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TD—LTE无线网络规划关键因素的识别探讨

2015-07-25 09:39 来源:学术参考网 作者:未知

 一、TD-LTE网络的简单概述
  TD-LTE即Time Division Long Term Evolution,翻译为中文为“分时长期演进”,它是新一代的移动通信网络技信,也是由阿尔卡特朗讯、诺基亚西门子通信、大唐电信、华为技术、中兴通讯、中国移动多家公司共同开发的第四代移动通信技术,此技术一经推出,就显现出了强大的市场优势,被普遍应用于全国的电信行业中。TD-LTE通信技术开发主要经历了三个阶段:第一阶段是2009年到2010年,技术在北京完成比较完备系统的技术验证;第二阶段是2010年上海世博会期间,TD-LTE示范网建成并投入使用,TD-LTE的产业链的初步具备端到产品能力得到了体现。第三阶段,2011年至今,工信部开始打遭TD-LTE产业链和终端产品,籽TDLTE技术推向市场,开始了商业化运作进程。正是由于TD-LTE显现出了较强的市场潜力,因此,应加深对这一技术的研究、探讨与规划。
  二、TD-LTE无线网络规划原则
  1、分片连续覆盖
  TD-LTE的使用主要是考虑其覆盖的区域与能够承接业务的容量。其覆盖区域的设定要考虑已有的网络站点的分布,整合使用配套原有电信资源,业务容量要尽量满足初期用户需求,信号的覆盖也要达到试商用要求的指标。
  2、20M带宽同频组网
  TD-LTE可以使用的频谱主要包括三部分,第一部分主要适用于室外,是与TD-SCDMA共用的F频段1880MHz~1915MHz;第二部分是2.6GHz独立使用的D频段2580MHz~2620MHz;第三部分是适用于室内使用的E频段2350MHz~2370MHz。通过对各个频段进行研究,最终得出同频组网谱效率是最高的,与异频组网相比,上行频谱效率高出44%,下行频谱效率高出50%。
  3、确定用户的分布与覆盖
  用户的分布与覆盖要借鉴2G和3G的数据业务的开展经验,利用这两项业务的特点,结合基本的网络指标要求进行建模,将公共信道的覆盖区域确定下来,再借助于对用户能够接受的不同业务类型进行分析,得出最切合实际的覆盖和容量规划方案。
  三、TD-LTE无线网络规划关键因素影响分析
  3.1 TD-LTE无线网覆盖规划设置分析
  3.1.1 设备发射功率对覆盖的影响
  常用的带苋配置方案中,1.4 MHz、3 MHz、5 MHz、10 MHz、15MHz和20MHz这6种都可以用于TD-LTE系统实现中。但是,在利用建设TD-LTE网络时,为了赢得市场,提高频谱效率和网络性能,会选择的方案至少达到10MHz,而当下的网络都在采用的多为20 MHz的带宽配置方案,那么基站的发射功率会达到40 w(46dBm)。
  在网络的建设过程中,基站设备的发射功率越大,其幅射范围越大,技术的使用效果更好。但是由于TD-LTE网络采用的是同频组网方式,因此,设备的发射频率应适当,如果过大,反而会因附近基站的彼此影响,使网络的覆盖区域与容量下降,适得其反。所以,基站的发射功率在地理位置较小的范围内,不宜太大。
  3.1.2 区域内的用户数量对覆盖的影响
  区域内的用户数量会影响到TD-LTE技术网络的性能,通常网络的容量越大越好,但是,容量越大,其投入的成本也就越大,网络规划时,一定要找到容量设置与资本投入的最佳平衡点,才能满足小区用户系统的负荷要求,当小区内用户数量有一定增加时,也不会对小区的网络使用性能产生过大的影响。例如传输速度不会下降明显,干扰水平不会太高等。
  3.1.3 RB配置对覆盖的影响
  RB是指网络系统为业务信息分配的资源单元,一个RB包含数量不定的RE(资源单元),包含12个频域上的子载波和时域上一个slot周期构成。它是用来描述物理信道到资源单元的映射。不同的网络会根据性能要求对RB进行配置。RB配置会对下行覆盖性能与上行覆盖性能产生影响。在TD-LTE系统中,基站设备的发射功率在RB是均匀分配的,由于RB的配置数量与有效全面幅射功率(EIRP)成正比的,与下行信道的底噪也是成正比的,那么,可以通过提高RB数量来提高EIRP,小区的覆盖半径也会增加。同样,RB配置数量增加也会使下行信道的底噪提升,如此一来,小区的覆盖半径就不会扩大了。而RB配置数量的增加会引起上行信道的底噪提升,但是,终端的最大发射率会受有上限限制,如果设备已经是最大发射功率的,那么,RB配置数量的增加就会减小覆盖半径。
