广东省电信规划设计院有限公司510630
摘要：在移动通信技术日益发展的今天，随着移动互联网的不断进步，移动通信用户对于覆盖以及速率的需求进一步提高。在此背景下，TD-LTE成为当前已经商用的3G系统在今后演进发展的必由之路。本文就TD-LTE无限网络规划建设策略进行了探讨，旨在为TD-LTE无线网络规划建设提供参考借鉴。
关键词：TD-LTE；无线网络规划；覆盖；容量
1概述
TD-LTE作为TD-SCDMA系统的升级与演进，从原则上说，其网络与TD-SCDMA网络在系统规划流程上市相似的，都需要包括站点获取、初步勘察、系统设计、工程安装和测试优化等步骤。但是TD-LTE系统是基于OFDMA和多天线MIMO技术的无线通信系统，在网络规划上必须考虑其独有的特性，以有效发挥TD-LTE系统高速率传输、高频谱效率的技术优势。同时，TD-LTE系统在网络规划上还需要考虑到TD-SCDMA系统现有的网络部署状况，力求在规划设计上达到优良性能与低廉成本的结合。
2TD-LTE无线网络规划流程
一般情况下TD-LTE无线网络规划流程可以分为五个阶段：需求分析、网络规模估算、站址规划、网络仿真、无线参数规划。（1）需求分析应明确建网策略，提出网络建设指标，并收集现有站点的数据、可能部署地的地理环境和区域用户需求等等，这些数据都是后续规划工作的基础；（2）网络规模估算是通过覆盖和容量估算来算出某一区域所需站点数。覆盖估算就是根据链路预算，由目标区域的情况求出覆盖半径，算出目标业务所需求的覆盖速率，进而得到小区最大并推测出每个小区的覆盖面积，即可得出满足覆盖需求的站点数。容量估算即根据网络需求结合话务种类估算满足容量需求的站点数量；（3）站址规划是由估算出的建议值结合现存站点资源分析可用的站点并进行布站，除新建站点外也可以与原存的站点共同用址；（4）网络仿真阶段即将得出的站点规划利用软件进行仿真分析是否能够满足需求，如有不恰当的布点就可以对规划做出相应调整；（5）最终就可以根据这个最佳方案得出规划方案所需参数，用于后续设计工作等。
3TD-LTE系统覆盖性能分析
3.1TD-LTE系统覆盖特性
（1）TD-LTE覆盖的目标业务为一定速率的数据业务
在TD-SCDMA的R4业务中，电路域CS64kbit/s是3G的特色业务，覆盖能力最低，运营商一般以CS64kbit/s业务作为连续覆盖的目标业务。在给定的环境和目标误块率的条件下，CS64kbit/s业务解调门限固定，利用CS64kbit/s业务固定的解调门限通过链路预算的方式，可以获得系统的覆盖半径。在TD-LTE中，不存在电路域业务，只有PS域业务。不同PS数据速率的覆盖能力不同，在覆盖规划时，需首先确定边缘用户的速率目标，如128kbit/s、500kbit/s、1Mbit/s、2Mbit/s等，不同的目标数据速率的解调门限不同，导致覆盖半径也不同。
（2）用户分配的RB资源数将影响覆盖
在TD-SCDMA系统中，系统的载波带宽固定，在基站侧接收机产生的噪声也相对固定，用户分配的时隙数或码道数等系统资源的多少并不影响覆盖。在TD-LTE系统中，用户分配的RB（radioblock）资源数不仅影响用户的数据速率，也影响到用户的覆盖。RB是LTE系统中用户资源分配的最小单位。但系统的载波带宽为20MHz时，系统共有100个RB可供系统调度，每个RB由12个15kHz（频率带宽共180kHz左右）的子载波构成。分配给用户的RB数越多，用户的速率越高，该用户占用的频带总带宽越大，接收机噪声也随带宽增加而提高，从而使覆盖存在一定程度的收缩。
（3）系统帧结构设计支持更大的覆盖极限
TDD系统的覆盖半径主要受限于上下行导频时隙之间的保护间隔GP长度。在常规的时隙配置下，TD-SCDMA系统的帧结构支持的理论最大覆盖半径大约为11km，牺牲一定的业务时隙的容量可获取更大的小区半径。
对于TD-LTE系统来说，特殊时隙内的DwPTS和UpPTS时间宽度、保护间隔GP的位置和时间长度可调，最大极限可支持100km。
4TD-LTE系统容量分析
4.1影响TD-LTE容量性能因素
TD-LTE系统的容量由各个方面的因素决定，首先是相关参数配置和算法性能，包括系统频率带宽、上下行子帧配比、特殊子帧配比、资源调度算法、MIMO多天线技术、干扰消除技术等；另外，由于TD-LTE在资源分配和调整方式的选择上，是完全动态的特征，而信道条件和小区场景会直接影响到TD-LTE网络资源分配和调制编码方式选择，故网络结构对TD-LTE的容量也有至关重要的影响；再者，设备能力也是影响系统容量的重要因素。
