重叠覆盖对TD-LTE网络性能的影响研究

电信工程技术与标准化　重叠覆盖对ＴＤ—ＬＴＥ网络性能的影响研究　陶琳，李春明，岳军，孙琛，武琳栋　（中国移动通信集团设计院有限公司，北京１　０００８０）　摘　要　影，ＮＴＤ—ＬＴＥＮｊ络性能的因素众多，主要研究重叠覆盖对ＴＤ－ＬＴＥＮｊ络性能的影响，结合扫频数据与路测数　据，能够定量地给出重叠覆盖对路￣ｇＳＩＮＲ与下载速率的影响关系，进而为下一步的ＴＤ—ＬＴＥ网络优化工作提　供相关依据。　关键词重叠覆盖；路ＮＯＳＩＮＲ；路测下载速率；关联分析；栅格；网络优化　中图分类号ＴＮ９２９．５　文献标识码Ａ　文章编号１００８—５５９９（２０１４）１０—００２５—０４　１　引言　相比２Ｇ／３Ｇ网络，ＴＤ—ＬＴＥ网络特有的ＯＦＤＭ、　ＭＩＭＯ技术能够提供更高的带宽与更优的用户体验。为　了提高频率资源利用率，现阶段ＴＤ—ＬＴＥ网络建设大　多采用同频组网方式，这样就增加了小区间干扰，对边　缘用户的体验造成影响，ＴＤ－ＬＴＥ技术本身有多种关键　技术抑制小区间干扰，与ＧＳＭ和ＴＤ—ＳＣＤＭＡ网络相　２重叠覆盖定义　重叠覆盖度主要反映某段道路有多少小区信号在这　里重叠覆盖。重叠覆盖度越高，越容易造成越区覆盖、　交叉覆盖等现象，构成潜在的干扰。针对ＴＤ—ＬＴＥ网　络，重叠覆盖的定义为道路扫频低于最强信号电平６　ｄＢ　（包括最强信号）的强信号数。具体方法是通过道路扫频，　统计扫频数据上报的每个采样点的重叠覆盖，并能进行　渲染呈现。使用覆盖优化工具ＡＳＰＳ软件分析的某区域　比，ＴＤ－ＬＴＥ优化中一些主要抗干扰技术由系统侧完成，　而不需要大量动态的频率和扰码规划及优化，设备系统　道路重叠覆盖渲染统计图，如图１所示。　侧通过天线模式自适应、小区间干扰协调、天线赋形增　益、频间调度等多种抗干扰手段提升网络性能。因此　３　ＴＤ－ＬＴＥ网络性能的评价体系　ＴＤ—ＬＴＥ网络性能由多个维度多项指标来综合评　价。ＴＤ—ＬＴＥ网络性能包括数据业务与话音业务的性能，　其中数据业务通过接通率、接入时延、掉线率、下载速　ＴＤ－ＬＴＥ网络优化工作主要是如何定位干扰来源，分析　干扰原因。重叠覆盖高会造成干扰，成为网络优化的共　识，但缺少数据上的定量分析。本文便是针对可能引起　干扰的重叠覆盖来定量的分析其对网络性能的影响。　率等来评价；话音业务则主要由寻呼成功率、呼叫时延、　收稿日期：２０１　４－０７—５０　・２０１４年第１０期・　２５　源分布；（３）网络负荷，过多的并发用户会降低用户的　调度次数和分配ＰＲＢ数量，下载速率也会降低。统计　下载速率主要是统计应用层平均下载速率，计算方式：　应用层下载速率＝应用层总下载量／下载总时长。　４重叠覆盖对ＴＤ－ＬＴＥ网络性能的影响分析　４．１原理介绍　高重叠覆盖会带来高概率的干扰，影响ＳＩＮＲ，进　而影响下载速率。ＳＩＮＲ一般计算方式为ＳＩＮＲ＝有用信　图１　重叠覆盖度渲染统计图　号功率／（噪声功率＋干扰信号功率），当重叠覆盖度　越高时，干扰信号功率增加的几率就越大，而有用信号　接通率等来评价，由于现阶段ＴＤ－ＬＴＥ网络以承载数　功率与噪声功率不变，这样就会导致ＳＩＮＲ值降低，从　而影响ＵＥ上报的ＣＱＩ值，影响ＭＣＳ等级的选择，进　而影响下载速率。