LTE网络覆盖规划

LTE网络覆盖规划技术研究 Research into LTE Network Coverage Planning 摘要 :为了保障高质量的网络部署，LTE系统的覆盖规划对网络的建设成本及质量 发挥着至关重要的作用。文章基于 LTE 实际组网的规划需求，结合系统化的理论 及仿真 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，对LTE无线接入的链路及网络特征进行了深入的研究。在此基础上， 开发形成一套完整的 LTE 蜂窝网络覆盖规划理论及应用方法，为 LTE 无线网络规 划提供了基础性的技术指导。 关键词 : 覆盖设计；几何因子；功率控制；干扰余量 Abstract: For efficient LTE network deployment, coverage planning is important to reduce construction costs and ensure network quality. This paper considers actual network planning requirements and combines theory with simulation analysis to study LTE wireless access link and network characteristics. A theory for LTE cellular coverage planning and application methods is then proposed, which lays the basic foundation for LTE cellular networks. Key words: coverage design; geometry factor; power control; interference margin 顾军/GU Jun 盛韧/SHENG Ren （中兴通讯股份有限公司，广东 深圳 518004） ( ZTE Corporation, Shenzhen 518004, China) 中图分类号：TN929.5 文献标志码：A 文章编号：1009-6868 (2011) 01-0053-04 随着无线业务需求的不断增长，目前的 2G、3G网络承载能力日 趋饱和，为了应对移动网络的不断凸 显的供需矛盾，第三代合作伙伴计划 (3GPP)长期演进技术(LTE)逐步从理 论走向现实。强大的业务承载能力、 高效的系统资源利用方式、低廉的网 络建设和运营成本、灵活的网络部署 模式使 LTE 越来越受到各主流运营 商的青睐[1]。 LTE系统标准化的不断成熟有效 地推动了相关产业。从目前来看， 3GPP 在 Release-8 的相关工作已经冻 结，在此基础上各设备商已经展开了 LTE产品的研发工作，同时各类实验 局的部署和测试也在有序的进行之 中。从整个产业来看，虽然 LTE产品 的研发取得了实质性的进展，但是 LTE 系统的高度复杂性和灵活性带 来了各种不确定性，因此业界对于 LTE 系统特征、建网思路、优化策略 尚处于初级的摸索阶段。就 LTE 网 络规划而言，系统性理论体系及应用 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的缺失成为 LTE能够高效、精确 部署的主要技术障碍。 在 LTE 系统中，空中接口采用了 正交频分复用(OFDM)、多输入多输出 (MIMO)、高级编码调制方式(AMC)、混 合自动重传(HARQ)等先进的无线链 路技术，并通过动态调度、小区间干 扰消除技术(ICIC)、功率控制等无线 资源管理算法提高空口资源配置的 效率和灵活性[2-3]。从 LTE 的网络设 计来看，上述无线技术在提升网络性 能的同时，也大大增加了系统分析的 复杂度。要实现高效、可靠的 LTE网 络覆盖规划方案，需要通过系统化的 理论、仿真、测试等，从而对系统的技 术特征进行全面的研究和分析。与 2G、3G网络相比，LTE 网络在资源共 享方式、系统干扰特征等影响网络覆 盖性能的核心因素方面有着根本性 的不同，传统的覆盖规划及链路预算 思路和方案已远不能满足 LTE 实际 建网的需要[4]。鉴于上述原因，对于 LTE系统的覆盖规划，需要分析和总 结网络建设的潜在需求，剖析 LTE系 统的技术和网络特征，总结出适合 LTE 网络建设的覆盖规划体系和方 案，并不断完善。另外，增强频谱效 率是提升 LTE 竞争力的核心内容之 一，因此它和频组网下的 LTE系统网 络设计是文章关注的重点。 