以经验之谈TD-LTE无线网络规划的关键技术

以经验之谈TD-LTE无线网络规划的关键技术

伍燕萍1何世添2

1身份证号码：44128319810704****；2身份证号码：44092119860901****

摘要：无线网络规划是无线通信网络建设过程重要的开始环节，决定了无线通信网络的建设能否科学地进行。本文重点讨论TD-LTE无线网络规划的特点和物理层关键技术。

关键词：网络规划；关键技术；特点

1TD-LTE网络规划特点

网络规划分为核心网规划和无线接入网规划。无线网络规划主要任务是根据无线接入网的技术特点、射频要求、无线传播环境等条件，运用一系列规划方法，设计出合适的基站位置、基站参数配置、系统参数配置等，以满足网络的覆盖、容量和质量的要求。TD-LTE作为新兴的4G移动通信系统，有它独有的技术特点。

1.1TD-LTE覆盖规划特点

TD-SCDMA系统中业务信道采用专用信道方式，直接通过链路预算方式就可计算出每种业务的最大允许路径损耗，进而得到覆盖范围。而TD-LTE系统中业务信道均是共享方式，这就需要先确定小区边缘用户的最低保障速率，根据速率要求和资源分配进行链路预算，再得到覆盖范围。另外，TD-LTE中的多天线技术选用何种模式也会对覆盖产生直接的影响。

TD-LTE的覆盖规划首先需要设定链路预算的系统配置，如系统带宽、每小区用户数、天线模式等。在此基础上，确定小区边缘用户的保障速率，并由此确定边缘用户所分配到的RB数。然后通过确定系统平均带宽开销可以折算得到每个RB所需要承载的bit数，从而确定需求的SINR，作为接收机信号强度预算的输入值，SINR是覆盖估算中最关键的参数。覆盖估算的过程主要是根据系统的要求和配置，确定发射机参数、接收机参数，以及附加损耗参数，得到信道最大路径损耗，再代入无线传播模型，最后计算出信道的覆盖半径。

1.2TD-LTE容量规划特点

对于任何无线通信系统，频率资源都是系统容量最根本的决定因素。在有限的频带，通过物理层关键技术提高频谱利用率，增加系统容量是无线通信系统关键之所在。在TD-LTE系统中，采用了OFDM、MIMO等新技术，用户可以从时域、频域、空域和码域复用空中接口资源。在确定的频带内，TD-LTE系统的容量与时频分割的物理资源块数、资源单元数相关；在空域与无线信道环境、天线配置、天线发射端口数（P）及MIMO数据流数相关；扩频调制信道与可用码资源相关。

TD-LTE空中接口分为控制面及用户面。控制面信道承载物理层上下行控制信息和高层信令信息，其容量与信道资源配置、信道格式、接入及调度算法相关；用户面承载用户上下行业务数据，其容量与业务信道资源配置、业务质量要求（QoS）、编码调制方式（MCS）、无线信道传播环境相关。综上所述，TD-LTE系统容量分析具有以下特点：

（1）空中接口物理资源是系统容量决定因素，包括：系统带宽、天线配置、系统帧结构及时隙配比、控制信道与业务信道配置等；

（2）具有不确定性，系统调度算法、信道调制编码方式、MIMO数据流数与业务质量要求、信道环境、干扰水平等时变因素密切相关，动态地变化；

（3）网络硬件的处理能力对于系统容量的影响不可忽视；因此，对于TD-LTE系统的容量分析应客观根据时变条件对网络的影响，在理论估算系统容量的基础上，通过网络统计或系统仿真的方式进行调整修正，逼近网络实际容量。

1.3TD-LTE参数规划特点

TD-LTE无线网络参数规划主要包括：邻区规划、频率规划和PCI码资源规划。

邻区规划：与TD-SCDMA系统邻区规划原理基本一致，综合考虑各小区的覆盖范围及站间距、方位角等进行规划。

频率规划：频率规划和无线网络中存在的干扰息息相关，TD-LTE小区内部由于OFDM技术特点，严格同步时小区内干扰较小，TD-LTE系统的干扰主要是小区间干扰。频率规划的目的就是提高频谱利用率，通过频率复用，使得可以使用较少的频率资源达到覆盖的要求，同时好的频率规划可以减少系统存在的干扰。PCI码资源规划：原理上与TD-SCDMA的扰码规划类似，基本原则是在覆盖区交叠的相邻小区不分配互相关性相对较高的码字。考虑到TD-LTE的主要多址方式是OFDMA，而且系统PCI码资源充足，TD-LTE的PCI码规划比TD-SCDMA的扰码规划容易。

