LTE最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)筑性能基石

在三大運(yùn)營商都部署LTE并且在相同頻譜資源的情況下，決定最終用戶體驗(yàn)差異的就是網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率，頻譜效率又在很大程度上取決于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)中高端SINR的占比，而中高端SINR的占比則主要由網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定。

LTE速率的決定性因素—SINR

仿真和實(shí)測數(shù)據(jù)都顯示：LTE的下載速率和SINR成正比，對LTE，峰值速率要求SINR能夠達(dá)到25dB以上。在一個網(wǎng)絡(luò)中，中高端的SINR占比越高，速率就越高，頻譜效率也就越高。

對于一個蜂窩無線移動網(wǎng)絡(luò)，為了保證業(yè)務(wù)服務(wù)連續(xù)性和切換的順利進(jìn)行，需要保證一定數(shù)量的鄰接小區(qū)，但同時，鄰接小區(qū)數(shù)量增加，帶來干擾的增加。所以對一個滿足基本覆蓋要求的LTE商用網(wǎng)絡(luò)來說，要提升SINR，關(guān)鍵是要嚴(yán)格控制小區(qū)間重疊覆蓋，降低相鄰小區(qū)的干擾，提升網(wǎng)絡(luò)的SINR。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定SINR

在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，小區(qū)間的重疊覆蓋程度決定了SINR，而小區(qū)間的重疊覆蓋是由網(wǎng)絡(luò)的下傾角、方位角直接影響和決定的。但下傾角和方位角的具體取值，取決于站點(diǎn)高度、站間距、站點(diǎn)類蜂窩布局即網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其決定了通過優(yōu)化方位角、下傾角所能夠獲得的最高SINR的上限，所以，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定SINR。

重疊覆蓋，會帶來導(dǎo)頻污染，嚴(yán)重時近一半?yún)^(qū)域無主導(dǎo)信號。

如果在重疊覆蓋區(qū)域共站址建設(shè)LTE網(wǎng)絡(luò)，平均小區(qū)吞吐量較規(guī)則組網(wǎng)（站點(diǎn)數(shù)與現(xiàn)網(wǎng)相同，站高均為30米，站點(diǎn)嚴(yán)格按照蜂窩布局，方位角夾角120度，下傾角合理）下降50%�？梢钥闯鼍W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定SINR，進(jìn)而影響整個網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)性能。

如何獲得最佳SINR

要獲得最佳SINR，首先要確定什么樣的方位角和下傾角能夠盡可能降低小區(qū)間的重疊覆蓋；其次要確定什么樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)才能使小區(qū)的方位角和下傾角按照小區(qū)間干擾最小的原則設(shè)置為最優(yōu)。

1、最優(yōu)傾角分析及實(shí)踐

LTE下傾角的設(shè)置，要既能夠滿足小區(qū)間干擾最小，同時還要滿足移動性能的要求。

天線垂直波瓣3dB寬度以外，天線增益急劇下降；同時，小區(qū)間的重疊覆蓋寬度要能夠滿足終端切換帶的需求，所以我們提出了最優(yōu)下傾的定義：天線上3dB的落地點(diǎn)位于切換帶邊緣，實(shí)現(xiàn)干擾和移動性能之間的最佳平衡。一旦過了切換帶邊緣，本小區(qū)對鄰小區(qū)的干擾會急劇下降，從而避免對鄰區(qū)的干擾，提升SINR。

切換帶寬度取決于車輛的平均移動速率。根據(jù)典型的LTE的切換時延和常規(guī)車速，計算出密集城區(qū)300米站間距情況下，不同站高對應(yīng)的最優(yōu)下傾角如表1。

在國內(nèi)某外場，我們選擇了9個小區(qū)的區(qū)域，按照最優(yōu)下傾的理論進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后中高端速率都有明顯提升。

2、最優(yōu)方位角

在標(biāo)準(zhǔn)蜂窩結(jié)構(gòu)中，扇區(qū)夾角都為120度，此時扇區(qū)間的重疊覆蓋最小，所以最佳方位角夾角應(yīng)該是120度。但考慮到現(xiàn)網(wǎng)的站點(diǎn)分布不可能完全符合標(biāo)準(zhǔn)蜂窩結(jié)構(gòu)，所以建議方位角夾角控制在90度以上。