1 LTE网规流程及覆盖 规划策略 总体来看，频分双工(FDD) LTE的 网络规划流程和 2G、3G 规划流程基 本保持一致，包含需求收集和分析、 覆盖和容量设计、站点选择、规划仿 真、 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 撰写五大部分。其中，覆盖 和容量设计是整个网络规划的核心 要素，需要根据用户的具体需求，结 合对网络特征的深入分析，对网络规 模进行全面估算。文章主要对 LTE 系统的覆盖规划方法进行分析。 FDD LTE系统覆盖规划的主要目 标是基于实际的小区边缘覆盖需求， 在一定的系统参数设置下，估算基站 开发园地顾 军等LTE网络覆盖规划技术研究 53Feb 2011 Vol.17 No.1 2011年2月 第17卷第1期 中兴通讯技术 ZTE TECHNOLOGY JOURNAL 能够实现的覆盖距离，从而得到网络 规模需求。根据应用场景和实际的 规划需求，FDD LTE 系统的覆盖规划 策略一般主要分为3类： •基于上行边缘速率要求的网 络规模估算 第1种策略主要应用于只限制了 上行边缘速率的覆盖需求。基于上 行速率，在一定的链路预算参数输入 下，计算出上行的覆盖半径；并根据 得到的上行覆盖半径预测下行可实 现的边缘速率； •基于下行边缘速率要求的网 络规模估算 第2种策略主要应用于只限制了 下行边缘速率的覆盖需求。基于下 行速率，在一定的链路预算参数输入 下，计算出下行的覆盖半径；并根据 得到的下行覆盖半径预测上行可实 现的边缘速率； •基于上行和下行边缘速率要 求的规模估算 第3种策略主要应用于同时限制 了上下行边缘速率的覆盖需求。基 于上下行速率，在一定的链路预算参 数输入下，分别计算出上下行的覆盖 半径；并通过比较即可得到受限的覆 盖半径。 在实际的网络规划中，需要根据 不同的具体需求和应用场景选取合 适的覆盖规划策略，灵活应对网络规 划中出现的问题。 2 LTE上行覆盖规划 关键技术 要解决 LTE 覆盖规划的 问题，关键在于如何根据上 行或下行的边缘业务速率要 求得到相应的覆盖范围。对 于一些特殊的场景或业务， 还要考虑控制信道的相关覆 盖性能。文章主要讨论业务 信道受限场景下的覆盖规划 问题。在给定的业务速率需 求下，需要从 LTE 的链路及 系统两个主要方面对网络的 技术特征进行深入的分析和总结。 对于 LTE 上行覆盖规划技术的 研究，主要包含两个方面：系统级研 究和链路级研究。由于 LTE 系统上 行引入了基于单载波 - 频分多址 (SC-FDMA)的多址接入方式，小区内 的用户之间互相正交，干扰主要来自 于邻小区的激活用户，上行功率控制 策略的选择直接影响小区间的干扰 模式及干扰强度[5-6]。在 LTE 上行覆 盖设计中，干扰余量作为网络规划的 核心依据之一，直接取决于功率控制 方法、应用场景等因素，并需要通过 系统级仿真对不同环境下的干扰进 行深入的研究，为上行覆盖规划提供 较为贴近实际应用的参考设置。 根据建网侧重点的不同，上行干 扰特征会受到功率控制策略等方面 因素的主导。对于 LTE系统，上行干 扰特征最直接的衡量就是平均干扰 抬升(IOT)。因此上行 IOT 的分布特 征取决于实际的应用场景及上行功 率控制参数。LTE 上行功率控制分 为开环功控和闭环功控。一般情况 下，系统的开环功控基本决定了系统 的干扰模式，闭环功控主要用在实际 的网络运行中根据业务及干扰的变 化对系统参数进行适当的调整。具 体来看，开环功率控制主要通过对功 控参数 P0和α的确立来满足特定的 网络设计需求，不同的参数集合会带 来不同的网络覆盖和容量特征。为 满足实际规划的需求，需要在不同的 应用场景下对上述参数进行深入的 研究和分析，总结出满足特定要求的 参数，同时在相应的参数设置下研究 系统的干扰特征，即平均 IOT，并分 析相应的上行干扰余量。基于上述 分析，不同的参数会带来差异化的系 统性能指标及干扰特征，在实际的规 划过程中要根据实际情况进行合适 的选择，如图1所示。 在 LTE 系统的建网初期，网络设 计主要关注的是覆盖。根据上述讨 论，在以覆盖准则为导向的规划设计 中，可以设计相应的功控参数来满足 覆盖的最大化（降低干扰），由于网络 负载的设计目标各不相同，需考虑不 同负载下的网络干扰水平，以此作为 覆盖规划的参考依据，如图2所示。 在链路研究方面，该设计主要考 虑的是给定数据速率下用户带宽的 优化配置。对于特定的边缘数据速 率需求，可以通过给用户分配不同的 带宽来实现，但同时会带来不同的覆 盖性能。通过对信道容量的研究及 链路级仿真结果系统性的全面分析， 在给定的数据速率要求下，对配置带 宽的优化可以增强业务的覆盖性 能。