TD—LTE深度覆盖解决方案研究

    刘玉晖

    

    

    

    摘要：文章根据当前用户需求和基础设施条件阐述了深度覆盖的必要性以及可行性，并提出了异构网络对于解决TD-LTE深度覆盖的有效计划，论述了主要技术方案。

    关键词：异构网；深度覆盖；基站；频段

    1TD-LTE网络深度覆盖需求

    移动互联网飞速发展，高效优质的网络服务极大地刺激了广大用户的移动宽带需求，移动宽带网络用户爆发性增长，在过去的4年中，国内总体数据流量总共增长了19倍之多，用户业务处理比例也在上升。分时长期演进（Time Division Long Term Evolution，TD-LTE）网络演进过程如图1所示[1]。

    与此同时各产业以及经济发展使得高层建筑数量和建筑物密度显著提高，遮挡日益严重，这就使得基站与信号塔通信难度增大，选址问题逐渐显著。从系统覆盖角度考虑，主要是频段资源稀缺带来的问题，可用低频段选择减少，室内深度覆盖较为困难。而室外网络架构一般选择以1.8GHz及2.6GHz甚至更高的频段为主，这使得TD-LTE系统覆盖能力较弱。高速数据传输的良好运转需要较高信噪比（Signal-NoiseRatio，SINR）条件支持，这是由大量业务数据分析得来的，但是单纯利用基站以谋求达到深度覆盖实属不易，尤其难以保证较高的SINR条件[23]。

    2TD-LTE深度覆盖影响因素分析

    从以往搭建网络中得出经验，移动通信网络面临的普遍问题是覆盖深度不足。这反映到用户端则是用户设备信号时好时坏甚至出现没有信号的问题；有信号但无法完成通话；能打电话但是没有办法连接网络；信号不稳定或者网络连接不稳定。由于导致这些问题的因素较为多样，综合分析主要有以下原因。

    2.1组网频率

    F，D频段是TD-LTE组网常用选择，目前状况是更低频段的稀缺，而高频段组网会使TD-LTE面临覆盖深度不足的问题。高频段优势在于拥有足量可用带宽，天线设备等较为小巧且拥有很高的天线增益；而另一方面则是传输距离短，穿透能力差，覆盖深度不高。

    2.2覆盖环境

    由于城市建设的展开，建筑物对无线信号的阴影效应逐渐显著，信号接收强度下降明显。居民对所处环境保护意识增强也给信号基站选址增加了难度。

    23业务需要

    对于LTE网络来说是专门为用户提供高速数据传输业务的，达到良好效果需要在SINR条件下才能完成，如此才能满足不同于传统语音业务网络的要求。因此仅仅只利用基站是远远不够的，必须深度覆盖才能满足高SINR条件。

    2.4室内覆盖

    用户需求越来越高，在各种场合覆盖信号包括高耸的大楼内、商场，甚至在地铁地下室以及地下车库等，使用手机等设备的频率日益提高，回过头来看深度覆盖也正是高频段组网TD-LTE的不足之处。

    2.5对干扰敏感

    网络和技术特点决定了当前LTE系统对干扰是十分敏感的。较以往3G系统使用的码分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）技术，新技术要更复杂。4G系统采用的是正交频分多址（Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA），此项技术会处理邻近单元的同信道干扰，会对LTE网络干扰较大的原因有很多，包括站高、站间距、下倾角和方位角不合理等[4]。

    3TD-LTE深度覆盖解决方案与优化

    3.1异构网结构

    常见的异构网网络分为两种类型：水平结构、垂直结构。主要环节包括网络站点、网络充值覆盖、市场业务分布、站点间距、站点高度等。根据整体结构看也可以称其为蜂窝结构；网络构架是分层状态的即为垂直结构，也是通过网络系统的多址模式结构决定的。

    由于异构网络的特点突出，不同类型小区网络重叠部署可在同一目标区域完成。TD-LTE网络提出网络异构概念是在蜂窝状小范围内，部署若干个小区域达到覆盖目的。GSM小区分层结构与异构网络结构类似，根据部署原则在分层结构基础之上，利用OFDM的特点，对网络结构进行升级获得，所以网络同频并在不同网络层间得以部署。微小区、飞小区、皮小区、中继等方式完成室内深度覆盖网络是以异构网络为基础的，在这个宏蜂窝小区作为基础的网络覆盖内，可达到增加网络带宽和提高传输速度，提高服务质量等目的[5]。

    3.2异构网的核心技术

    规避干扰：新提出的网络异构结构中，会有来自同层和层间的干扰，这与以往传统的蜂窝结构有很大差别。来自同层的干扰较为强劲，一般会有信号发射功率的干扰和家庭演进基站（Home Evolved NodeB，HENB）干扰，而层间干扰

    影响较小属于中间部署干扰（见图2）。

    a类型的干扰没有接入到CSG的用户端，从而会被HENB信号干扰；而干扰b类型是反过来的，即网络基站连接的用户端会对HENB产生影响；另外一个类型则是用户端之间的相互影响，处于CSG小区的用户就会出现这种情况；

    最后一种属于小区非网络基站用户端的下行干扰d类型（见图3）。

    3.3异构网络的部署形态

    在目前通信行业产业链日趋成熟的情况下，国内移动通信的频段越来越紧张。面对紧张的局势，唯有采用FD频段实行大范围覆盖，加以宏蜂窝区的异构网部署来加大深度覆盖力度，这是中近期的发展规划。在众多基站中会有许多小功率，功能较低的，对于这类基站附近的区域需要采用皮小区的办法，在室内小区域内进行补偿，才能达到深度覆盖效果。当今的发展状况与规划下，异构网络建设日趋完善，在不远的未来里室内补偿以及小区域解决方案将成为必然趋势。例如针对信息数据流量密度极大的商场写字楼等，需要通过设立微基站扫除网络覆盖盲区并加强对该区域的补偿；而对于密度较小的区域，如居民小区和低端写字楼可采用飞小区方案来解决。这种多基站多層次的方法，将逐步实现深度覆盖，TD-LTE网络架构将更加完善[6]。

    4结语

    显示，在解决网络覆盖不完全方面异构网络起了重要作用，同时也有效地提升了区域内的网络容量。在用户端方面网络流畅性和业务体验更加优越。可见网络异构是解决TD-LTE深度覆盖的一种绝佳方法。但是来自同层与层间的干扰依然是有待解决的技术问题，这些问题的解决将对整体网络性能与能量损耗是一个巨大的提升，因此还需要不断地进行技术革新，并在网络部署过程中不断探索积累经验。

    [参考文献]

    [1]蓝万顺.多角度提升TD-LTE深度覆盖水平[J].通讯设计与应用，2015（11）：90-92.

    [2]刘三思，赵妍.TD-LTE网络深度覆盖解决方案探讨[J].电信工程技术与标准化，2013（9）：26-30.

    [3]李勇.TD-LTE网络深度覆盖解决方案[J].信息通讯，2015（10）：190-191.

    [4]徐德平.TD-LTE深度覆盖解决方案研究[J].互联网天地，2013（12）：58-62.

    [5]陈伟杰.TD-LTE深度覆盖解决方案[J].中国新通信，2016（14）：52-53.

    [6]李通.TD-LTE深度覆盖方案[J].电信工程技术与标准化，2012（7）：6-10.