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文檔簡介
1、目 錄1項目背景及概述12TD-LTE系統關鍵技術及其規劃特點12.1TD-LTE關鍵技術12.1.1TD-LTE幀結構12.1.2OFDMA32.1.3多天線技術32.2TD-LTE規劃特點52.2.1TD-LTE網絡規劃需求52.2.2TD-LTE覆蓋規劃特點52.2.3TD-LTE容量規劃特點62.2.4TD-LTE參數規劃特點62.3TD-LTE與TD-SCDMA規劃特點對比73TD-LTE無線網絡規劃設計流程84TD-LTE無線網絡建設及配置原則94.1覆蓋目標94.2覆蓋區承載業務目標94.2.1覆蓋指標要求94.2.1.1宏站覆蓋區域94.2.1.2室內覆蓋站104.2.2承載速
2、率目標104.2.2.1宏站104.2.2.2室內覆蓋站104.2.3業務質量指標104.2.4服務質量104.3規劃配置原則114.3.1站型配置原則114.3.2頻率規劃方案114.3.2.1頻率資源狀況114.3.2.2頻率使用原則114.3.3RRU設備配置原則114.3.4時隙配置原則124.3.5天線類型配置124.3.6無線網接口配置原則124.3.7同步信號配置要求135鏈路預算及宏基站覆蓋規劃135.1鏈路預算關鍵參數取值分析135.1.1TD-LTE速率需求分析145.1.2TD-LTE基本配置參數155.1.3收發信機參數155.1.4附加損耗165.1.5傳播模型選取1
3、65.1.6TD-LTE鏈路預算結果175.1.6.1控制信道和業務信道覆蓋能力對比175.1.6.2滿足邊緣速率要求的鏈路預算結果175.2站址規劃建議186容量規劃186.1影響TD-LTE容量性能的主要因素186.2TD-LTE容量評估指標196.3TD-LTE容量分析結果206.3.1TD-LTE調度用戶數206.3.1.1上行信道容量分析206.3.1.2下行信道容量分析226.3.2小區平均吞吐量及邊緣吞吐量236.3.3VOIP用戶數246.4容量規劃建議257網絡仿真257.1仿真流程257.1.1TD-LTE規劃仿真的總體流程257.1.2TD-LTE規劃仿真的鄰區干擾消除實
4、現267.1.3TD-LTE規劃仿真的多天線技術實現277.1.4TD-LTE規劃仿真的蒙特卡羅仿真實現287.2Atoll仿真關鍵參數取值建議297.3仿真輸出結果307.3.1仿真輸出圖層307.3.2蒙特卡羅仿真輸出308室內分布系統建設方案308.1設計原則及總體要求308.1.1室內覆蓋系統設計改造原則308.1.2室內覆蓋場景要求318.2TD-LTE室內覆蓋系統建設技術分析328.2.1TD-LTE與TD-SCDMA覆蓋特性對比328.2.2TD-LTE覆蓋規劃328.2.2.1鏈路預算328.2.2.2與TD-SCDMA覆蓋性能對比338.2.3TD-LTE室內分布系統方案分析
5、348.2.3.1TD-LTE室內建設模式348.2.3.2MIMO雙流天饋線系統實施方案358.2.3.3天線設置358.2.4其他方案說明368.3TD-LTE室內覆蓋規劃設計368.3.1小區規劃原則368.3.2RRU設置原則378.3.3室分系統改造378.3.3.1分布系統建設基本要求378.3.3.2天線口功率要求388.3.3.3無源器件建設及改造389多系統間干擾分析399.1TD-LTE與其他系統工作頻段399.2TD-LTE與其他系統的干擾隔離要求409.3TD-LTE宏基站與其他系統的干擾隔離距離要求429.4TD-LTE與其它系統共存共址射頻指標分析4310配套改造要
6、求4410.1對機房的要求4410.2對天面的要求4610.3對傳輸的要求4810.4其他需說明的問題48481 項目背景及概述中國移動作為世界規模最大的運營商,在3G時代,積極承擔起自主知識產權標準TD-SCDMA第三代移動通信網絡的建設與運營任務。然而,受TD-SCDMA技術特性、產業鏈規模能力等的影響,TD-SCDMA在覆蓋成本、傳輸速率、無線帶寬、用戶體驗、運營成本方面同競爭對手相比均存在著明顯的劣勢。因此,盡快將TD-SCDMA網絡向TD-LTE網絡演進,提升TD-SCDMA網絡的寬帶能力,真正有效地建立起TD系統在未來的寬帶移動市場、移動互聯網市場、物聯網市場的競爭力,是中國移動新
7、時期應對競爭、保持技術領先優勢的重要舉措。工信部電信研究院組織的北京TD-LTE技術試驗及中國移動組織的上海世博TD-LTE示范網表明,TD-LTE產業鏈只初步具備端到端產品能力,網絡設備和終端芯片等功能均有待完善、性能有待進一步優化。從國內外網絡發展的規律和經驗來看,若要進一步縮短產品成熟周期,推進TD-LTE產業鏈尤其是終端產品盡快成熟,加速商用化進展,縮短與FDD-LTE的產業發展差距,則應該加快進行在國家和工信部領導下的,面向運營商商用為目的的TD-LTE規模網絡試驗。此外,根據“新一代寬帶無線移動通信網”重大專項實施計劃的安排,中國移動還需要建設試驗網,支撐完成工信部部署的重大專項中
