张天海

【摘 要】TD-LTE是我国具有自主知识产权的移动通信技术标准，目前已逐渐进入规模试商用阶段。本文结合笔者多年的实践经验，在介绍TD-LTE技术特点的基础上，重点就影响TD-LTE网络系统覆盖和容量特性的原因进行分析，并给出了TD-LTE试验网建设的建议。

【关键词】TD-LTE；网络系统；关键技术；试验网

随着我国科学技术的发展，人们的生活已经离不开移动通信网络提供的便利和高效，移动通信之所以达到如此的高度，是由于它自身应用了许多高新技术。TD-LTE作为我国自主知识产权的移动通信技术标准，不仅是下一代移动通信网络的主流技术之一，而且也是我国电信发展史上重要的里程碑。覆盖、容量和吞吐量是测试TD-LTE网络系统基本性能和网络质量的重要指标，但在TD-LTE试验网测试过程中，这些性能指标容易受到各方面因素的影响，不仅会影响到网络质量的提高，同时也制约了TD-LTE网络系统商业化的发展。为此，本文通过深入研究TD-LTE网络系统覆盖和容量性能，提出了一些网络建设的建议，希望为TD-LTE商用网规划提供技术参考。

1.TD-LTE网络特点

1.1 关键技术

（1）OFDMA

LTE下行采用OFDM技术提供增强的频谱效率和能力，上行基于SC—FDMA（单载波频分多址接入）。OFDM和SC—FDMA的子载波宽度确定为15kHz，采用该参数值，可以兼顾系统效率和移动性。

（2）MIMO

多天线技术可以有效的改善系统容量及其性能，而且还可以显著地提高网络的覆盖范围和可靠性。在LTE TDD协议中，对下行MIMO技术做了阐述，主要包括发送分集，空间复用。其中发送分集包括循环延迟分集（CDD）和分组空频块码（SFBC）两种。

1.2 频谱配置

频谱资源是无线通信中最宝贵的资源之一，随着移动通信的发展，多媒体业务对于频谱的需求日益增加。现有GSM等通信系统采用FDD双工方式，FDD双工方式占用了大量的频段资源，同时由于FDD不能使用零散频谱资源，造成了频谱浪费。由于TD-LTE网络是TDD系统，而TDD系统无需成对的频率，可以方便地配置在零散的频段上，频谱使用灵活，能有效地提高频谱利用率。

1.3 支持非对称业务

在第三代及未来的移动通信系统中，除语音业务之外，数据业务和多媒体业务将成为主要应用。互联网业务、文件传输业务及多媒体业务通常具有上下行不对称特性。TD-LTE系统在支持不对称业务方面具有一定的灵活性。根据TD-LTE帧结构的特点，TD-LTE系统可以根据业务类型灵活配置TD-LTE帧的上下行时隙配比。

2.影响TD-LTE覆盖特性的因素分析

2.1 设备发射功率

在TD-LTE系统中，有多种带宽配置方案。主要有14MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz六种带宽配置，当下行采用20MHz带宽配置方案时，基站最大发射功率为40W（46dBm），上行终端最大发射功率为2W（23dBm）。

如果不考虑多小区间干扰的影响，发射功率越大，小区覆盖距离越远。但在实际组网中，需要考虑小区间干扰影响，因此发射功率不能随意设置。

2.2 GP配置

在TD-LTE系统中，一个无线帧被分为两个半帧，每个半帧长度为5ms。且每个半帧由5个长度为为1ms的子帧组成。其中包括4个普通子帧和1个特殊子帧。普通子帧由2个时隙组成，特殊子帧由3个时隙（CUpPTS、GP、DwPTS）组成，其中GP为特殊时隙内上下行转换点保护间隔，GP的设置将影响小区的最大覆盖距离小区覆盖距离与GP之间的关系如下：

