第十六課：LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)目標(biāo)是指導(dǎo)工程以最低的成本建造符合近期和遠(yuǎn)期話務(wù)需求，具有一定服務(wù)等級(jí)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。具體地講，就是要達(dá)到服務(wù)區(qū)內(nèi)最大程度的時(shí)間、地點(diǎn)的無線覆蓋，滿足所要求的通信概率；在有限的帶寬內(nèi)通過頻率再用提供盡可能大的系統(tǒng)容量；盡可能減少干擾，達(dá)到所要求的服務(wù)質(zhì)量；在滿足容量要求的前提下，盡量減少系統(tǒng)設(shè)備單元、降低成本。

無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃主要指通過鏈路預(yù)算、容量估算，給出基站規(guī)模和基站配置，以滿足覆蓋、容量的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)以及成本指標(biāo)。 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃必須要達(dá)到服務(wù)區(qū)內(nèi)最大程度無縫覆蓋；科學(xué)預(yù)測(cè)話務(wù)分布，合理布局網(wǎng)絡(luò)，均衡話務(wù)量，在有限帶寬內(nèi)提高系統(tǒng)容量；最大程度減小干擾，達(dá)到所要求的QoS；在保證話音業(yè)務(wù)的同時(shí)，滿足高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求；優(yōu)化天線參數(shù)，達(dá)到系統(tǒng)最佳的QoS。

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是覆蓋（Coverage）、服務(wù)（Service）、和成本（Cost）三要素（簡(jiǎn)稱CSC）的一個(gè)整合過程，如何做到這三要素的和諧統(tǒng)一，是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃必須面對(duì)的問題。一個(gè)出色的組網(wǎng)方案應(yīng)該是在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的各個(gè)時(shí)期以最低代價(jià)來滿足運(yùn)營要求：網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃必須符合國家和當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況；必須適合網(wǎng)絡(luò)規(guī)模滾動(dòng)發(fā)展；系統(tǒng)容量以滿足用戶增長為衡量；要充分利用已有資源，應(yīng)平滑過度；注重網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的控制，保證網(wǎng)絡(luò)安全、可靠；綜合考慮網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、技術(shù)手段的未來發(fā)展和演進(jìn)方向。

規(guī)劃策略指導(dǎo)思想是覆蓋點(diǎn)、線、面，充分吸收話務(wù)量。對(duì)于業(yè)務(wù)量集中的“點(diǎn)”，為重點(diǎn)覆蓋區(qū)域，確保這些區(qū)域的覆蓋稱為“點(diǎn)”覆蓋；對(duì)于業(yè)務(wù)量流動(dòng)的“線”，把重點(diǎn)覆蓋區(qū)域通過幾條主要“線”連接在一起，保證用戶滿意度。確保這些區(qū)域的覆蓋叫做“線”覆蓋；對(duì)于業(yè)務(wù)量有一定需求的地區(qū)“面”，為了進(jìn)一步提高用戶的滿意度，同時(shí)盡量吸收更多的用戶，把次要“點(diǎn)”和次要“線”連接起來，確保這些區(qū)域在一定程度上的覆蓋，稱為“面”覆蓋。

規(guī)劃流程如下圖所示：

圖1 LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

（2）
網(wǎng)絡(luò)規(guī)模估算：通過覆蓋和容量估算來確定網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基本規(guī)模，在進(jìn)行覆蓋估算時(shí)首先應(yīng)了解當(dāng)?shù)氐膫鞑ツＰ�，然后通過鏈路預(yù)算來確定不同區(qū)域的小區(qū)覆蓋半徑，從而估算出滿足覆蓋需求的基站數(shù)量。容量估算則是分析在一定時(shí)隙及站型配置的條件下，LTE網(wǎng)絡(luò)可承載的系統(tǒng)容量，并計(jì)算是否可以滿足用戶的容量需求。

（3）
站址規(guī)劃：通過網(wǎng)絡(luò)規(guī)模估算，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工程師估算規(guī)劃區(qū)域內(nèi)需要建設(shè)的基站數(shù)目及其基站位置，但實(shí)際上受各種條件的制約，理論站點(diǎn)并不一定可以設(shè)站，因而實(shí)際站點(diǎn)同理論站點(diǎn)并不一致，這就需要對(duì)備選站點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地勘察，并根據(jù)所得數(shù)據(jù)調(diào)整基站規(guī)劃參數(shù)。其內(nèi)容包括：基站選址、基站勘察和基站規(guī)劃參數(shù)設(shè)置等。同時(shí)應(yīng)注意利用原有網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)進(jìn)行共站址建LTE，可否共站址主要依據(jù)無線環(huán)境、傳輸資源、電源、機(jī)房條件、天面條件及工程可實(shí)施性等方面綜合確定。

