摘要：笔者主要从FDD-LTE 网络规划流程，以及LTE 网络覆盖；等几方面探讨本文主题，旨在与同行共同探讨学习。
关键词：LTE；网络；规划；覆盖
LTE 是英文 Long Term Evolution 的缩写形式，译成中文为长期演进，具体是指由 3GPP 组织制定的 UM TS 技术标准的长期演进。在 LTE 系统中引入了多项关键传输技术，如 OFDM、M M O 等等，这进一步增强了数据传输速率和频谱效率，同时，其还支持多种带宽分配，系统本身的容量与覆盖范围也大幅度提升。LTE 系统主要有两种制式，一种是 FDD-LTE，即频分双工，另一种是 TDD-LTE，即时分双工。
一、FDD-LTE 概述
LTE 是 3GPP 指定的 UMTS 技术标准的长期演进标准，系统架构演进为SAE，由EPC（核心网）和E-UTRAN（接入网）组成。根据其空口技术不同，E-UTRAN 分为 FDD-LTE 和 TDD-LTE 两种模式，其中 FDD 是频分双工。全球移动供应商协会 GSA2016 年 8 月公布的数据显示，在全球 170 个国家中已有 521 张 LTE 网络商用，其中 443 张为 FDD-LTE 网络，78 张为 TDD-LTE 网络。预计到 2016 年底将会有 560 张 LTE 网络商用。
FDD-LTE 主要关键技术有 OFDM、MIMO 以及高阶调制技术等，大大提升了传输速率以及频谱效率，FDD-LTE 下行峰值速率可达到 151.2 Mbit/s。帧结构方面，FDD-LTE 沿用 UMTS 系统所采用的 10 ms 帧长度。一个无线帧包含 10 个子帧，每个子帧由 2 个时隙组成。
二、FDD-LTE 网络规划目标以及覆盖区域分类
1. FDD-LTE 网络规划目标
无线网络规划是根据网络建设的整体要求及约束条件，确定建设目标，以及为实现该目标所需的网络建设规模、规划站点的位置以及基站配置。无线网络规划的总目标是以合理的投资建设符合近期和长期业务发展需求并保证一定服务质量的移动通信网络。无线网络规划主要需考虑覆盖、容量、质量以及成本4 个方面的目标。
（1）覆盖
无线网络覆盖的远大理想是有人迹的地方就有信号，但实际的规划中需明确运营商的覆盖目标，确认覆盖范围以及无覆盖需求区域。由此覆盖的目标是达到目标范围内在空间和时间上最大程度的无线网络覆盖。根据覆盖的性质及目标的不同，覆盖可分为面覆盖、线覆盖以及点覆盖。面覆盖是室外成片区域的连续覆盖，是广覆盖；线覆盖主要是道路、铁路等线形目标的覆盖；点覆盖主要是指大型建筑、重要楼宇或者流量热点的深度覆盖 。
（2）容量
容量是网络建成之后所能提供的业务总量，LTE 系统主要用来承载数据业务，通过上下行数据吞吐量来衡量。容量规划的目标是在最大程度减少干扰的前提下，提供最大的流量。首先容量规划不仅需满足当前网络的用户需求，同时需考虑网络后期用户的增长以及业务发展所带来的吞吐量需求。其次容量规划不仅需满足用户数据流量的总体需求，还要考虑用户分布。避免出现局部区域用户集中，数据吞吐量不能满足用户需求的情况。
（3）成本
成本目标是保证网络建设的需求下，尽可能地减少系统设备，减少项目投资。成本目标不仅要考虑建网初期的建设成本，还要综合考虑后期网络优化和维护成本。成本和覆盖、容量、质量是密不可分的，有着相互关联、相互制约的关系。建设满足用户需求的网络必然对成本有所要求，一味追究低成本并不合理。成本目标要求在做规划时协调好成本与覆盖、容量、质量三者的关系，综合考虑当前用户需求及其发展趋势，确保网络的综合效益。
（4）质量
质量目标是优化设置无线参数，提高用户的感知体验。质量目标根据可分为语言业务质量目标、数据业务质量目标。FDD-LTE 承载的主要是数据业务，因此对网络质量的目标的规划主要是对数据业务的质量目标的规划。对于数据业务，一般用时延来衡量业务质量，用掉线率和切换成功率来衡量用户保持在线的能力。相关网络质量衡量指标的参考取值。
2. 覆盖区域分类
考虑到无线传播环境的多样性以及不同无线传播环境下用户行为的不同，必须针对不同的无线环境提出不同的网络覆盖策略。
无线环境大致可分为四种区域：
（1）密集市区。多为建筑物平均密度或平均高度明显高于周围建筑物的区域，中高层建筑较多，部分建筑物庞大。密集市区中部分建筑物拥有一层或多层大型贸易场所或停车场，地形较为平坦，道路比较狭窄，人口密度大。
（2）一般市区。具有建筑物平均密度和平均高度的区域或经济较为发达的县城城区，人口密度仅次于密集市区。
（3）郊区乡镇。矮层建筑物分布稀疏的城市边缘地带，或者经济一般的小镇。
（4）农村。偏远开阔地区或交通干线穿梭的区域，人口稀疏。
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三、FDD-LTE 网络规划流程
LTE网络规划流程包括网络需求分析、网络规模预估、站址规划、网络仿真、参数规划。
1.网络规模预估