3、最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要是指站點(diǎn)高度、站間距、站點(diǎn)的類蜂窩布局。

在一定站高度和站間距下按照上述最優(yōu)下傾角理論，可以計算出天線下傾角取值，當(dāng)取值不可實(shí)施時，比如要求下傾角設(shè)置為16度，但天線內(nèi)置電下傾為6度，需要設(shè)置機(jī)械下傾為10度，其已經(jīng)超出8度的限制，將產(chǎn)生波形畸變，說明此站點(diǎn)的站高過高、站間距過近或者相鄰站點(diǎn)高度相差懸殊，需要重新選址和調(diào)整站高。

站點(diǎn)的類蜂窩布局直接決定了扇區(qū)方位角，當(dāng)站點(diǎn)疏密不均，沒有按照蜂窩狀布局時，將導(dǎo)致扇區(qū)的夾角不能設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)的120度，導(dǎo)致扇區(qū)間的重疊覆蓋嚴(yán)重。

為了保證網(wǎng)絡(luò)性能，需要在規(guī)劃階段按照最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的要求，選擇合適的站點(diǎn)進(jìn)行建設(shè)，最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的建議為：站高在30~50米之間；城區(qū)站間距在300~500米之間，避免過近站點(diǎn)（站間距小于100米）；盡量蜂窩結(jié)構(gòu)分布。

助力高效精確構(gòu)建最佳網(wǎng)絡(luò)

1、自動小區(qū)規(guī)劃工具，高效精確實(shí)現(xiàn)最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)

LTE網(wǎng)絡(luò)要求對天線的方位角、下傾角實(shí)現(xiàn)精確優(yōu)化，對此中興通訊結(jié)合2GGG網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，提供了自動小區(qū)規(guī)劃工具（ACP, Auto Cell Planning），其基于工程參數(shù)、路測或規(guī)劃數(shù)據(jù)、RSRPSINR覆蓋目標(biāo)以及SINR最大化的原則，融合了最優(yōu)方位角、下傾角以及最佳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分析成果，可以直接給出基于現(xiàn)網(wǎng)2G/3G站點(diǎn)的選站建議，站點(diǎn)/站高調(diào)整意見，以及最佳方位角、下傾角、以及功率設(shè)置建議，助力運(yùn)營商高效精確地實(shí)現(xiàn)最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提供最佳網(wǎng)絡(luò)性能。

在日本T1某區(qū)域應(yīng)用ACP優(yōu)化之后，中高端SINR明顯提升，下載速率提升了50%。如圖2所示。

2、網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)，提供完整準(zhǔn)確的鄰區(qū)信息，助力提升SINR

傳統(tǒng)的終端、掃頻儀對低于服務(wù)小區(qū)10dB以上的鄰區(qū)，均存在測量不準(zhǔn)或者無法測量的問題。前面提到，LTE對SINR的要求高達(dá)25dB，意味著要提升SINR，就必須要能夠測量到和服務(wù)小區(qū)差值在25dB以內(nèi)的鄰區(qū)，這樣才能發(fā)現(xiàn)干擾源并進(jìn)行針對性的優(yōu)化，才能有效提升中高端SINR。面對此問題，中興通訊利用TDD特有的上下行時分帶來的上行路損等于下行路損的特性，開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)（NES，Network Emulation System）。

本系統(tǒng)采用移動發(fā)射機(jī)以固定功率發(fā)射模擬TD-LTE的信號，所有的基站作為接收機(jī)，可以得到每個小區(qū)到該點(diǎn)的上行路損，在已知基站發(fā)射功率時，可以反算出UE在該點(diǎn)接收到的所有高于底噪的鄰區(qū)信號，從而為優(yōu)化高性能LTE網(wǎng)絡(luò)提供了完整的數(shù)據(jù)支持。如圖1。

NES完備的鄰區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)合ACP軟件，將能夠最大化的降低小區(qū)間重疊覆蓋，提升網(wǎng)絡(luò)性能，助力運(yùn)營商構(gòu)架一張有競爭力的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

作者：中興通訊 袁海軍 鄒廣玲 來源：通信世界周刊