小区覆盖半径=C×GP/2

其中C为光速。

特殊子帧的不同时隙配比与小区理论覆盖半径关系如表1所示。

2.3 RB配置

RB为LTE系统中的资源块，在实际系统中，根据不同的系统带宽需求，进行RB配置。在TD-LTE系统中不同带宽配置下的RB数目情况如表2所示。

有效全向辐射功率（EJRP）与RB配置数量成正比：增加RB配置，可以提高EIRP，从而有效增加小区覆盖半径。

下行信道底噪声与RB数量成正比：增加RB配置数量，下行信道底噪声被抬升，但功率增加与底噪抬升成等比变化，因此RB配置数量不会影响下行小区覆盖半径。

>RB配置对上行覆盖影响

增加RB配置数量，会引起上行信道底噪抬升，覆盖半径降低，因为终端最大发射功率是有限的，如果终端已经达到最大发射功率，则增加RB数量.降低小区上行覆盖半径。

2.4 小区用户数

TD-LTE在组网规划时，需要考虑容量与覆盖的折衷，找到两者的较佳结合点，从而降低投资成本，提高费效比。

小区用户数可以认为是系统负荷的体现，系统负荷提升，则系统干扰水平上升，所需的干扰余量越大，小区的覆盖半径越小。

2.5 频率复用系数的影响

频率复用系数与小区覆盖半径成正比，频率复用系数越大，小区间干扰越小，则覆盖半径越大。频率复用系数越小，小区间干扰越大，覆盖半径应该越小。

3.影响TD-LTE容量特性的因素分析

3.1 基站功率

LTE下行采用了半静态的功率分配策略，对于较为密集的市区场景，提升TD-LTE系统基站功率对于容量改善不大，因此在保证覆盖的前提下。适当降低发射功率在避免导频污染的同时，也不会很大程度的降低系统容量；对于郊区和乡村以覆盖为目标的场景，提升基站发射功率可在一定程度上提升系统容量。

3.2 带宽

LTE系统的一个最基本的特征是支持可变的系统带宽配置。目前系统支持的带宽最小为14MHz，最大为20MHz。

系统带宽与峰值速率成正比，由于调度增益的缘故，用户吞吐量和接入用户数这两个量与系统带宽的关系比正比关系再高一些。

3.3 分组调度算法

LTE系统中常用的分组调度算法主要有：轮询（RR）、最大C/I（MaxC/I）、正比公平（PF）。

对于轮询（RR）算法.是一种最公平的算法，但算法的资源利用率不高，系统吞吐量比较低。

对于最大C/I（MaxC/I）算法，系统获取的吞吐量最大，但其公平性较差。

对于正比公平（PF）算法，综合考虑了用户的信道条件和用户之间的服务公平性，能够在系统吞吐量和服务公平性之间取得一定的折中。

3.4 资源分薯方式

动态调度下资源分配采用按需分配方式，每次调度都需要调度信令的交互，这种方法实现比较简单，灵活性高，如不考虑调度信令资源的限制，资源利用率最高，但动态调度的信令开销很大，降低了系统容量。

半持续调度第一次资源分配采用动态调度，后续资源分配采用持续调度。其特点是只在第一次分配资源时进行调度，后续资源分配均无需调度信令指示，节约了信令开销，提升了系统容量。但是持续调度虽然能减少控制信令开销，但资源分配灵活性不够，且会造成一些资源冲突，资源利用率不高。

4.TD-LTE试验网分析

4.1 试验同测试关注点

中国移动TD-LTE试验网测试主要关注覆盖性能、基本性能与网络质量、多天线技术等。

其中覆盖测试主要关注：覆盖受限信道，是否可与2G、3G共址；RB数、时隙配比、发射功率对覆盖的影响。

基本性能与网络质量测试主要关注：覆盖，容量，吞吐量，时延等指标。

多天线技术测试主要关注：多天线特性测试；8天线基本性能；2/8天线性能对比测试等。

4.2 试验网测试基本结论

根据TD-LTE规模试验网测试情况，在UE处于最佳无线环境下，TD-LTE小区的峰值能力测试情况如下表所示。

在TD-LTE试验网中，对不同厂商的8性能增益进行了测试，根据测试结果，8天线单流对于边缘用户吞吐量的提升明显。8通道单流下行边缘用户吞吐量增益为17左右；8通道双流下行边缘用户吞吐量增益为16左右。

4.3 TD-LTE网络建设建议

TD-LTE应用应主要强调高速数据业务。覆盖目标为实现室外成片连续覆盖及重要楼宇的室内有效覆盖。

基站站距建议：密集市区：500米左右；站址密度不小于每平方公里5个。一般市区：650米左右；站址密度不小于每平方公里3个。

多天线配置建议：8天线在容量和覆盖性能有一定优势，建议在大部分基站采用8天线；2天线主要在部分实施受限的场景、基带集中建设场景采用。

5.结论

TD-LTE试验网建设工作对我国电信行业的发展具有重要意义。因此，电信运营商应结合TD-LTE的网络特性和关键技术，加强TD-LTE网络系统覆盖、容量、吞吐量等性能的分析，不断提高TD-LTE网络系统的稳定性和网络质量。随着TD-LTE网络系统研究工作的深入，相信TD-LTE实验网建设会得到进一步的发展。

参考文献

[1] 吴秋莹.TD-LTE无线网络规划及性能分析[J].科技创新与应用，2012年第29期

[2] 罗凡云；郭俊峰.TD-LTE网络覆盖性能分析[J].移动通信，2010年第05期