（1）系统频率带宽：TD-LTE支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz带宽的灵活配置，采用更大的带宽可用的网络资源将更多，系统容量也将更大；目前中国移动普遍使用20MHz带宽配置。
（2）子帧配比：与TD-SCDMA一样，TD-LTE采用TDD双工方式，可使用非对称的频谱资源，并且可以根据某地区上下行业务的不同比例，灵活设置上下行时隙配比，以提供资源利用率。目前共计支持7种上下行时隙配置方式；另外每种上下行时隙配置方式中都有9种不同类型的特殊时隙配置。不同的子帧配比方式，对用户的上下行吞吐率也有明显的差异。
（3）资源调度算法：TD-LTE是“完全自适应”的系统，与GSM和TD-SCDMA容量规划有显著不同，即便是使用AMC机制的HSDPA以及HSUPA，由于承袭与资源准静态配置的TD-SCDMA系统，其AMC代价更为复杂的控制信道设置，而TD-LTE采用自适应调制编码方式，这样网络就能根据信道质量的实际情况进行实时检测反馈，进而动态调整用户数据的编码方式及占用的资源，从系统上做到性能最优。因此，TD-LTE整体容量性能和资源调度算法的好坏密切相关，好的调度算法可以明显提升系统容量及用户吞吐率。
4.2TD-LTE系统容量评估指标
根据TD-LTE特性，其容量评估指标主要有同时调度用户数、同时在线（激活）用户数、小区平均吞吐量、小区边缘吞吐量及VoIP用户数，下面对上述几个指标进行简单说明：
（1）同时调度用户数：指系统每TTI可调度的用户数。
（2）同时在线（激活）用户数：指系统保持连接状态的用户数。
（3）小区平均吞吐量：指用户按照一定规律分布时，整个小区的平均吞吐量=所有小区吞吐量之和/小区数。
（4）小区边缘吞吐量：指分布在小区边缘的用户吞吐量，在系统仿真时，边缘用户定义为对网络中所有用户按照用户吞吐量的大小降序排列，取5%处的那个用户。
（5）VoIP用户数：小区中容纳的VoIP用户总数。VoIP用户数和带宽配置、控制信道资源和VolP调度算法相关。
4.3TD-LTE系统容量分析结果
TD-LTE调度用户数：TD-LTE调度用户数主要取决于上、下行控制信道的容量。上行调度的用户数主要受限于PRACH（物理随机接入信道）、PUCCH（物理上行控制信道）、SRS（探测用参考信号）；下行调度的用户数主要受限于PCFICH信道、PHICH信道和PDCCH信道容量，综合各个控制信道的分析结果，TD-LTE在20MHz带宽下，最大可支持的调度用户数为80个。
TD-LTE在线（激活）用户数：由于数据业务具有非持续性的突发特性，因此在线用户不需要每帧都进行调度，动态调度算法会保证在线用户在需要数据传输时及时地为用户分配实际的空口传输资源，同时在线用户数主要由业务特征及设备能力决定。从设备能力的范畴，TD-LTE在20MHz带宽内，单小区提供不低于1200个用户同时在线的能力。小区平均吞吐量及边缘吞吐量：从仿真结果分析，各厂家系统仿真的结果还是差异较大的，在2.6GHz频段、20MHz带宽、站距500m、每小区10个用户均匀分布的情况下，综合多个厂家的仿真结果平均值为：2天线情况下，小区平均吞吐量为7.8Mbit/s/16.4Mbit/s（上行/下行），边缘用户吞吐量为0.2Mbit/s/0.4Mbit/s（上行/下行）；8天线情况下，容量性能有所提升，小区平均吞吐量为11.7Mbit/s/21.4Mbit/s（上行/下行），边缘用户吞吐量为0.5Mbit/s/0.7Mbit/s（上行/下行）。
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，则此时该小区中容纳的VoIP用户总数就是该小区的VoIP容量。假设VoIP用户采用半静态调度，不考虑控制信道限制，综合分析上下行信道，得到20MHz带宽下，VoIP用户最大容量为600个左右。
5结束语
随着我国移动通信发展的加快，2014年即将迎来TD-LTE商用大潮，TD-LTE技术也是在不断更新发展的，随时分析TD-LTE规划方式和技术性能是十分有必要的，也是为TD-LTE走向商用做好准备。
参考文献：
[1]区林波.TD-LTE无线网络规划及性能分析[J].中国新通信，2014（02）.
[2]丁秀锋，顾丁烽.TD-LTE网络覆盖及容量估算[J].山东通信技术，2012（04）
标签：td-scdma论文; 系统论文; 用户论文;