8、有關TD-LTE試驗項目試驗測試任務。本次規模試驗的目標第一是通過規模試驗推動TD-LTE的產業鏈的盡快成熟,加快TD-LTE技術可商用、可運營進程。第二是通過較大規模的網絡建設和友好用戶試應用,彰顯中國移動發展TD-LTE的信心和決心。第三是支撐完成國家重大專項的各項試驗測試任務。最后是面向商用的需求,分片連續覆蓋有高速數據業務需求的目標客戶所在區域,覆蓋區域應達到試商用網絡要求。2 TD-LTE系統關鍵技術及其規劃特點2.1 TD-LTE關鍵技術2.1.1 TD-LTE幀結構物理層是基于資源塊以帶寬不可知的方式進行定義的,從而允許LTE的物理層適用于不同的頻譜分配。一個資源塊在頻域上或者占
9、用12個寬度為15kHz的子載波,或者占用24個寬度為7.5kHz的子載波,在時域上保持時間為0.5ms。LTE協議中規定,除非有特殊說明,時域信號的最小單位為秒。LTE支持兩種類型的無線幀結構,即適用于FDD模式的類型1和適用于TDD模式的類型2。本報告將主要描述TD-LTE,也就是類型2的幀結構及其資源配置等。圖1 幀結構類型2(切換點周期為5ms)如圖1所示,在幀結構類型2中,每個無線幀長度為,其由兩個半幀構成,每一個半幀長度為。每一個半幀又有4個長為的子幀(每個子幀包含2個常規時隙)和DwPTS、GP和UpPTS三個特殊時隙組成。1個常規時隙的長度為0.5ms。DwPTS和UpPTS的
10、長度是可配置的,并且要求DwPTS、GP和UpPTS的總長度為1ms。TD-LTE所支持的上下行鏈路配置如表 1所示,其中“D”和“U”分別表示該子幀分配給下行或上行傳輸,“S”表示用于傳輸DwPTS、GP和UpPTS的特殊子幀。DwPTS和UpPTS的總長度需要滿足。表 1上下行配置Uplink-downlink configurationDownlink-to-Uplink Switch-point periodicitySubframe number012345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDD
11、D410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUDTD-LTE支持5 ms 和 10 ms的上下行子幀切換周期。若該上下行子幀切換周期為5 ms時,特殊時隙存在于每個半幀中;若該周期為10 ms時,則特殊子幀僅存在與第一個半幀中。協議規定,子幀0和5以及DwPTS專為下行傳輸保留,UpPTS以及緊隨特殊子幀的子幀專為上行傳輸所保留。2.1.2 OFDMA對于無線移動通信來說,選擇適當的調制和多址接入方式以實現良好的系統性能至關重要。在2G通信系統,主要采用的是頻分復用和時分復用,3G通信系統則引入了碼分復用。這種調制和多址技術的演進,可以認為是移動
12、通信系統中“代”的概念的主要特征之一。LTE系統的物理層多址方案下行方向均采用基于循環前綴(Cyclic Prefix,CP)的OFDMA;上行方向則采用基于循環前綴的單載波頻分多址(Single Carrier - Frequency Division Multiplexing Access,SC-FDMA)。相對于3G中普遍使用的CDMA技術,OFDMA主要有以下幾點優勢:1) 頻譜效率高2) 帶寬擴展性強3) 抗多徑衰落能力強4) 頻域調度與自適應5) 實現MIMO較簡單相應的,OFDMA系統的局限則主要有以下幾個方面:1) PAPR高2) 時間和頻率同步敏感2.1.3 多天線技術多天線
13、技術是指在無線通信的發射端或接收端采用多個天線,同時結合先進的信號處理技術實現的一種綜合技術。泛指的多天線技術包含一系列不同的技術。最早應用的多天線技術是接收端采用多根天線并在接收機進行合并以抵抗衰落的接收分集技術,與此相關又發展了發送端采用多天線的發送分集技術。如果在發送端和接收端同時采用多根天線,則有可能在共享的無線信道上建立多條并行的信息傳送通道,從而成倍地增加通信系統的信道容量,稱為空分復用技術。此外,智能天線也是一種重要的多天線技術,其主要任務是利用接收信號的空間信息,通過陣列信號處理和賦形技術來改善鏈路和系統的質量。在多天線技術的應用中,不同天線單元對應的衰落信道間的相關性具有關鍵
14、性的影響。通常,多天線信道強相關條件下適用于波束賦形或空分多址技術,多天線信道弱相關條件下適用于采用分集或空分復用技術。而在實際移動通信的復雜動態環境中,還可以采用多種技術結合的多天線增強型技術和多種技術切換的自適應技術。在多天線系統的配置中,強相關多天線系統的天線間距離通常較小,弱相關多天線系統的天線間距通常相對較大。多天線信道的相關性受無線傳播環境的影響較大,對于典型宏小區環境下的基站天線,弱相關條件需要天線間距在10個波長以上。根據廠家調研的結果,如果由于建設條件的限制無法達到天線間距在10個波長以上時,最低的天線間距不能小于4個波長。此外,采用不同極化的天線也可以獲得弱相關性,但其效果
