基于仿真的LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與優(yōu)化解決方案

基于仿真的LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與優(yōu)化解決方案【摘要】針對(duì)TD-LTE規(guī)劃組網(wǎng)中受限于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所帶來的問題，主要對(duì)基于仿真分析的LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與優(yōu)化解決方案綻開闡述。首先概述基于仿真的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與優(yōu)化解決方案，并介紹CrossWave射線跟蹤傳播模型以及仿真規(guī)劃工具Atoll的ACP功能；然后對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃思路、ACP仿真應(yīng)用以及特殊場景精準(zhǔn)規(guī)劃效果進(jìn)行具體描述；最終通過實(shí)際應(yīng)用案例加以分析說明，該方案為城市LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)供應(yīng)了一種新的規(guī)劃與優(yōu)化思路?！娟P(guān)鍵詞】TD-LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)ACP仿真規(guī)劃仿真優(yōu)化中圖分類號(hào)：TN929.53文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-1010(2014)-10-0014-05StructurePlanningandOptimizationSolutionsofLTENetworkBasedonSimulationCAIHou-en(ChinaMobileGroupGuangdongCo.,Ltd.,Guangzhou510623,China)[Abstract]BecauseoftheTD-LTEplanningnetworkingwhichislimitedbythenetworkstructure,thestructureplanningandoptimizationsolutionsofLTEnetworkareillustratedbasedonsimulation.FirstthestructureplanningandoptimizationsolutionsofTD-LTEnetworkareoutlinedbasedonsimulation,andCrossWaveraytracingpropagationmodelandtheACPfunctionofAtollsimulationplanningtoolareintroduced.AndthenthestructureplanningideasofLTEnetwork,ACPsimulationapplicationsandthepreciseplanningeffectsinspecialscenariosaredescribedindetail.Atlast,bytheanalysisofpracticalapplicationcases,thissolutionprovidesanewideaofplanningandoptimizationforurbanLTEnetworkconstruction.[Keywords]TD-LTEnetworkstructureACPsimulationplanningsimulationoptimization1引言隨著移動(dòng)通信的快速發(fā)展，用戶規(guī)模和需求不斷增長，為了滿意用戶的業(yè)務(wù)需求不斷進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來越大，尤其是代表著4G時(shí)代的LTE網(wǎng)絡(luò)。由于LTE系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)外干擾高度敏感，使得LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化變得特別困難，特殊是LTE規(guī)劃組網(wǎng)設(shè)計(jì)。首先，TD-LTE同頻組網(wǎng)的特性導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷越高，系統(tǒng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)影響就會(huì)更嚴(yán)峻；其次，依據(jù)2G/3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)閱歷，隨著用戶數(shù)的快速激增，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響已明顯突出，從而可以預(yù)見到TD-LTE組網(wǎng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將是網(wǎng)絡(luò)性能提升的最終限制；最終，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)里面有許多可能是高站，特殊是市區(qū)這些話務(wù)比較密集的地方重疊覆蓋過多，導(dǎo)致干擾過大，進(jìn)而導(dǎo)致SINR難以提升[1]。本文針對(duì)上述TD-LTE規(guī)劃組網(wǎng)當(dāng)中受限于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會(huì)帶來的問題，提出了基于仿真的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與優(yōu)化解決方案。2方案概述2.1仿真規(guī)劃基于仿真的LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與優(yōu)化解決方案將仿真規(guī)劃工具引入到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃過程中。LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃是LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的重中之重。其一，為保證LTE連續(xù)覆蓋，進(jìn)行同頻組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，必需以終為始，加強(qiáng)站高、方向角和下傾角規(guī)劃，保障最終的網(wǎng)絡(luò)性能；其二，為提升信噪比和邊緣速率，必需加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃，確保合理的站高、站間距限制以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)規(guī)劃，站點(diǎn)分布盡量勻稱，避開越區(qū)干擾、重疊覆蓋區(qū)過大（見圖1）。