网络规模预估主要通过覆盖估算和容量估算得出网络建设的基站规模。在此阶段必须了解目标区域的传播模型，可安排传模测试和校正以得出符合目标区域的传播模型。覆盖估算主要通过上下行链路预算来确定不同场景下基站的覆盖半径，从而得出需要建设的基站数量。链路预算通过对发射机以及接收机的设备参数、系统参数以及其他各种余量的计算，得出满足系统条件的最大允许路径损耗，取上下行允许最大路损中较小者作为最终的路损值，结合具体的传播模型得出小区最大覆盖半径。最大允许路径损耗 MAPL 的计算方式如下：
MAPL= 发射端电平 - 最小接收信号电平 + 其他增益 -其他损耗 - 其他余量容量估算是分析在一定的站型配置下，LTE 网络所能承载的系统容量，并计算该容量是否可满足用户的需求。可通过基于用户的话务模型确定目标区域的总容量需求，再与单小区容量比较即可得出所需的小区数量。通过比较覆盖需求基站数和容量需求基站数，去两者较大者作为网络建设的基站规模。
2.站址规划
站址选择理论上应该尽量靠近规则蜂窝网孔的理想位置，但实际上由于种种原因理想位置不一定能建站，因此需到现场进行实地考察，并根据实际情况对基站参数进行调整。同时 LTE 网络是在 2G/3G 的基础上建设的，在进行站址选择时需充分考虑现有 2G/3G 基站资源以减少网络建设的难度、降低网络建设成本。站址选择需考虑下面几个方面条件：
（1）覆盖和容量需求：将站点设置在业务量高的位置，让更多的用户处于小区中心以提高用户感知。
（2）基站周边环境要求：天线高度满足覆盖目标，天线主瓣方向 100 米内无明显阻挡，天线高度不宜过高以避免越区覆盖。
（3）基站周边无线环境：站址选择应避开大功率无线电台、雷达站、卫星地面站等强干扰源。
（4）与异系统共址时需满足相应的隔离度需求。
3.网络仿真
仿真分析流程包括站点信息导入、仿真工程参数配置、邻区规划、频率规划、用户业务模型配置、覆盖预测、Monte Carlo 仿真。通过仿真结果可验证当前规划方案是否满足覆盖和容量目标，对于不满足条件的区域，需调整规划方案，使其最终满足规划目标。
4.参数规划
通过仿真软件对网络的整体性能进行评估和优化后就可确定无线网络主要工程参数，包括天线方向角、下倾角、挂高等基本参数、邻区规划参数、频率规划参数、PCI 等。
四、LTE 网络覆盖
1.覆盖站点布置
站点高度和间距一定的情况下，借助最优下倾角理论计算天线下倾角取值。但是计算值可能存在着在现实中不能实施的问题，例如下倾角要求 18°，但是计算获得天线内置电下倾为 8°，机械下倾 12°，超过 8°限制，可能会造成波形畸变，所以如果站点高度很高，并且相邻站点之间间距很小，就需要适当调整站高，或者重新进行选址。
2.LTE 网络容量估算
（1）覆盖估算。R4 网络中的业务信号几乎都是专用的，所以在链路预算基础上，通过对各种业务最大允许路损计算就能够获得有效网络覆盖范围。但是在 LTE 网络中，全部的业务信道都是共享的，所以确定有效覆盖时需要明确边缘用户最低保障速率要求，在此基础上计算网络覆盖范围。
（2）容量估算。LTE 网络容量受到参数和信道配置的影响，同时也和干扰协调以及调度算法有关。所以估算 LTE 网络容量时为了保证估算结果的准确性，对各种影响因素充分考虑，设置合适的容量评估指标，以此为依据进行容量估算结果评估。
3.LTE 网络的站点分布
在站点高度和间距一定的前提下，根据最优下倾角理论，能够计算出天线的下倾角取值，若计算得出的数值无法在现实中实施时，如要求的下倾角为 18°，而计算得出的天线内置电下倾为 8°，机械下倾为 12°，则超出了8°的限制，此时将会产生出波形畸变，由此可知，该站点的高度相对较高，并且与相邻站点之间的间距过近，必须对站高进行相应调整，或是重新选择站点布设地址。为了进一步确保 LTE 网络的整体性能，在对网络进行规划的阶段，应当遵循最优网络结构的原则，选择合适的站点进行建设。按照以往的实践经验，站点的高度可确定为30-50m 左右，城区之间的站点间距应当控制在300-500m左右，同时，应当尽可能依据蜂窝结构分布情况对站点进行布设。
结语：
总而言之，随着网络发展速度的不断加快，LTE 网络势必会成为未来一段时期的主流趋势。为此，应当加大对LTE 网路规划方面的研究力度，使其能够在更多的场景中应用，这对于推动 LTE 网络的发展具有非常重要的现实意义。
参考文献：
[1]汪丁鼎，等.LTE FDD/EPC 网络规划设计与优化[J].，人民邮电出版社，2014.6
[2]翁斌斌，LTE-FDD 网络规划建设分析[J].，电子工业出版社，2016.3
[3]袁野，倪玮.面向 LTE 的承载网技术解决方案及网络架构研究[J].电信技术.2013（9）
论文作者:邱兆辉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/7
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