15、沒有進行天線間隔的好。對于多天線信號的處理,在接收端通常需要知道信道的準確信息,這可以利用導頻信號進行信道估計得到。而在發送端無法直接得到信道的信息,信道的信息可以由接收端得到以后再反饋給發送端,也可以從反向傳輸的信號中提取。新到的信息可以分為兩類,一類是粗略的信息即信道質量指示(CQI),一類是較具體的信息,即信道狀態信息(CSI)。多天線技術在TD-LTE中的應用不僅表現為收發天線數的明顯增加,而且其傳輸模式也更加豐富。如前所述,多天線發送方式包括發送分集、空間復用、多用戶MIMO和波束賦形等,在上行鏈路,多個用戶組成的虛擬MIMO也進一步提高了上行的系統容量。TD-LTE規定的多天線傳輸
16、方式包含以下幾類:傳輸方式1:單天線傳輸模式;傳輸方式2:傳輸分集,分2發送天線的SFBC,和4發送天線的SFBC+FSTD兩種方案;傳輸方式3:主傳輸方式為大時延循環延遲分集;傳輸方式4:主傳輸方式為閉環空間復用;傳輸方式5:主傳輸方式為MU-MIMO;傳輸方式6:主傳輸方式為Rank=1的閉環空間復用;傳輸方式7:基于專用導頻的單流波束賦形;傳輸方式8:基于雙端口導頻的雙流波束賦形。2.2 TD-LTE規劃特點2.2.1 TD-LTE網絡規劃需求無線通信網絡規劃是建立在需求基礎上的,因此,在介紹TD-LTE網絡規劃特點之前,先對其網絡規劃的需求進行分析。TD-LTE同3G相比,在網絡規劃需
17、求上的差異主要表現在以下幾個方面:Ø 新部署場景:ü 移動數據業務為主,TD-LTE主要提供移動數據業務接入,終端為PDA、數據卡等;ü 全業務為主要運營模式,TD-LTE將提供VOIP及數據業務的接入,終端為手機、PDA、數據卡等Ø 新業務ü 高清視頻流業務,下行傳輸速率達到6-10Mbps;ü 在線視頻及視頻博客等,下行傳輸速率6-10Mbps,上行傳輸速率2Mbps;ü 在線游戲,要求延時小于50ms。Ø 新關鍵性能指標(KPI)ü 延時ü 話音質量,視頻質量ü ESE:小區邊緣
18、性能為了滿足上述的網絡規劃需求,本章將從覆蓋、容量及參數規劃等方面對TD-LTE的網絡規劃特點進行簡單的敘述。而相關內容的更詳細說明將在后續章節具體給出。2.2.2 TD-LTE覆蓋規劃特點TD-SCDMA(R4)網絡中,業務信道均為專用信道,因此可以通過鏈路預算計算出每種業務允許的最大路損,從而得到有效覆蓋范圍。演進到LTE后,業務信道完全是共享的概念(這點和HSPA類似);因此要確定小區的有效覆蓋范圍,首先需要確定小區邊緣用戶的最低保障速率要求(或小區邊緣頻譜效率要求)。由于LTE采用時域頻域的兩維調度,還需要確定不同速率的業務在小區邊緣區域占用的RB數或者SINR要求,才能確定滿足既定小
19、區邊緣最低保障速率下的小區覆蓋半徑。另外,由于LTE中采用了多種多天線技術,多天線技術如何選用及是否開啟都會對覆蓋產生直接的影響。目前的研究結果表明,采用波束賦型后,小區邊緣頻譜效率比采用發射分集時有明顯提升;也就是說對于同樣的小區邊緣頻譜效率要求,采用波束賦型的覆蓋范圍大于采用發射分級的覆蓋范圍。TDLTE的覆蓋規劃首先需要設定鏈路預算的假設條件,如系統帶寬、每小區用戶數、天線模式等。在此基礎上,確定小區邊緣用戶的保障速率,并由此確定邊緣用戶所分配到的RB數。之后,通過確定系統平均帶寬開銷可以折算得到每個RB所需要承載的bit數,從而確定需求的SINR,作為接收機信號強度預算的輸入值。TD-
20、LTE的覆蓋預測主要包含以下三個方面:首先是對RS信號進行覆蓋性能預測;其次是對上下行控制信道的覆蓋性能進行預測;最后是要結合小區邊緣業務速率來評定小區的有效覆蓋范圍。2.2.3 TD-LTE容量規劃特點與TD-SCDMA(R4)不同,LTE小區的容量不僅與信道配置和參數配置有關,與調度算法、小區間干擾協調算法、多天線技術選取等都有關系。由于影響容量估算的因素太多,無法使用簡單的公式進行計算。因此,TD-LTE容量估算的方法不能按照R4業務容量估算的方法進行。一般來說,TD-LTE系統的容量規劃方法首先是通過系統仿真和實測統計數據相結合的方法得到各種無線場景下、網絡和UE各種配置下的小區吞吐量
21、和小區邊緣吞吐量;之后在實際規劃時,根據規劃的具體情況,查表確定TD-LTE系統的容量。TD-LTE系統的容量仿真主要需要考慮的問題包括:設備相應的調度算法,即RB資源分配算法;所支持的多天線技術,同3G系統不同,此處不僅需要考慮大尺度衰落,還需要考慮小尺度衰落;最后,小區間干擾協調算法也是容量預測中需要重點考慮的問題之一。2.2.4 TD-LTE參數規劃特點LTE無線網絡參數規劃主要包括3個部分:鄰區規劃、頻率規劃、擾碼(PCI)規劃。Ø 鄰區規劃:與3G鄰區規劃原理基本一致,綜合考慮各小區的覆蓋范圍及站間距、方位角等進行規劃;另外 LTE與TD-SCDMA、GSM等異系統間的鄰區
