǒng)，使系統(tǒng)具備承載雙流能力，提高系統(tǒng)吞吐能力。

實時優(yōu)化：網格化網絡，分網格展開深度簇優(yōu)化。根據網絡日常數據分析，以日常DT和CQT測試數據為依據，根據容量需求、覆蓋需求合理設置基站發(fā)射功率，合理配置基站CP、GP、上下行配比等參數，提高網絡質量和承載能力。

四、結論

本文結合TD-LTE的網絡特性和關鍵技術，分析影響LTE系統(tǒng)容量的主要因素，以及在TD-LTE網絡中的影響作用，并提出LTE網絡建設的建議。隨著LTE網絡的大規(guī)模商用建設，TD-LTE網絡技術及建設經驗將得到進一步的發(fā)展。

參 考 文 獻

[1] 羅凡云；郭俊峰.TD-LTE網絡覆蓋性能分析[J].移動通信，2010年第05期

[2]戴源等. TD-LTE無線網絡規(guī)劃與設計. 人民郵電出版社[A]. 2012.4

[3]鄧旭；張建國. TD-LTE系統(tǒng)容量性能分析. 移動通信，2011年第16期