因此，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃初始階段，必需嵌入LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與優(yōu)化，組建合理的LTE網(wǎng)絡(luò)。圖1基于仿真的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃―重疊覆蓋基于仿真的LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃解決方案主要是將Atoll仿真工具引入到LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃，通過運(yùn)用高精度數(shù)字地圖和CrossWave三維射線跟蹤模型，提高LTE規(guī)劃仿真的精確性，并應(yīng)用ACP智能優(yōu)化功能，實(shí)現(xiàn)LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與優(yōu)化。2.2CrossWave射線跟蹤傳播模型及ACP功能介紹（1）CrossWave射線跟蹤傳播模型CrossWave是Atoll中一個(gè)可選的高級(jí)傳播模型，支持全部無線技術(shù)，GSM、UMTS、CDMA2000、WiMAX、LTE等，支持頻段范圍為200MHz―5GHz。CrossWave支持全部的小區(qū)類型，從微蜂窩小區(qū)、迷你蜂窩小區(qū)到宏蜂窩小區(qū)等；支持任何類型的傳播環(huán)境，密集城區(qū)、城區(qū)、郊區(qū)、鄉(xiāng)村等。利用CW測量數(shù)據(jù)，CrossWave可以進(jìn)行任何傳播環(huán)境的自動(dòng)模型校正[2]。作為高級(jí)的傳播模型，CrossWave主要模擬三種傳播現(xiàn)象：垂直衍射、水平面的導(dǎo)向傳播及山脈區(qū)域的反射傳播。所需的地理數(shù)據(jù)包括：◆DTM，ClutterClasses，DHM；◆支持Atoll的全部柵格格式；◆高精度地圖（TAB）（精度<5米，建筑高度信息或筑物矢量地圖）。CrossWave預(yù)料信號(hào)和CW信號(hào)重疊對(duì)比如圖2所示：圖2CrossWave預(yù)料信號(hào)和CW信號(hào)重疊對(duì)比（2）ACP智能優(yōu)化自動(dòng)小區(qū)規(guī)劃（ACP）模塊能夠使無線工程師運(yùn)算最佳的LTE網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，進(jìn)而提高在覆蓋和容量兩方面的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。同時(shí)，ACP也可以幫助用戶在已有的候選站點(diǎn)中，依據(jù)用戶定義的覆蓋和容量的質(zhì)量要求自動(dòng)選擇須要以什么依次開啟多少站點(diǎn)才能滿意需求[3]。對(duì)于新建LTE網(wǎng)絡(luò)或擴(kuò)容網(wǎng)絡(luò)來說，在2G/3G現(xiàn)有站點(diǎn)基礎(chǔ)上選擇LTE站址是最佳的建網(wǎng)方式，ACP能夠大大降低網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃中站點(diǎn)選擇的難度和工作量。在候選站點(diǎn)選擇的基礎(chǔ)上，ACP還能夠與計(jì)算最佳網(wǎng)絡(luò)設(shè)置一樣，使以下參數(shù)在LTE技術(shù)中會(huì)被自動(dòng)地安排[4]：◆天線高度；◆天線方向角；◆天線電子傾角；◆天線機(jī)械傾角；◆每扇區(qū)的天線模型；◆功率設(shè)置。3TD-LTE仿真規(guī)劃解決方案雖然LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與2G/3G的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃基本流程是一樣的，主要以覆蓋、容量和成本為主，但由于LTE網(wǎng)絡(luò)目前一般是采納同頻組網(wǎng)，小區(qū)之間的干擾會(huì)特別嚴(yán)峻[5]。LTE的下載速率與下行的信噪比（SINR）成直線關(guān)系，只有獲得比較高的中高端SINR比例才有可能獲得一個(gè)比較好的下載速率。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)確定了SINR，而SINR確定了LTE的網(wǎng)絡(luò)性能。因此，提升網(wǎng)絡(luò)性能必需著重LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與優(yōu)化。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃初始階段，嵌入LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與優(yōu)化，通過仿真預(yù)料，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，組建合理的LTE網(wǎng)絡(luò)?；诜抡娴腖TE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與優(yōu)化的操作流程如圖3所示?；诜抡娴木W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與優(yōu)化是以基站的高度、方向角和下傾角為重點(diǎn)，通過仿真以及ACP預(yù)料，限制基站之間的重疊覆蓋范圍和SINR性能指標(biāo)。同時(shí)，在2G/3G的利舊站點(diǎn)篩選出比較優(yōu)選的LTE站點(diǎn)，這將對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能提升起到確定性的作用。（1）高站仿真高站仿真SINR改變趨勢如圖4所示：圖4高站仿真RSRP和SINR改變趨勢隨加高基站數(shù)增加，RSRP大于-90dBm比例顯著提升，SINR大于0比例則明顯下降。同時(shí)，站點(diǎn)增加的高度越大，RSRP和SINR改變就越大。通過仿真模擬可以看到高站對(duì)網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)影響較大，過多的高站將不利于網(wǎng)絡(luò)后期擴(kuò)容。目前國內(nèi)的2G/3G網(wǎng)絡(luò)中高站還是占很大的比例，因此在LTE規(guī)劃建設(shè)階段須要嚴(yán)格限制站高。