22、規劃也需要關注。Ø 頻率規劃:室外站點采用同頻組網時,鄰區規劃演變成基于SFR的ICIC;室內覆蓋同一水平層面如需設置多個小區時,相鄰小區間建議采用異頻組網,根據場館和頻率帶寬的具體情況將每小區配置20M或10M帶寬。Ø 擾碼(PCI)規劃:原理上PCI規劃與3G的擾碼規劃類似,碼字規劃基于不同碼字之間的互相關特性,基本原則是在覆蓋區交疊的相鄰小區不分配互相關性相對較高的碼字對。考慮到PCI資源充足(504),LTE的PCI規劃比TD-SCDMA的擾碼規劃容易。2.3 TD-LTE與TD-SCDMA規劃特點對比下表對比了TD-LTE同TD-SCDMA在系統規劃上的特點:表
23、2 TD-LTE與TD-SCDMA規劃特點對比項目TD-SCDMATD-LTE干擾同頻內碼間干擾、MAI干擾、時隙比例不同時交叉時隙干擾小區間干擾,頻偏干擾、MAI干擾、時隙比例不同時交叉時隙干擾覆蓋與干擾、容量存在一定關系由小區邊緣最低保障速率決定容量與干擾、覆蓋存在一定關系同信道配置、參數配置、調度算法、小區間干擾協調算法、多天線技術選取等都有關系,通常采用查表的方式得出頻率規劃可優化性能,與碼規劃、時隙比例規劃結合可同頻組網或異頻組網,與PCI規劃、時隙比例規劃結合雙工方式上下行時隙可以靈活配置,適合對稱和不對稱業務,資源使用率高上下行時隙可以靈活配置,適合對稱和不對稱業務,資源使用率高
24、小區呼吸有一定的呼吸效應;覆蓋受話務網絡負荷影響;網絡部署是容量決定覆蓋小區間同頻干擾可能會使得系統存在一定的呼吸效應切換無軟切換;切換去設置考慮切換性能;系統對切換比例不明顯硬切換擾碼數量32個擾碼組;擾碼規劃要求較高;規劃需要借助專門軟件504個擾碼組擾碼規劃要求較低業務覆蓋不同業務覆蓋差異小不同PS 數據速率的覆蓋能力不同3 TD-LTE無線網絡規劃設計流程TD-LTE無線網絡規劃流程可以分成:需求分析、網絡規模估算、站址規劃、網絡仿真、無線參數規劃等5個階段,具體流程圖如下。圖 2 TD-LTE無線網絡總體規劃設計流程在需求分析階段,我們應該首先明確建網策略,提出相應的建網指標,并搜集
25、到準確而豐富的現網GSM/TD-SCDMA基站數據、地理信息數據、業務需求數據,這些數據都是TD-LTE無線網絡規劃的重要輸入。網絡規模估算主要是通過覆蓋和容量估算來確定網絡建設的基本規模,在進行覆蓋估算時首先應了解當地的傳播模型,然后通過鏈路預算來確定不同區域的小區覆蓋半徑,從而估算出滿足覆蓋需求的基站數量。容量估算則是分析在一定時隙及站型配置的條件下,TD-LTE網絡可承載的系統容量,并計算是否可以滿足用戶的容量需求。綜合了覆蓋和容量估算的結果,就可以確定目標覆蓋區域需要的網絡規模。在站址規劃階段,主要工作是依據鏈路預算的建議值,結合目前網絡站址資源情況,進行站址布局工作,并在確定站點初步
26、布局后,結合現有資料或現場勘測來進行站點可用性分析,確定目前覆蓋區域可用的共址站點和需新建的站點。可用站址主要依據無線環境、傳輸資源、電源、機房條件、天面條件及工程可實施性等方面綜合確定。同TD-SCDMA相似,TD-LTE系統宏站將使用八陣元雙極化天線,這類天線會給天面施工帶來一定挑戰,在查勘時應當注意天線風阻、鐵塔承重、施工面積等問題。另外,TD-LTE站點通常會出現多系統共站址的情況,此時需考慮采用工程手段規避TD-LTE系統同其他通信系統之間的干擾。有了初步的站址規劃后,就需要將站址規劃方案輸入到TD-LTE規劃仿真軟件中進行覆蓋及容量仿真分析了,仿真分析流程包括規劃數據導入、傳播預測
27、、鄰區規劃、時隙和頻率規劃、用戶和業務模型配置以及蒙特卡羅仿真,通過仿真分析輸出結果,我們可以進一步評估目前規劃方案是否可以滿足覆蓋及容量目標,如存在部分區域不能滿足要求,則需要對規劃方案進行調整修改,使得規劃方案最終滿足規劃目標。在利用規劃軟件進行詳細規劃評估之后,就可以輸出詳細的無線參數,主要包括天線高度、方向角、下頃角等小區基本參數、鄰區規劃參數、頻率規劃參數、PCI參數等,同時根據具體情況進行TA規劃,這些參數最終將做為規劃方案輸出參數提交給后續的工程設計及優化使用。4 TD-LTE無線網絡建設及配置原則4.1 覆蓋目標(1)主要以中心商務區、中心商業區、政務區、高校園區、科技園區為核
28、心區域成片連續覆蓋;(2)在室外連續覆蓋區域選擇重要室內場景建設室內分布系統,避免建設孤立的室分站點;(3)為支撐國家重大專項技術測試,選擇隧道、海面、高速公路等特殊場景進行覆蓋,站點數量滿足技術驗證要求。4.2 覆蓋區承載業務目標無線網絡的設計應面向商用網絡,具體如下:4.2.1 覆蓋指標要求4.2.1.1 宏站覆蓋區域要求在覆蓋區域內,TD-LTE無線網絡覆蓋率應滿足RSRP > -110dBm的概率大于90;4.2.1.2 室內覆蓋站要求在建設室內覆蓋的覆蓋區域內滿足RSRP > -105dBm的概率大于90;室內覆蓋信號應盡可能少地泄漏到室外,在室外距離建筑物外墻10米處,