（4）
無線網(wǎng)絡(luò)仿真：完成初步的站址規(guī)劃后，需要進(jìn)一步將站址規(guī)劃方案輸入到TD-LTE 規(guī)劃仿真軟件中進(jìn)行覆蓋及容量仿真分析，仿真分析流程包括規(guī)劃數(shù)據(jù)導(dǎo)入、傳播預(yù)測(cè)、鄰區(qū)規(guī)劃、時(shí)隙和頻率規(guī)劃、用戶和業(yè)務(wù)模型配置以及蒙特卡羅仿真，通過仿真分析輸出結(jié)果，可以進(jìn)一步評(píng)估目前規(guī)劃方案是否可以滿足覆蓋及容量目標(biāo)，如存在部分區(qū)域不能滿足要求，則需要對(duì)規(guī)劃方案進(jìn)行調(diào)整修改，使得規(guī)劃方案最終滿足規(guī)劃目標(biāo)。

（5）
無線參數(shù)設(shè)計(jì)：在利用規(guī)劃軟件進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃評(píng)估之后，就可以輸出詳細(xì)的無線參數(shù)，主要包括天線高度、方向角、下頃角等小區(qū)基本參數(shù)、鄰區(qū)規(guī)劃參數(shù)、頻率規(guī)劃參數(shù)、PCI 參數(shù)等，同時(shí)根據(jù)具體情況進(jìn)行TA 規(guī)劃，這些參數(shù)最終將做為規(guī)劃方案輸出參數(shù)提交給后續(xù)的工程設(shè)計(jì)及優(yōu)化使用。

3、覆蓋目標(biāo)的定義和多樣性

在無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的前期，需要確定網(wǎng)絡(luò)的覆蓋要求和覆蓋質(zhì)量。對(duì)于典型的業(yè)務(wù)，速率目標(biāo)是固定的，再由確定的解調(diào)門限通過鏈路預(yù)算的方式，獲得系統(tǒng)的覆蓋半徑。而對(duì)于LTE系統(tǒng)，需要定義系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的吞吐能力需求，典型無線環(huán)境（如密集市區(qū)）容忍的調(diào)制解調(diào)方式，干擾容忍程度等，覆蓋目標(biāo)的定義比較豐富，可以采用如下覆蓋指標(biāo)。

（1） 區(qū)域邊緣用戶速率

在對(duì)LTE覆蓋規(guī)劃時(shí)，可以為邊緣用戶指定速率目標(biāo)，即在覆蓋區(qū)域邊緣，要求用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)滿足某一特定速率的要求，例如64kbps，128kbps，甚至根據(jù)業(yè)務(wù)需要，在某些場(chǎng)景可提出512kbps或1Mbps等更高的速率目標(biāo)。只要不超過LTE系統(tǒng)的實(shí)際峰值速率，LTE系統(tǒng)通過系統(tǒng)資源的分配與配置就能滿足用戶不同的業(yè)務(wù)速率目標(biāo)要求。

由此可見，相對(duì)于TD-SCDMA系統(tǒng)速率業(yè)務(wù)不同的是，LTE系統(tǒng)業(yè)務(wù)速率目標(biāo)的指定可以更加靈活。

（2） 區(qū)域邊緣用戶頻譜效率

除了邊緣用戶速率這一覆蓋目標(biāo)， LTE系統(tǒng)規(guī)劃也可以采用用戶的頻譜效率這一指標(biāo)。頻譜效率定義為，通過一定傳輸距離的信息量與所用的頻譜空間和有效傳輸時(shí)間之比。相對(duì)于用戶的覆蓋速率目標(biāo)，頻譜效率單位化了用戶的傳輸時(shí)間資源和頻率資源。因?yàn)?/font>LTE的速率可以通過系統(tǒng)資源配置來滿足，而LTE系統(tǒng)資源是可以靈活配置的，例如時(shí)間資源可以通過設(shè)置時(shí)隙切換點(diǎn)來調(diào)整上下行時(shí)隙比例，頻率資源可以通過資源分配算法來為用戶配置帶寬。因此，以頻譜效率為覆蓋目標(biāo)，可根據(jù)系統(tǒng)配置算法機(jī)制，將頻譜效率指標(biāo)轉(zhuǎn)換為用戶的速率指標(biāo)，然后再通過用戶的速率目標(biāo)來規(guī)劃覆蓋。