该设计是根据链路仿真及实际 系统测试中对链路性能的分析，从终 端功率使用效率出发，对特定的业务 速率、不同用户带宽分配下的性能进 ▲图1 上行干扰特征与建网策略 图2▶ 上行干扰余量与系统负载 的关系 10090807060504035 0 2 4 6 系统负载/% 干 扰 余 量 /dB 0 -120 0-20-40-60-80-100 P0/dBm 25 20 15 10 5 平 均 干 扰 抬 升 /dB ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● : al pha=0.6(500) : al pha=0.8(500) : al pha=0.6(1 732) : al pha=0.8(1 732) : al pha=0.6(1 000) : al pha=0.8(1 000) 系统效率最优点 边缘效率最优点 开发园地 顾 军等 LTE网络覆盖规划技术研究 ZTE TECHNOLOGY JOURNAL 中兴通讯技术 54 2011年2月 第17卷第1期 Feb. 2011 Vol.17 No.1 行深入的分析。在此基础上，不同的 业务速率需求，可以得到优化的上行 占用带宽，实现较好的覆盖性能，如 图3所示。 以上分别从系统及链路两个方 面确定了上行链路预算的核心内容： 干扰余量及上行发射带宽（与之对应 的调制编码格式及目标信号与干扰 噪声比由链路仿真给出）。在此基础 上可以根据传统的链路预算、计算方 法计算出给定边缘数据速率下的上 行最大允许路径损耗(MAPL)。 3 LTE下行覆盖规划关键 技术 与上行类似，下行覆盖规划设计 包含系统及链路两个方面的研究，其 中链路技术的研究主要是通过不同 链路设置，如调制编码格式(MCS)、带 宽等下的链路仿真，分析不同信道环 境、业务速率对链路质量（载干比）的 需求，以此作为覆盖规划的依据；系 统级的研究方面，主要是依托系统仿 真，对覆盖区域中不同位置的接收信 号强度、干扰强度、干扰余量、载干比 等在不同应用场景及覆盖范围下进 行深入的仿真分析：一方面研究传统 的基于干扰余量的链路预算方案的 局限性，另一方面，建立在信号与干 扰之间的纽带，对现有的覆盖规划思 路作进一步改进。 LTE下行干扰情况受到组网方式 （干扰协调方式）、系统负载等因素的 影响，并且随着小区半径的变化而变 化。同时，链路预算中的关键参量干 扰余量也随之变化，如图 4所示。由 于干扰余量与小区半径的强相关特 性，传统的基于给定干扰余量计算小 区半径的思路已不再适用于现行情 况，需要重新寻找相对比较稳定的中 间参数来分析。 经过大量的系统分析，几何因子 (GF, GF=本邻小区信干扰之比)以其 独到的特性为下行链路预算提供了 一个理想的桥梁。在满负载(100%) 全同频组网(Frequency Reuse Factor=1) 的情况下，通过对不同小区半径下的 几何因子累积分布函数(CDF)可以看 出：在不同的覆盖半径下，几何因子 的分布几乎重合（如图 5所示），该特 征为 LTE 下行链路预算提供了一个 稳定的中间参数。 在网络设计中，一般选取 95%的 区域覆盖所对应的几何因子作为覆 盖规划的参考依据，在全同频组网、 满负载条件下，如图 6 中仿真结果， 几何因子为 3 dB。实际组网中的设 计目标不同，因此需要考虑不同系统 负载下几何因子的差异性，并以此作 为相应负载条件下的参考取值，通过 利用几何因子，在下行覆盖分析中， 可以在干扰噪声比(SINR)间建立起明 确的数学关系。具体来看，在实际的 链路预算中，根据特定的需求确定下 行边缘所需要的 SINR，并在此基础 上计算出边缘所需的最低接收信号 强度，根据基站的发射功率，可以计 算得出MAPL（如公式1—3）。 ◀图3 给定数据速率下的上行 带宽配置示例 ◀图4 下行干扰余量与小区 覆盖的关系 图5▶ 下行几何因子累计分布 函数 51238425612864 数据速率/(kbit/s) 12 10 8 6 4 2 0 上 行 资 源 块 数 目 小区半径/m 84.8 5 2123 2982 0871 321836529335212134 0 20 40 干 扰 余 量 /dB -10 -5 20151050 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 载干比/dB 累 积 分 布 函 数 /% 25 : IS D=300 : IS D=500 : IS D=1 000 : IS D=1 7 00 50556065707580859095100 系统负载/% 几 何 因 子 /dB 0 2 4 图6▶ 