29、室內信號泄漏強度應小于室外覆蓋信號10dB以上。4.2.2 承載速率目標4.2.2.1 宏站(1)小區吞吐量要求在同頻網絡、 20MHz條件下,下行小區吞吐量達到20Mbps,上行吞吐量達到5Mbps。(2)邊緣速率同頻網絡、 20MHz 、10用戶同時接入、鄰小區空載條件下小區邊緣用戶可達到1Mbps /250kbps(下行/上行);4.2.2.2 室內覆蓋站(1)小區吞吐量在室內分布支持MIMO情況下,室內單小區采用20MHz組網時,要求單小區平均吞吐量滿足DL30Mbps/UL8M;采用單小區10MHz、雙頻點異頻組網時,要求單小區平均吞吐量滿足DL15Mbps/UL4M。(2)邊緣速率
30、室內覆蓋站(E頻段):同頻網絡、 20MHz 、10用戶同時接入,小區邊緣用戶速率約1Mbps(DL)/250Kbps(UL)。4.2.3 業務質量指標Ø 無線接通率:基本目標>95%;挑戰目標 >97%Ø 掉線率:基本目標<4%;挑戰目標 <2%Ø 系統內切換成功率:基本目標>95%;挑戰目標 >97%4.2.4 服務質量Ø 覆蓋區內無線可通率:要求在TD-LTE 網無線覆蓋區90%位置內,99%的時間移動臺可接入網絡。Ø 塊差錯率目標值(BLER Target):數據業務為 10%。4.3 規劃配置原則4
31、.3.1 站型配置原則(1) 室外宏基站原則上應采用三扇區配置,站型配置為S111,載波帶寬20MHz;(2) 室內分布系統:原則上配置為O1,載波帶寬為20MHz;特殊場景采用2個10MHz頻點異頻組網。4.3.2 頻率規劃方案4.3.2.1 頻率資源狀況目前中國移動TD-LTE規模試驗網擬使用頻率資源為120MHz,具體如下:(1) D頻段:25702620MHz;(2) E頻段:與TD-SCDMA共用,23202370MHz頻段。(3) F頻段:與TD-SCDMA共用,18801900MHz頻段;4.3.2.2 頻率使用原則(1) D頻段,用于室外,是規模試驗網室外主用頻段,具體使用原則
32、如下: 進行同頻組網測試時,按照每小區20MHz配置,使用26002620MHz; 進行異頻組網測試時,使用25802620MHz;(2) F頻段,用于室外,僅在局部站點實施F頻段TD-SCDMA現網設備平滑演進試點;考慮到PHS干擾,TD-LTE使用1885-1895MHz,TD-SCMDA使用1880-1885MHz。(3) E頻段,用于室內,是規模試驗網室內主用頻段,與TD-SCDMA共用23202370 MHz頻段, 對于本次新增TD-LTE獨立RRU的站點,TD-LTE使用2350-2370MHz; 對于通過升級TD-SCDMA已有RRU的站點,TD-SCDMA使用23202330M
33、Hz,TD-LTE使用23302350MHz; 4.3.3 RRU設備配置原則(1) 室外宏基站主要采用分布式架構的基站設備,其中多數場景主要采用8通道具備波束賦形能力的RRU,少數場景可同時采用2通道RRU(考慮與8通道RRU進行對比測試需求,及特殊場景的工程需求)。8通道RRU功率不小于5w/通道,2通道RRU功率不小于20w/通道;(2) 室內分布系統主要采用分布式架構的基站設備,其中多數場景主要采用雙通道RRU,每通道功率不小于20w。待Femto基站基本成熟后,可選擇少數區域采用Femto基站進行覆蓋,以驗證通過Femto基站室內覆蓋的性能。4.3.4 時隙配置原則對于新建D頻段、E
34、頻段的室外宏站和室內分布系統原則上建議全部采用DL:UL為2:2的時隙配置。但設備需要具備時隙調整的能力,便于進行不同時隙配置或交叉時隙干擾等驗證項目。對于利用現網設備升級的F頻段、E頻段室外宏站和室內分布系統,為避免TD-SCDMA和TD-LTE交叉時隙干擾,TD-LTE采用DL:UL為3:1的時隙配置。4.3.5 天線類型配置TD-LTE試驗網天線選擇原則如下:(1)配置8通道雙極化天線,選擇3個城市,每個城市選擇12個站點同時配置2通道極化天線用于對比測試; (2)天線以ADF頻段天線為主,選擇3個城市,每個城市選擇12個站點通過替換方式進行D頻段天線的對比測試;4.3.6 無線網接口配
35、置原則TD-LTE中MME/S-GW網關與eNodeB之間的接口為S1接口,其中S1接口用戶平面為S-GW與eNodeB之間的接口,S1接口控制平面為MME與eNodeB之間的接口。TD-LTE中eNodeB與eNodeB之間的接口為X2接口。由于演進后的核心網只支持分組交換,因此S1和X2接口均只支持PS域;TD-LTE中S1和X2接口均采用IP承載,接口傳輸要求可參考傳輸帶寬配置要求章節。 4.3.7 同步信號配置要求TD-LTE系統需要嚴格的時間同步要求,原則上采用衛星授時作為時間同步的主用方式:(1) 共址TD-LTE基站原則上通過分路方式引入同步信號,在確定分路方案時應考慮分路器帶來