（2）近站仿真將近站規(guī)劃數(shù)量由10個(gè)減為2個(gè)，調(diào)整前后RSRP仿真預(yù)料對(duì)比，紅色圈內(nèi)的覆蓋提升較明顯，如圖5所示。針對(duì)過近站點(diǎn)實(shí)施關(guān)閉、搬遷等方式，并利用AtollACP自動(dòng)調(diào)優(yōu)功能優(yōu)化方位角和下傾角，預(yù)料覆蓋空洞進(jìn)行補(bǔ)盲，直至網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整到相對(duì)合理。4仿真規(guī)劃應(yīng)用案例分析作為TD-LTE擴(kuò)大規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)的一部分，國內(nèi)某大城市移動(dòng)持續(xù)加大網(wǎng)絡(luò)建設(shè)力度，加快建設(shè)TD-LTE體驗(yàn)網(wǎng)，打造更加暢快、穩(wěn)定、高效的優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)。依據(jù)移動(dòng)公司要求，完成了以四大主城區(qū)為主體的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與優(yōu)化覆蓋方案。本方案中，主城區(qū)室內(nèi)外面積158.13平方千米，室外面積57.29平方千米，站點(diǎn)總數(shù)709個(gè)。其中，主城區(qū)250米以下過近站數(shù)量為44個(gè)（剔除站高小于20米的站點(diǎn)），主城區(qū)50米以上高站數(shù)量為5個(gè)。4.1LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與優(yōu)化具體的操作流程基于仿真的LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與優(yōu)化的操作流程如圖6所示：圖6基于仿真的LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與優(yōu)化的操作流程LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與優(yōu)化主要分為以下三個(gè)階段：第一階段：設(shè)置調(diào)優(yōu)目標(biāo)值，利用AtollACP功能自動(dòng)調(diào)優(yōu)，包括刪除不必要的站點(diǎn)（包含部分高站和過近站）、自動(dòng)增補(bǔ)站點(diǎn)以及天線工程調(diào)整。其次階段：主要依據(jù)省公司標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)高站、過近站進(jìn)行手工調(diào)整，通過仿真分析，關(guān)閉不必要的高站/矮站或者遷移到更合理的位置，并適當(dāng)調(diào)整高度。第三階段：利用ACP功能優(yōu)化方位角和下傾角。4.2仿真預(yù)料結(jié)果對(duì)比RSRP仿真預(yù)料圖（主城區(qū)一）如圖7所示：圖7RSRP仿真預(yù)料圖（主城區(qū)一）通過對(duì)國內(nèi)某大城市主城區(qū)高站和過近站實(shí)施關(guān)閉、搬遷等，然后再依據(jù)預(yù)料結(jié)果對(duì)覆蓋空洞進(jìn)行補(bǔ)盲，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整到相對(duì)合理的狀況下，利用AtollACP自動(dòng)調(diào)優(yōu)功能優(yōu)化方位角和下傾角。通過規(guī)劃和調(diào)優(yōu)后，效果提升較大：SINR小于0比例從14.8%降低到8.67%，RSRP大于-98dBm比例從91.07%提高到96.63%。4.3仿真調(diào)優(yōu)細(xì)微環(huán)節(jié)和實(shí)例主城區(qū)有5個(gè)站點(diǎn)高度大于50米的過高站點(diǎn)。高站一般不簡單降低高度，主要通過站點(diǎn)搬遷、調(diào)整工參手段優(yōu)化和改用垂直波瓣角較窄的天線等措施進(jìn)行干擾規(guī)避。高站調(diào)優(yōu)實(shí)例（光明職校-LH）：光明職校-LH站高65米，與四周平均站間距420米，覆蓋范圍較廣。優(yōu)化前RSRP仿真狀況如圖8所示。由于站址資源重要，無法降低高度或搬遷，因此實(shí)行增大下傾角和加強(qiáng)鄰區(qū)覆蓋的手段，具體調(diào)整狀況如表1所示：表1光明職校調(diào)整狀況小區(qū)名稱經(jīng)度緯度調(diào)整方法描述調(diào)整緣由調(diào)整幅度/度光明職校-LH2113.111823.00721下傾角調(diào)整降低干擾5→8惠景二街-LH1113.110523.00326下傾角調(diào)整優(yōu)化覆蓋6→2惠景二街-LH1113.110523.00326方向角調(diào)整優(yōu)化覆蓋20→50經(jīng)調(diào)整，目標(biāo)區(qū)域在維持室外RSRP指標(biāo)（RSRP>-98dBm占比前后為100.00%）的同時(shí)提升了SINR，具體如圖9所示：圖9高站光明職校-LH調(diào)優(yōu)SINR前后對(duì)比5結(jié)束語針對(duì)LTE技術(shù)及其網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的特點(diǎn)，基于仿真分析的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃解決方案突顯LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃的重要性和前瞻性，提出了將ACP仿真引入到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃過程中，對(duì)特殊場景進(jìn)行精細(xì)化規(guī)劃，為后續(xù)LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)性能提升供應(yīng)了有力的保證；同時(shí)，所闡述的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與優(yōu)化思路以及應(yīng)用實(shí)例，對(duì)于其它城市和地區(qū)進(jìn)行TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃也是極具參考意義。參考文獻(xiàn)：[1]樓小平.大唐移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分析解決方案[Z].2013.[2]ForskChina.CrossWave_Getting_Started_393_V3[Z].2011.[3]ForskChina.AtollGettingSt