  3.1.4 GP(保护间隔)配置对覆盖的影响
  分析GP配置对覆盖的影响,首先要了解TD-LTE系统无线帧的组成。无线帧可以分为两个半帧,每个半帧由4个普通帧和1个特殊帧组成,4个普通帧和1个特殊帧的长度都是1ms。
  特殊帧由UpPTS、GP、DwPTS三个时隙组成,其中GP为特殊时隙内上下行转换点保护间隔。
  小区覆盖距离与GP之间的关系如下所示:
  R=C×GP/2
  其中R为小区覆盖半径;
  C为光速。
  3.2 TD-LTE无线网容量规划关键因素分析
  3.2.1 带宽对容量的影响
  如上所述,多种带宽配置适合于TD-LTE系统的建设。不同的带宽会影响到RB配置的数量,而RB配置的数量又会影响到峰值速率。带宽与RB配置的数量,RB配置的数量与峰值都是正比例关系。因此,进行TD-LTE网络规划时,要将带宽与网络容量之间的关系考虑进去,才能规划出标准的、科学的网络。
3.2.2、多天线技术对容量的影响
  多天线技术(M1MO)被应用于TD-LTE系统中,这一技术的三种工作模式都会对网络容量产生影响。第一种工作模式是空间复用,它可在多信道中同时传输不同的信息,多信道同时传输,就可以将系统的峰值速率提高多倍,因此,这一技术被广泛的应用于城区集中、信号散射多的区域。第二种工作模式是传输分集,主要分为时间分集、空间分集、频率分集,这一技术可实现多信道中相同的信息同步传输,这种工作模式具有良好的信息收发可靠性和信息传播的覆盖性,如果覆盖区域是对信息传输可靠性要求较高的环境,则适合采用这一工作模式。第三种工作模式是波形赋形,它是通过一定的算法赋形将多路天线阵列转换为单路传输信道,结合对信道精确的分析,针对用户特点形成波束,可以有效的解决用户之间的干扰问题,提高了网络的覆盖面,提高了系统的信息吞吐量。
  3.2.3、分组调度算法对容量的影响
  在TD-LTE系统中,轮询调度算法、正比公平调度算法、最大载干比算法是常用分组调度算法,三者在系统的服务公平性、吞吐量、资源利用上 各在优缺点。例如轮询算法虽然系统的资源的利用率低,吞吐量不高,但是网络服务的公平性较好。而正比公平调度算法则会平衡系统吞吐量与服务公平性。而最大载干比算法则实现了系统吞吐量的最大化,这样服务的公平性就很难得到保障了。因此,在进行网络规划时,要综合考虑不同算法的优缺点,具体情况具体分析,选择最佳的分组调度算法。
  3.2.4、CP(循环前缀)配置对容量的影响
  在TD-LTE系统中,CP的主要作用是解决符号间和载波间的干扰。CP的使用虽然解决了符号间和载波间的干扰,但是,却也会耗费一定量的系统资源。例如会占用一定的功率,造成功率的损失,使OFDM符号速率降低,如果信号的传输带宽没有交换,频谱效率会降低,就会使系统的带宽造成一定的损失。而CP的配置长度也要考虑系统的实际需要,既不可太长,太长会给系统带来太大的损失,而太短又会影响到功能的实现。
  四、结束语
  本文简要介绍了TD-LTE无线网络,并对影响网络的重要因素进行了分析。本文对如何规划好TD-LTE无线网络进行了调查研究,对影响网络规划的多方面因素进行了探讨。信息网络技术的发展与更新已进行了高速时期,因此,对新技术的研究与开发也将更加深入。
  参考文献
  [1]朱晨鸣,李新,TD-LTE无线网络组网性能研究[J]现代传输,2012(02)
  [2]詹鹏,苏颖博,TD-LTE无线网络链路预算分析[J],邮电设计技术,2011(07)
  [3]刘宝昌,胡恒杰,朱强,TD-LTE无线网络规划研究[J],电信工程技术与标准化,2010(01)
  [4]余智,肖征荣,3G移动网络规划的覆盖和容量的计算[J],中国无线电,2009(01)

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