36、的插損,確保TD-SCDMA和TD-LTE時間信號強度滿足接收靈敏度要求; (2) 新選TD-LTE基站新建北斗/GPS雙模引入同步信號;(3) TD-LTE基站應支持1PPS+TOD帶外時間接口。5 鏈路預算及宏基站覆蓋規劃5.1 鏈路預算關鍵參數取值分析對于TD-LTE鏈路預算需考慮的主要因素有:確定系統資源配置(包括載波帶寬時隙配比、天線類型、邊緣MCS等),通過鏈路仿真得出各種信道接收機解調門限,根據網絡組網情況及采用的干擾協調技術選取合適的干擾余量。圖 3 TD-LTE覆蓋規劃流程圖從圖中可看出,鏈路預算仍是評估TD-LTE無線通信系統覆蓋能力的主要方法,通過鏈路預算,可以估算出各種
37、環境下的最大允許路徑損耗,根據傳播模型即可估算出各種環境下的小區覆蓋半徑和覆蓋面積,從而估算出目標區域需要的TD-LTE覆蓋站數。以下將對各步驟進行詳細描述:5.1.1 TD-LTE速率需求分析TD-LTE具有高速、低時延、低成本特性,適合開展高速、移動、實時的業務。中國移動相關文件中指出TD-LTE網絡總體定位為“TD-LTE將主要承載高速數據業務,并具備承載話音業務功能”。考慮到目前終端主要為單、多模數據卡和CPE,將主要承載中高速承載類數據業務及TD-LTE高帶寬演示業務。綜合考慮各種業務需求及LTE本身能力,目前的建議是空載時,小區邊緣用戶可達到1Mbps /250kbps(下行/上行
38、)。5.1.2 TD-LTE基本配置參數基本配置參數主要包括TDD上下行時隙配置、特殊時隙配置、系統總帶寬(MHz)、RB總數、分配RB數、發射天線數、接收天線數、天線使用方式等。具體說明如下:(1) 上下行時隙及特殊時隙配置:指TD-LTE幀結構中如何配置上行時隙和下行時隙,以及特殊子幀如果配置。目前通常選擇上下行采用2:2時隙配置,特殊子幀采用10:2:2配置。(2) 系統總帶寬:LTE網絡可靈活選擇1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、20MHz等帶寬,目前通常選取20MHz帶寬。(3) RB總數及分配RB數:20MHz帶寬RB總數為100個,考慮同時調度10個用戶,邊緣用戶分配
39、RB數為10個。(4) 天線數量及天線使用方式:根據目前技術發展情況,天線主要采用8陣元雙極化天線,邊緣用戶主要使用波束賦性方式。5.1.3 收發信機參數收發信機參數主要包括發射功率、天線增益、接頭及饋線損耗、多天線分集增益、波束賦性增益、熱噪聲密度、接收機噪聲系數、干擾余量、人體損耗、目標SNR等,具體說明如下:(1) 發射功率:下行方向,根據目前廠家設備的產品規劃,在系統帶寬為20 MHz情況下取46 dBm(主要有兩類產品2通道20W和8通道5W),上行方向,終端功率可取23 dBm。上述功率為基站和終端的總功率,通常對基站還需要根據分配的RB資源,計算出單個用戶的最大發射功率,上行方向
40、,終端功率一般是完全分配給用戶使用。(2) 天線增益:根據目前情況,8天線D頻段產品還沒有成熟產品,通常其增益為1517dBi。(3) 接頭及饋線損耗:對于BBU+RRU產品,通常損耗在0.51dB之間;(4) 多天線分集增益、波束賦性增益:選擇不同的發射模式,如發射分集或波束賦形,其增益有一些差異: 接收側:基站為8天線取7dB,終端為2天線取3dB。 發送側:a) 終端為單天線發送,因此無發送分集增益;b) 基站業務信道:8天線,為波束賦性方式,增益取7dB;c) 基站控制信道:8天線和2天線相同,為發送分集方式,增益取3dB;(5) 熱噪聲密度:取117dBm/Hz;(6) 接收機噪聲系
41、數:基站側通常取23dB,終端側通常為79dB;(7) 干擾余量:TDLTE系統小區間的同頻干擾依然存在,網絡負荷上升,小區間的干擾也會相應增加,從而影響TDLTE邊緣覆蓋效果,在鏈路預算中通常采用干擾余量來反應了這一特點,干擾余量可分為上行干擾余量和下行干擾余量,由于TD-LTE網絡調度十分復雜,同時也存在很多干擾抑制的算法,要明確給出干擾余量的大小比較困難,通常要借助干擾公式和系統仿真平臺得到。(8) 人體損耗(dB):對于數據業務移動臺,可以不考慮人體損耗影響,即0 dB。(9) 目標SINR:在36.213-880規范中,定義了不同MCS、RB承載下的數據塊數量,根據邊緣速率,可以推導
42、出數據塊數量,然后找到承載的RB數量,就可以方便的查找出對應的MCS,并根據具體MCS 和SINR對應表格得到SINR,MCS 和SINR對應關系需根據鏈路仿真得到。5.1.4 附加損耗附加損耗主要包括設計規劃中應考慮的其他損耗,主要有建筑物穿透損耗和陰影衰落余量:(1) 穿透損耗損耗:建筑物穿透損耗是指當移動用戶在室內與室外基站進行通信時由于建筑物結構而帶來的射頻信號衰減。通常市區建筑物穿透損耗典型值可取1520dB。(2) 陰影衰落余量:指考慮一定通信概率的情況下,對抗陰影衰落的設計余量值,在城區環境下,8dB 的陰影標準差,95%的區域覆蓋率和85%的邊緣覆蓋概率對應的陰影余量為8.3d
