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摘要：笔者主要从TD-LTE 宏基站深度覆盖能力分析、异构组网解决 TD-LTE 深度覆盖方案等方面探讨了本文主题，旨在与同行共同学习进步。
关键词：TD-LTE；深度覆盖；异构网
一、TD-LTE 网络深度覆盖需求
移动互联网的发展极大推动了移动宽带需求的爆发性增长，中国移动数据流量在过去的 4 年间增长了 18 倍，室内业务发生比例也有提升的趋势。
与此相对应的是，从覆盖环境看建筑物密度及遮挡日益严重，基站选址难度也逐渐增大。从系统覆盖能力看由于频谱资源尤其是低端频谱资源日益紧张，TD-LTE 系统的室外部署频段可能主要以 1.8GHz 及2.6GHz 甚至更高频段为主，系统覆盖能力相对较弱；从业务需求看数据业务在较高的 SINR 条件下才能达到高速数据传输的体验，单纯利用宏基站进行深度覆盖难以保证较高的 SINR 条件。
二、TD-LTE 宏基站深度覆盖能力分析
链路预算
中国移动 TD-LTE 系统部署候选频段包括 D、F、E 频段。
D 频段，2.570 〜 2.620 GHz，一般TD-LTE 在室外时使用 2.575 〜 2.615 GHz 频段 ；
F 频段，1.880 〜 1.920 GHz，1.880 〜 1.900 GHz 频段用于TD-SCDMA覆盖，而PHS使用1.900〜1.920 GHz频段；
（3）E频段，2.320 〜 2.370 GHz，2.320 〜 2.330 GHz频段用于 TD-SCDMA 网络室内覆盖，而 2.330 〜2.370 GHz 频段用于 TD-LTE 网络的室内覆盖 。
若采用 COST-231 模型，穿透损耗为 2 dB，通过数据链路的仿真分析，TD-LTE 网络在 1.9 〜 2.6 GHz频段的覆盖范围较 TD-SCDMA 网络在 2.0 GHz 的覆盖范围如表 1 所示。
表1 TD-LTE网络较TD-SCDMA网络的覆盖范围
由 表 1 可 知 ：TD-LTE 在 2.6 GHz 频 段 较 TD-SCDMA 网络就话音业务方面的覆盖范围减少 20%，在1.9 GHz 频段，TD-LTE 网络较 TD-SCDMA 网络就话音业务方面的覆盖范围要大 22%，而 TD-LTE 网络在 1.9 GHz 频段较 2.6 GHz 频段的覆盖范围要大 51%。从表 1 可知，TD-LTE 在高速率的情况下，仍然要面对深度覆盖的问题。
2.网络仿真分析
采用网络规划仿真工具，以某城市中 TD-LTE 网络的试验网进行数据仿真，其仿真数据如表 2 所示。
仿真结果显示，在该城市中，若采用 1.9 GHz 频段建设 TD-LTE 网络，其网络深度覆盖率为 97.6%，较2.6 GHz 频段的网络深度覆盖率 91.3%，提升了 6.3%，效果显著。很明显，采用较低频段进行网络建设，可以有效改善 TD-LTE 网络的覆盖率。
表2 TD-LTE网络覆盖能力
低频段组网可以有效提升 TD-LTE 网络的深度覆盖能力，但宏蜂窝密度的增加不能无限制的提升覆盖效果。TD-SCDMA 网络规划仿真显示，在部分站点随机分布（25% 的站点随机偏移 100 ～ 150m）情况下，400m 站间距仿真结果最好，450m 站间距与 400m性能接近，而 300m 由于其干扰相对较高，性能最差，HSDPA 每用户平均吞吐速率从 430kbit/s 下降到260kbit/s。预期对于 TD-LTE 网络，同样存在宏站站距缩小到一定程度后，网络性能反而会恶化的情况。
三、采用异构网方式进行 TD-LTE 深度覆盖
1. 异构网网络结构
蜂窝网络结构从物理意义上讲分为水平与垂直结构。水平结构是指蜂窝架构，主要包括站间距、站高、重叠覆盖、天线特性及业务分布等要素。垂直结构是指网络的分层架构，主要取决于无线系统的多址方式 ：基于 FDMA/TDMA 的 GSM 系统可通过频率进行分层区分，实现以频率换取容量与质量 ；基于 CDMA/TDMA 的同频段组网的 TD-SCDMA 系统必须通过良好的蜂窝结构来获得良好的网络质量 ；基于 OFDMA的 LTE 同频系统可通过频分或时分的方式实现垂直分层结构。一个优良的网络首先应具备优良的水平蜂窝结构，同时还应依据不同系统特性实现不同的垂直分层结构。
2.构网关键技术问题
（1）干扰规避
异构网的干扰特性与常规蜂窝结构不同，在同层干扰基础上增加了层间干扰，异构网干扰可以区分为多种类型，如 HeNB 干扰，不同发射功率的干扰（即高功率与低功率基站之间的干扰），多跳（Relay）部署干扰等。
如图 1 场景所示，干扰类型（a）为没有接入到CSG 小区的宏基站用户被 HeNB 干扰，干扰类型（b）为宏基站用户对 HeNB 产生严重干扰，干扰类型（c）为 CSG 用户被另外一个 CSG 的 HeNB 干扰，干扰类型（d）为基于小区路径损耗（通常使用 RSRP 偏置作为判决标准）的移动性管理可以改进上行链路性能，但会增加小区边界的非宏基站用户下行干扰。