（3） 區(qū)域邊緣用戶調(diào)制編碼方式

LTE系統(tǒng)支持多種調(diào)制方式，包括QPSK，16QAM和64QAM，還支持不同的編碼速率。調(diào)制編碼方式及編碼速率也可以作為覆蓋目標(biāo)。因此調(diào)制編碼方式與編碼速率可以獲得不同的用戶頻譜效率等級(jí)，也就體現(xiàn)了覆蓋區(qū)域的用戶速率等級(jí)。

調(diào)制編碼方式不同，解調(diào)門限也不同，進(jìn)而直接影響接收機(jī)靈敏度要求，導(dǎo)致覆蓋范圍發(fā)生改變。

4、系統(tǒng)帶寬和調(diào)制方式的多樣性

LTE系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋規(guī)劃時(shí)，對(duì)于邊緣用戶有確定的覆蓋速率目標(biāo)，這時(shí)需要選擇合適的用戶帶寬和調(diào)制編碼方式組合。

TD-LTE系統(tǒng)規(guī)范定義了6種帶寬。

圖2：LTE系統(tǒng)規(guī)范定義的6種帶寬

其中，RB表示系統(tǒng)可調(diào)度的頻率資源單位組，1個(gè)RB由12個(gè)子載波組成。系統(tǒng)帶寬配置，直接決定小區(qū)的理論峰值速率。在小區(qū)服務(wù)中，系統(tǒng)需要對(duì)用戶分配帶寬資源，用戶帶寬資源直接影響用戶的數(shù)據(jù)速率。用戶分配帶寬由兩個(gè)因素決定，一是激活用戶數(shù)目，二是資源分配算法（如正比算法，輪循等）。

LTE系統(tǒng)支持多種調(diào)制方式，包括QPSK，16QAM和64QAM，支持不同的編碼速率。TD-LTE系統(tǒng)采用自適應(yīng)調(diào)制編碼方式，根據(jù)信道質(zhì)量指示（Channel Quality Indicator，CQI）來選擇合適的調(diào)制方式，調(diào)制編碼方式直接影響用戶的數(shù)據(jù)速率。

選擇的調(diào)制等級(jí)越低，系統(tǒng)要求的SINR解調(diào)門限越低，對(duì)系統(tǒng)接收機(jī)靈敏度要求越寬容，這樣可支持越大的小區(qū)覆蓋半徑。反之，選擇較高的調(diào)制等級(jí)會(huì)縮小覆蓋半徑。但是并非調(diào)制等級(jí)越低對(duì)系統(tǒng)覆蓋性能影響越好，實(shí)際上，在進(jìn)行覆蓋規(guī)劃時(shí)，邊緣用戶都有確定的覆蓋速率目標(biāo)，如果考慮較低等級(jí)的覆蓋方式，就需要增加較多的用戶帶寬。因?yàn)檎{(diào)制等級(jí)越低，單位符號(hào)可承載的比特?cái)?shù)越少，只有增加可用帶寬，才能滿足確定的速率目標(biāo)。而帶寬增加的一個(gè)直接的影響就是導(dǎo)致接收機(jī)底噪水平升高，靈敏度降低，這又使得小區(qū)覆蓋半徑有縮小的趨勢(shì)。

所以，LTE在進(jìn)行覆蓋規(guī)劃時(shí)，需要選擇合適的用戶速率和調(diào)制編碼方式組合。當(dāng)載波帶寬一定時(shí)，64QAM-3/4調(diào)制方式下的基站接收機(jī)靈敏度比QPSK調(diào)制方式下的靈敏度低；當(dāng)調(diào)制方式一定時(shí)，調(diào)制到較多帶寬下的基站接收機(jī)底噪較高，靈敏度比較少帶寬下的靈敏度低。

LTE系統(tǒng)支持多種編碼調(diào)制方式與編碼速率的組合。在覆蓋區(qū)域內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用中，LTE采用AMC（Adaptive Modulation and Coding，自適應(yīng)調(diào)制編碼），以保證在覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶能夠根據(jù)無線環(huán)境的不同選擇合適的調(diào)制方式，從而成功實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)接入。