43、B。5.1.5 傳播模型選取室外宏基站采用2.6GHz頻段(25752615MHz),因此其傳播模型較傳統2G模型會有一定變化,目前采用COST231Hata模型:Lu (dB) = 46.3 + 33.9*log(f) - 13.82*log(Hb) - a(Hm) + 44.9 - 6.55*log(Hb)*log(d) + Cm其中:a(Hm) = 1.1*log(f) - 0.7*Hm - 1.56*log(f) - 0.8,為UE天線高度修正因子;f 為工作頻率,單位為MHz,取值2600MHz;C m 為地形修正因子。5.1.6 TD-LTE鏈路預算結果5.1.6.1 控制信道和業
44、務信道覆蓋能力對比控制信道和業務信道鏈路預算結果對比如下:項目下行業務信道上行業務信道下行控制信道上行控制信道1Mbps,10RB,鄰區空載250kbps,10RB,鄰區空載PBCHPDCCH(8CCE)PDCCH(2CCE)PCFICHPHICHPUCCH format 1aPUCCH format 2PRACH format 1PRACH format 4最大允許的路徑損耗(dB)145.6145.1156.6151.8145.8152.5148.9158.3157.6153.2145.5從上表可看出,基于目前的覆蓋目標(空載條件下,10用戶同時接入時,邊緣單用戶下行吞吐量大于1Mbps)
45、,系統最大允許的路徑損耗(dB)(不含穿透損耗)為145.6dB,與之相對應的上行業務信道速率約為250kbps,而其他控制信道覆蓋能力均大于上述值,因此,試驗網可直接按照下行業務信道達到1Mbps的要求進行站址規劃。5.1.6.2 滿足邊緣速率要求的鏈路預算結果采用COST231Hata模型(2.6GHz頻段),計算得到TD-LTE和TD-SCDMA密集市區、市區的小區覆蓋半徑如下表所示:類別密集市區市區TD-LTE覆蓋半徑(1Mbps,10RB,空載)0.330.43TD-SCDMA CS64覆蓋半徑(公里)0.35 0.45 通過對比可知, TD-SCDMA網絡CS64業務覆蓋能力略強于
46、LTE試驗網要求的覆蓋能力,因此TD-LTE如果要達到鄰區空載、10用戶同時接入時、邊緣單用戶下行吞吐量大于1Mbps的覆蓋目標,僅需要在TD-SCDMA現網站距的基礎上增加少量站點。上述分析均為鄰小區空載情況,如果考慮鄰區為50的負載,則基于上述小區半徑,在覆蓋邊緣單用戶可實現的速率約為下行450kbps(10RB)、上行150kbps(10RB)。5.2 站址規劃建議綜上,在現網TD-SCDMA網絡CS64業務覆蓋良好的區域,TD-LTE試驗網基本可以采用直接疊加的方式進行規劃,建成后的LTE網絡可以滿足鄰區空載10用戶同時接入時邊緣單用戶下行吞吐量大于1Mbps的覆蓋目標,但考慮到今后商
47、用網絡的要求可能會有所提高,因此建議在具備條件的區域,可在TD-SCDMA網絡的基礎上適當增加站點,以縮小LTE的站距,實現更高的邊緣速率,TD-LTE具體站間距建議為密集市區達到0.450.55,一般市區達到0.550.7。6 容量規劃6.1 影響TD-LTE容量性能的主要因素TDLTE系統的容量由很多因素決定,首先是固定的配置和算法的性能,包括單扇區頻點帶寬、時隙配置方式、天線技術、頻率使用方式、小區間干擾消除技術、資源調度算法等;其次,實際網絡整體的信道環境和鏈路質量會影響TDLTE網絡的資源分配和調制編碼方式選擇,因此網絡結構對TDLTE的容量也有著至關重要的影響。(1)單扇區頻點帶寬
48、:TDLTE支持14 MHz、3 MHz、5 MHz、10 MHz、15 MHz、20 MHz帶寬的靈活配置,運營商可以根據實際擁有的頻譜資源進行頻率規劃,顯然采用更大的帶寬,網絡可用資源將更多,系統容量也將越大。(2)時隙配置方式:TDLTE采取TDD(時分雙工)的雙工方式,可以根據某地區上下行業務的不同比例,靈活配置上下行時隙配比,目前協議中定義了7種上下行時隙配置方式,這7種時隙配置方式中的特殊時隙又有9種方式可以選擇,而選擇不同的配置方式,其上下行吞吐量將會有明顯的差異。(3)天線技術:TDLTE采用了多天線技術,使得網絡可以根據實際網絡需要以及天線資源,實現單流分集、多流復用、復用與
49、分集自適應、單流波束賦形、多流波束賦性等,這些技術的使用場景不同,但是都能會在一定程度上影響用戶容量。(4)頻率使用方式:目前分析顯示TD-LTE網絡可以同頻組網,但單小區配置相同帶寬的同頻組網系統的容量性能會差于異頻組網系統,利用規劃軟件進行仿真分析可知采用20MHz異頻組網(總頻率資源60MHz)的小區平均吞吐量是20 MHz同頻組網(總頻率資源20MHz)的2倍,因此在實際運營時,應綜合考慮頻率資源情況、容量需求等因素確定頻率使用方式。(5)小區間干擾消除技術:TDLTE系統由于OFDMA的特性,本小區內的用戶信息承載在相互正交的不同子載波和時域符號資源上因此可以認為小區內不同用戶問的干
