关于TD-LTE网络优化分析和研究

关于TD-LTE网络优化分析和研究

陈奕正

广东海格怡创科技有限公司

摘要：本文主要简述了LTE网络的弊端与优势，对网络优化难点及TD-LTE网络优化方法进行分析，并总结了覆盖优化。

关键词：TD-LTE；网络优化；方法分析

随着当前我国在移动通信技术方面的快速发展，不仅移动用户数量得到大范围增加，且其对移动网络的规模于应用需求也在不断提升，建立LTE网络，有助于改善4G时代网络组建方案，满足用户业务需求。

一、LTE网络结构优势以及弊端分析

（一）LTE网络结构优势

LTE网络可以兼容3G通信，并有助于改进4G通信。对于LTE网络中，其邻区列表可以通过eNodeB进行维护，有助于实现通信的ANR功能。设计应用LTE网络结构，确保当一个移动用户在应用服务过程中，在其从正eNodeB覆盖区域中移动到另一覆盖区域时，允许ANR自动建立与邻区之间的拂去关联。针对LTE网络规划中，多是采用由NodeB去构成组织的单层结构，关于这种结构，不仅有利于简化网络以及减小数据传输延迟，也可以实现系统的低时延功能，具有低复杂度、设计低成本的优势。

（二）当前LTE网络弊端

随着当前我国移动通信系统的规模扩大，以及其复杂度的不断增加，针对传统的LTE网络结构中，其已经不能有效适应当前社会网络发展的需要；同时，优化通信系统模拟仿真技术，也越来的越受到相关人员的重视，因为在传统通信仿真技术中，多是采取手工分析以及电路试验两种方法，以此来得到与真实网络结构中十分接近的环境，但是其需耗时长，且应用的方法还比较繁杂。在LTE网络中，由于其具有同频组网的特性，不仅导致增加网络负荷，也会影响系统内网络。在LTE网络中，随着用户数激增，网络性能也会受到限制。同时，针对LTE网络结构规划，高站网络结构多集中在城市区域，重叠覆盖过多，容易造成干扰。

二、网络优化难点分析

（一）弱覆盖问题

由于当前我国的TD-LTE网络还处在初级的网络建设阶段，正在由当前的热点有效覆盖和广覆盖转化为厚度覆盖和深度覆盖，这个关键阶段最容易出现的问题就是网络的弱覆盖问题。出现该问题的原因在于TD-LTE频段较高，传播过程中会出现较大的损耗，进而对TD-LTE网络的传输质量产生一定的影响。此外，造成弱覆盖问题的原因还有邻区配置不合理、站址结构不合理、硬件故障和天馈系统设计不合理等问题。

（二）干扰问题

TD-LTE网络的干扰问题是影响网络质量的重要问题。干扰主要分为上行干扰和下行干扰，具体如下：

（1）上行干扰是指信号受到了影响，其影响在移动网络的上行频段，同时造成基站覆盖率的降低。当出现上行干扰时，会造成基站与智能终端之间的联系受到一定程度的影响。

（2）下行干扰是指信号受到了影响，其影响在移动网络的下行频段，造成智能终端无法分辨正常的基站信号，从而导致信号中断，不能进行通话功能。

（三）切换问题

智能终端能够保持移动中的“业务不中断”很大程度上在于切换的及时性，通过合适的时机切换到其他的服务小区，从而确保终端业务能够随时保证正常的业务功能。在当前的网络切换工作中，TD-LTE网络容易出现切换时延较长、切换失败、乒乓切换、切换过早、切换过晚等问题。

三、TD-LTE网络优化方法分析

（一）LTE低速率原因分析方法

下载速率由单双流和MCS决定，双流和MCS由CQI决定，CQI由SINR决定，那决定SINR的因素就是网络结构优化分析的重点。LTE低速率问题具体的表征有2个方面，一是每RB的传输效率低，二是PRB的调度率低。

（二）LTE干扰问题分析方法

下行SINR是有效信号功率和干扰信号以及噪声功率的比值，该指标能有效反映当前网络的干扰情况。SINR决定下载速率，两者呈线性关系。导致低SINR的原因除了弱覆盖之外，还有重叠覆盖、切换不及时、漏配邻小区、室分外泄、过覆盖等。

一般情况下弱覆盖的影响最大，可细分为缺站、基站未开通等问题。外部干扰也会导致SINR的严重恶化。对于下行SINR，在OMC网络性能指标中并没有输出，LTE网络结构分析平台ASOS根据专利算法，实现全网络的下行SINR的计算和输出，对网络结构优化将会起到巨大推动作用。

（三）LTE弱覆盖问题分析方法

弱覆盖发生的原因主要分为站距过大、基站未开通、移动参数配置问题、漏配邻小区、室分信号外泄。在LTE网络结构分析平台ASOS中，采用MRO数据对弱覆盖进行定位分析，发现弱覆盖在小区中的具体位置，使得弱覆盖问题的解决更加有目标和针对性。