2TD-LTE系统物理层关键技术

2.1TD-LTE的的OFDM技术

2.1.1OFDM基本原理

正交频分复用OFDM技术从根本上说是一种频分多址技术，但是它与普遍应用的频分复用FDM技术不同，OFDM各个载波之间相互叠加但相互正交，避免载波间干扰（ICI）的基础上节省了带宽资源，提高了频率利用率。从图2-1中可以更直观的看出OFDM技术与FDM技术的不同。

2.1.2OFDM信号处理过程

OFDM信号处理过程如图2-2所示，在发射机端对高速的数据流进行串并变换后，用快速傅里叶反变换将信号进行转换，调制到各个子载波上，把信号的频谱变换到时域在信道中传输，并进行并串转换，加上循环前缀后构成一个OFDM符号，再经过上变频后发送出去；在接收机端将接收到的信号进行下变频后去除循环前缀，通过FFT运算将各个子载波上的信号进行解调，经过并串变换后再进行其他处理。可以发现接收端信号处理是发送端的逆过程。

2.1.3OFDM技术特点及主要优缺点

OFDM作为TD-LTE的主要多址技术，其主要优点有：

（1）频谱利用率高

（2）接收机的复杂度低

（3）带宽扩展性强

（4）易于MIMO系统的实现

（5）易于同链路自适应技术结合

缺点：

（1）峰均功率比（PAPR）高

（2）时间和频率同步

（3）小区间干扰

2.2TD-LTE的多天线技术

①分集与空间复用技术

分集技术按照一定的标准可以分为接收分集和发射分集。接收分集主要是在多接收天线情况下，通过合并由多接收天线上得到的多路接收信号实现的。发射分集主要分为时间分集、频率分集和空间分集三种，几种常见的发射分集实现方法如下：

（1）延迟发射分集：为不同的天线上的发射信号在时域上引入不同的延迟。

（2）循环延迟发射分集：各个天线支路的信号经过循环移位后并行发送。

（3）切换发射分集：包括时间切换发射（TSTD）分集和频率切换发射（FSTD）分集。TSTD分集是不同的天线支路在不同的时间段发送，而FSTD分集是不同的天线支路使用不同的子载波集合发送。

（4）空时（频）编码：主要包括空频分组码（SFBC）和空时分组码（STBC）。空间复用技术就是把高速数据流分割成多组数据速率相对较低的数据流，使用相同的时频资源在不同的天线独立地发送不同数据流。在接收端使用空间均衡器分离出各组信号。这样，在信道质量好的情况下，大大提高了数据的传输速率和信道容量。

②TD-LTE系统的多天线技术

TD-LTE系统MIMO的发送过程如图2-4所示。从图中可以看出MIMO系统中码字和层之间的关系。

在3GPP的R8版本中，TD-LTE系统基本的MIMO配置是：下行天线支持2×2，即2天线发送2天线接收，上行天线支持1×2，即1天线发送2天线接收。TD-LTE系统中的多天线技术主要有发射分集、码字和层映射、预编码、波束赋形等技术。实际网络中TD-LTE的多天线发送方式可以根据信道情况从规定的8种天线传输模式中选择。

3总体

TD-LTE网络规划是非常重要的过程，如果网络规划不当，将会使系统的QoS很差，出现呼叫中断率很高、阻塞率很高等问题。这也会为后续的网络优化带来严重的问题，甚至是无法解决的问题。虽然有部分学者认为网络规划并不重要，实际网络部署之后的优化才是真正实际解决网络部署问题，但是好的网络规划可以提高网络部署的效率，使网络的建设和运营有一个良好的基础。

参考文献：

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[2]马华兴.大话移动通信网络规划[M].人民邮电出版社，2011.

[3]韩斌，彭木根.TD-LTE链路预算研究[J].数据通信，2011年第1期：39-42.

[4]3GPPTS36.420.EvolvedUniversalTerrestrialRadioAccessNetwork；X2generalaspectsandprinciples.

[5]李树东.基于博弈论的TD-LTE网络规划[D].2011.