50、擾很小,系統內的干擾主要來自于同頻的其他小區。這些同頻干擾將降低用戶的信噪比,從而影響用戶容量,目前TDLTE系統通過干擾隨機化、干擾抑制等手段減小了同頻干擾對系統容量的影響,同時采用干擾避免(ICIC、波束賦形、動態調度等)的手段來最大限度地隔離或者避免同頻干擾(業務信道),因此干擾消除技術的效果將會影響系統整體容量及小區邊緣用戶速率。(6)資源調度算法:TDLTE采用自適應調制編碼方式,使得網絡能夠根據信道質量的實時檢測反饋,動態調整用戶數據的編碼方式以及占用的資源,從系統上做到性能最優。因此,TDLTE整體容量性能和資源調度算法的好壞密切相關,好的資源調度算法可以明顯提升系統容量及用戶速
51、率。(7)網絡結構:TOLTE的用戶吞吐量取決于用戶所處環境的無線信道質量,小區吞吐量取決于小區整體的信道環境,而小區整體信道環境最關鍵影響因素是網絡結構及小區覆蓋半徑。利用規劃軟件進行仿真分析可知采用合適站距并接近理想蜂窩結構的規劃方案其小區吞吐量比其他方案有明顯提升,因此在TD-LTE規劃時應比2G/3G系統更加關注網絡結構,嚴格按照站距原則選擇站址,避免選擇高站及偏離蜂窩結構較大的站點。6.2 TD-LTE容量評估指標根據TD-LTE特性,其容量評估指標主要有同時調度用戶數、同時在線(激活)用戶數、小區平均吞吐量、小區邊緣吞吐量及VoIP用戶數,下面對上述幾個指標進行簡單說明:(1)同時
52、調度用戶數:指系統每TTI可調度的用戶數,主要由控制信道資源決定。(2)同時在線(激活)用戶數:指系統保持連接狀態的用戶數,由于數據業務具有非持續性的突發特性,因此在線用戶不需要每幀都進行調度,動態調度算法會保證在線用戶在需要數據傳輸時及時地為用戶分配實際的空口傳輸資源,同時在線用戶數主要由業務特征及設備能力決定。從設備能力的范疇,TDLTE在20MHz帶寬內,單小區提供不低于1200個用戶同時在線的能力。(3)小區平均吞吐量:指用戶按照一定規律分布時,整個小區的平均吞吐量所有小區吞吐量之和/小區數。(4)小區邊緣吞吐量:指分布在小區邊緣的用戶吞吐量,在系統仿真時,邊緣用戶定義為對網絡中所有用
53、戶按照用戶吞吐量的大小降序排列,取5%處的那個用戶。(5)VoIP用戶數:小區中容納的VoIP用戶總數。VoIP用戶數和帶寬配置、控制信道資源和VolP調度算法相關。6.3 TD-LTE容量分析結果6.3.1 TD-LTE調度用戶數TD-LTE調度用戶數取決于上、下行控制信道的容量,下面對每種信道的容量進行分析。6.3.1.1 上行信道容量分析TD-LTE上行調度用戶數主要受限于:PRACH(物理隨機接入信道)、PUCCH(物理上行控制信道)、SRS(探測用參考信號)。(1)PRACH信道容量分析PRACH信道容量定義為:在滿足碰撞概率為1的前提下,每秒能夠支持的成功接入的次數。PRACH信道
54、容量主要受限于:每幀中配置的PRACH信道數量、上下行子幀配比、特殊子幀配比和產品處理能力。假設系統帶寬20MHz;TDD時隙配比1;普通CP;特殊子幀配比為10:2:2;Preamble format 4;每幀中配置2個PRACH ;前導序列數量為64(全配置為隨機前導)的情況下,則可以得到PRACH信道的容量G:(2)PUCCH信道容量分析PUCCH信道承載內容包括CQI、ACK/NACK(含半靜態調度和動態調度兩種)以及SRI(Scheduling Request Indication),可以將PUCCH信道容量分為CQI信道容量、SRI信道容量和ACK/NACK信道容量。假設TDD上下
55、行子幀2:2(配比1);系統帶寬:20MHz;配置CQI信道占用的RB為10RB;每RB支持的頻域正交碼為6;配置半靜態ACK/NACK的碼道數為25,配置給SRI的碼道數為46;則可以分別得到PUCCH信道容量如下:表3:PUCCH信道容量計算示例CQI信道容量SRI信道容量CQI周期(ms)小區支持的最大用戶數/個SRI周期(ms)小區支持最大用戶數/個51205921024010184204802036840960半靜態ACK/NACK周期為20ms時, 小區可以支持最大VoIP用戶數200個。另外,動態ACK/NACK信道的數目與同一時刻可以同時調度的用戶數相關。(3)SRS容量分析SRS容量的主要受限因素包括系統帶寬、上下行配比、特殊子幀配比、小區級SRS子幀和帶寬、用戶級SRS周期和帶寬、以及產品基帶處理能力幾個方面。SRS只能在每個上行子幀的最后一個symbol或UpPTS所在的symbol上傳輸。
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