几何因子与系统负载 开发园地顾 军等LTE网络覆盖规划技术研究 55Feb 2011 Vol.17 No.1 2011年2月 第17卷第1期 中兴通讯技术 ZTE TECHNOLOGY JOURNAL SINRrequire= = (1)Srequire1+N Srequire GF×Srequire+N MAPL=P- Srequire-sh_margin-Loss +Gain (3) 其中 SINRrequire 是目标信干燥比， Srequire是接收端需要的最小接收功率， P 为基站发射功率，sh_margin为阴影 余量，Loss为包括馈线损耗在内的所 有设备损耗，Gain为包含天增增益在 内的所有设备增益。 4 结束语 LTE 的开放性及灵活性给网络 设计带来了极大的挑战，从整个业界 来看，对于 LTE实际组网的研究处于 初步的探索阶段。文章通过对 LTE 网络规划流程和需求的理解，结合覆 盖规划中关键技术分析及对系统特 征的深入研究，一方面给给出了 LTE 覆盖在不同需求下的规划思路，为商 业需求到技术需求的转化提供了明 确的指导；另一方面，提出 LTE 系统 上下行链路预算的整体技术思路、关 键参数的取值分析及应用方法，为 LTE 实际网络的设计奠定了初步的 理论基础和应用指导。 5 参考文献 [1] SESIA S, TOUFIK I, BAKER M. 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Aalborg, Denmark :Aalborg University,2008. 收稿日期：2010-10-14 作者简介 顾军，北京邮电大学毕业；现 任中兴通讯 CDMA<E 产 品支持部三级主任工程师； 长期从事3G、B3G系统关键 技术研究，目前在从事 LTE FDD 网规网优相关技术的 工作；已发表学术论文2篇， 拥有国际专利1项，国家专 利5项。 盛韧，合肥工业大学毕业；现 任中兴通讯服务规划部一级 主任工程师、LTE FDD产品 总监；长期从事移动网络规 划及优化研究，目前从事 LTE FDD产品服务规划的相 关工作。 Srequire= (2)SINRrequire×N1-G×SINRrequire 开发园地 顾 军等 LTE网络覆盖规划技术研究 中兴通讯技术 56 2011年2月 第17卷第1期 Feb. 2011 Vol.17 No.1 ZTE TECHNOLOGY JOURNAL 一代通信网络发展的必然趋势，对于 保障复杂异构网络的性能有着重要 的意义和实用价值。 文章提出基于业务感知的认知 网络QoS 自适应控制 架构 酒店人事架构图下载公司架构图下载企业应用架构模式pdf监理组织架构图免费下载银行管理与it架构pdf ，在业务感 知基础上实现认知网络 QoS 自适应 控制。该架构可以看作解决下一代 网络端到端 QoS 保证问题的一种新 的探讨，其部分技术已经应用于国家 “863”项目—“基于网络行为模型的 认知网络 QoS 关键技术”的实验平 台，并形成监测设备应用于某电信运 营商的网络优化中，体现了良好的技 术实用性和系统稳定性。 5 参考文献 [1] 林闯,单志厂,任丰原.计算机网络的服务质量 (QoS) [J].北京:清华大学出版社,2004. [2] 林闯,王元卓,任丰原.新一代网络QoS研究[J]. 计算机学报,2008,31(9):1525-1535. [3] MITOLA J,MAGUIRE G Q. Cognitive radio: Making Software Radios More Personal[J]. IEEE Personal Communications, 1999,69(8): 13-18. [4] THOMAS RW. Cognitive Networks[D]. 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Piscataway, NJ,USA: IEEE, 2007:6527-6531. 收稿日期：2010-12-06 作者简介 顾成杰，南京邮电大学信息 网络技术研究所在读博士 研究生，主要研究方向为通 信网与IP技术、分布式网络 管理、认知网络。 张顺颐，南京邮电大学教授、 博士生导师；中国通信学会 会士兼IP应用与增值电信 技术委员会主任、中国电子 学会通信学分会副主任、江 苏省通信与网络技术工程研 究中心主任；主要研究方向 为计算机网络通信、通信网 与IP技术。 孙雁飞，南京邮电大学博士、 副教授、硕士生导师；主要研 究方向为网络性能监测与优 化、QoS控制与管理、多媒 体网络通信。 ⬅上接第52页