（四）LTE业务分布分析方法

同等业务密度区域结构指数的同比评估才更有针对性。对于全IP化LTE网络，存在诸多业务，业务分布有一定的地域性和连续性，随着时间变动也会有所变化。设计院ASOS软件开发高业务密度区域自动聚合功能，可以将某个城市自动分为不同门限的业务密度区域。高业务密度区域聚合，也能为网络规划设计和扩容提供依据。

（五）LTE重叠覆盖分析方法

不同小区间的高重叠覆盖，由于同频组网，必然会引起干扰，干扰的程度都会在SINR中体现出来，进而影响下载速率。在分析方法中，将重叠覆盖和SINR以及下载速率进行关联分析，从而得出重叠覆盖对网络结构的影响程度。在对重叠覆盖的分析中通常会采用扫频数据，对于SINR的分析则采用路测数据，两者通过栅格化进行关联。

重叠覆盖对SINR的影响非常明显，6dB范围内的重叠信号数越多，其平均SINR值与最大SINR估计值越低，在重叠覆盖度为1的情况下，平均SINR为12.78dB，每增加一个重叠覆盖小区，SINR下降40%以上，在重叠覆盖为4时，SINR下降为2.1dB。以某城市的数据分析结果为例，将重叠覆盖和下载速率进行关联分析，两者的相关度如图5所示。从图1可以看出，重叠覆盖对下载速率的影响非常明显，6dB范围内的重叠信号数越多，其下载速率越低，在重叠覆盖度为1的情况下，平均下载速率为27.82Mbps，每增加一个重叠覆盖小区，平均下载速率下降20%以上，在重叠覆盖为4时，平均下载速率降为14.61Mbps。由上述分析可知，重叠覆盖影响着SINR与下载速率，在减少弱覆盖的同时，防止小区间的过多重叠覆盖，实现覆盖“不多不少”的目标，成为网络结构优化中非常重要的一个方面。

（六）LTE干扰问题分析方法

在LTE网络中，所有的干扰最后都会在SINR中体现出来，下行SINR是有效信号功率和干扰信号以及噪声功率的比值，该指标能有效反映当前网络的干扰情况。SINR决定下载速率，两者呈线性关系。

要提升下载速率，改善低速率路段的SINR是最主要要考虑的内容。导致低SINR的原因除了弱覆盖之外，还有重叠覆盖、切换不及时、漏配邻小区、室分外泄、过覆盖等，在分析LTE干扰问题时，主要从以上角度入手。一般情况下弱覆盖的影响最大，针对规划建设可细分为缺站、基站未开通等问题。此外，外部干扰也会导致SINR的严重恶化。

如图2所示，经过对某城市的测试数据问题点的逐个分析，可定位低SINR问题的原因。

在现网结构优化中，弱覆盖是导致低SINR的最主要原因，随着网络建设的深入，这方面的影响会逐步减弱。重叠覆盖则是影响SINR的另外一个重要因素，超高站、超近站、基站分布疏密不均、天线下倾角不合理以及发射功率设置问题等均会导致重叠覆盖。第三种导致低SINR的因素是移动性问题。移动性问题也分为切换不及时和漏配邻区两类，移动性管理参数设置不合理会影响终端及时切换到最优小区，即会严重影响到当前服务小区的SINR，因此也会导致下载速率的降低。

在网络分析中，SINR的分布更能说明网络的健康度，低于-3dB的占比越高，网络结构问题越突出；高于15dB的占比越高，网络性能越好，是网络优化的目标。在现网中，网络承载对SINR的影响非常明显，在50%的模拟加载后，大于15dB的SINR下降10%以上，随之高速率的占比会明显下降。

对于下行SINR，在无线接入网网元管理系统（OMC-R，OperationsandMaintenanceCenterforRadio）网络性能指标中并没有输出，从而影响了对网络的分析。为了解决这个问题，LTE网络结构分析平台ASOS采用MRO数据，根据专利算法，用软件实现了全网络下行SINR的计算和输出，这对网络结构优化将会起到巨大推动作用。

总结：

随着中国移动LTE网络大规模的建设和快速商业化，将极大缓解和分流3G/4G网络的数据业务承载压力，提高数据业务用户感知和满意度。LTE网络必然会是多频和多层的异构网络，随着数据承载需求的增加，网络结构将会变得更加复杂。决定最终用户体验差异的是网络的下载速率，高下载速率又在很大程度上取决于网络内中高端SINR的占比，而中高端SINR的占比则主要由网络结构决定。所以，LTE网络结构是决定网络性能的关键因素。

参考文献：

【1】LTE网络结构优化分析方法研究_李春明

【2】LTE网络结构优化分析方法研究_侯优优

【3】TD_LTE网络优化分析和研究_李泉

【4】LTE网络结构优化分析_庞亮