图1 异构网干扰场景示例
R10 中重点关注的干扰问题是上述的（a）和（d）。可选的解决方案包括：R8、R9异频组网（不同层间），CA 情况下采用正交载波调度，非 CA 情况下采用频域、时域错开机制等，相关协议规范还在研究中。
（2）层间移动性管理
层间移动性管理是异构网的另一个关键技术问题，比如按照话务下沉原则，应该让用户优先驻留在低层小区内，对于中高速移动性的用户，应优先驻留在高层小区以减少重选及切换频度，降低网络信令负荷。
在小区重选机制方面，TD-LTE 规范提供了基于RSRP 和 RSRQ 双重条件用于控制启动测量门限，当Srxlev>SIntraSearchP 且 Squal>SIntraSearchQ，UE可以不进行频内测量，否则进行频内测量。对于异构网场景，提供了小区优先级作为频间测量触发条件，即如果频间或 RAT 间的重选优先级高于服务小区优先级，则执行测量。在此基础上，根据 SIB3 中定义的threshServingLowQ，下列情况下向高优先级的频间小区执行重选：
1）本小区满足 Squal<ThreshServing, LowQ，并且 EUTRAN 和 UTRAN FDD 高优先级小区满足Squal>ThreshX, LowQ 。
2）本小区满足 Squal<ThreshServing, LowQ，并且 UTRAN TDD、GERAN 等高优先级小区满足Srxlev>ThreshX, LowP。
3）在当前小区已经驻留 1s 以上。
当多个小区满足条件，采用优先级高优先、系统内优先的排序原则。规范最多可以定义 8 个层优先级，每优先级最大 16 个小区。在切换机制方面，可以基于覆盖、容量和负载进行切换。
四、异构组网解决 TD-LTE 深度覆盖方案
TD-LTE 的异构网可以定义为不同制式、不同功率等级的基站设备组成的多系统、多层次的网络结构。以下为采用异构网组网解决 TD-LTE 深度覆盖的几种方式：
利用现网宏基站站址资源，由室外往室内打，天线下倾角的设计要俯仰结合，高处建站往下打覆盖中低层，中低处建站往上打覆盖高层，适当距离定向覆盖。
合理利用覆盖区域内路灯杆、监控杆、交通信号杆等资源，采用射频拉远、新建伪装灯箱等建设方式，利用高集成度、高美化度的一体化微基站产品，灵活部署灯杆站、街道站，来进行补盲和近距离精确覆盖。
在住宅小区内部，合理利用楼顶和小区内路灯杆资源，采用射灯天线等不同形式的美化天线，进行更深层次的网络覆盖。
网络异构可以在单一的目标区域，完成不同类型小区的网络部署，就好比在宏蜂窝小区范围内，可以在其中部署若干个微型小区。它是基于 GSM 分层结构三维基础上，针对OFDM 特性，对网络结构进行优化得到，从而实现不同网络层间网络同频部署，异构网络以宏蜂窝基站作为网络的基础覆盖，以微站，飞站，皮站等方式来完成室内网络的深度覆盖，以达到增加网络容量、提高数据传输速度、提高用户感知体验的目的，新建微站，飞站，皮站可以在很大程度降低目标区域内选址难度。下面就具体场景来分析 TD-LTE 深度覆盖方案：
市内人流密集区。城市市内人流密集区的LTE 覆盖主要是尽可能的提高网络容量，尤其是边缘用户的峰值用户速率。该场景的 LTE 网络覆盖的原则，一般以宏基站提供基础覆盖，由小功率设备组成的微站，飞站来覆盖街道和室外集市等室外人口密集区域，从而达到对于宏站覆盖盲点和热点进行补充覆盖。（2）住宅楼小区。目前大多数住宅小区由混凝土框架结构构成，住宅楼内隔断较多。室外宏站通常难以保证住宅室内的覆盖效果，这种场景下通常可以采用在小区内新建一体化微站的覆盖方案，选择园区中心区域，在楼顶安装较大功率微站设备，在室外的地面灯杆和楼体墙面部署小功率微站设备，分别解决小区的中高层和低层住宅的室内覆盖，室内其他盲区和弱覆盖区域可考虑通过传统室分系统解决。（3）大型场馆。这类场景一般具有较为开阔的空间，人流密度较大，容量要求高，而往往无法新建传统室内分布系统。其中室外覆盖根据需求可选用微站来覆盖，为保证容量场馆内可考虑分布式皮站设备来覆盖。
结语
总而言之，深度覆盖问题必将是 TD-LTE 网络建设的重中之重。因地制宜结合多种手段对深度覆盖问题区域进行室内外联合规划，将可高效优质地解决网络覆盖问题。
参考文献
[1] 李通, 程日涛, 王潜渊, 张新程. TD-LTE深度覆盖方案[J].电信工程技术与标准化. 2012,(7).
[2] 鲁义轩. 四大策略加强TD-LTE深度覆盖[J]. 通信世界.2011,(28).
[3] 罗凡云,郭俊峰. TD-LTE网络覆盖性能分析[J]. 移动通信.2010,(5).
[4] 郭华, 肖荣军, 王宏图. TD-LTE异构网络覆盖研究[J]. 移动通信. 2011,(16).
论文作者:温华斌
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/20
标签：td-scdma论文; 网络论文; 频段论文; 干扰论文; 深度论文; 小区论文; 宏基论文; 《基层建设》2017年第30期论文;