重叠覆盖越高，ＳＩＮＲ值越低，下载　速率越低。图２是某个路段的重叠覆盖度与ＳＩＮＲ、下　载速率的渲染图与统计结果。　据业务为主，下面分别介绍影响数据业务性能的两个重　要指标：ＳＩＮＲ与下载速率，这两项指标主要通过路测　数据来统计。　３．１　ＳＩＮＲ定义　本文讨论的路测ＳＩＮＲ主要为下行ＳＩＮＲ，下行　ＳＩＮＲ反映了全网级或小区级下行信道的干扰情况，直接　影响系统对ＵＥ的资源调度。下行ＳＩＮＲ决定了ＵＥ下　载的ＭＣＳ等级和调度的ＰＲＢ数，进而决定了传输块的　大小，直接影响下载速率。下行ＳＩＮＲ统计的是ＰＤＳＣＨ　信道参考信号的ＳＩＮＲ，３ＧＰＰ没有给出具体计算方式，　一般认为是ＰＤＳＣＨ信道参考信号功率与噪声干扰功率　的比值，影响ＳＩＮＲ的因素主要有弱覆盖、重叠覆盖、　移动性问题等，本文主要分析重叠覆盖对ＳＩＮＲ的影响。　３．２下载速率定义　下载速率是ＴＤ－ＬＴＥ网络性能的主要指标，反映　ＴＤ～ＬＴＥ系统上／下行的传输性能。影响下载速率的　因素很多，主要分为３个方面：（１）网络资源配置，包　由图２可知，该路段为一个高重叠覆盖路段（平均　重叠覆盖度≥４）、低ＳＩＮＲ（ＳＩＮＲ＜０）、低下载速率路　段（下载速率＜４　Ｍｂｉｔ／ｓ），在这一路段里没有主控小区，　括特殊子帧的配置和上下行时隙配置，下行控制信道中　ＰＤＳＣＨ占用的符号位和ＳＩＢ消息的开销等，网络配置　决定了系统能够提供给用户的最大ＰＲＢ资源数量；（２）　网络干扰，网络干扰决定了下行的ＳＩＮＲ和ＣＱＩ反馈，　ＣＱＩ反馈又决定编码方式和调度给用户的ＰＲＢ频域资　且覆盖信号过多，导致干扰较大，造成平均ＳＩＮＲ值较低，　下载速率偏低。　４。２数据源选择　在网络结构评估和优化中，可用的分析数据源很多，　主要包括路测数据、扫频数据等，每种数据有其自身的　～ＥＹＷＯＲＫ　ＰＬＡＮＮｌＮＧ　ＡＮＤ　ＯＰＹ｛Ｍ｜Ｚ｜ＮＧ　ＦＯＲＵＭ　优势与缺点，比如路测数据能够反映接通率、接入时延、　掉线率、下载速率等情况，能够解析空口层三信令，但　在覆盖呈现方面受邻区关系、切换参数、功率控制的影　以栅格为单位做栅格重叠覆盖度与ＳＩＮＲ的散点分布图，　如３所示。　ｌ６重叠覆盖度　・　响，不能全面的反映小区信号情况；扫频数据不反映通　话情况，不解析层三信令，能够真实反映扫频信号的覆　盖情况，不受参数、邻区影响，但无法进行下载速率等　与用户体验相关的指标统计。　１４　ｌ２・　结合上述优化数据源特点，本文中重叠覆盖度的统　计采用扫频数据，ＳＩＮＲ与下载速率的统计采用路测数　据，通过结合扫频数据与路测数据来定量地分析重叠覆　盖度对ＳＩＮＲ与下载速率的影响。　４．３基于栅格的关联分析法　ｌ０　。　ｌ０　ｊ０　３０　４０　ＳＩＮＲ　５１３　由于扫频数据由扫频仪上报，路测数据由路测终端　上报，且两者都是基于采样点的周期性上报，即使同车　测试，也难以保证两者在采样点级别经纬度上的精准重　合，因此很难以采样点为单位来进行道路重叠覆盖度与　按照重叠覆盖度的值汇总其对应栅格数、平均　ＳＩＮＲ，并做重叠覆盖度与平均ＳＩＮＲ、最大ＳＩＮＲ估计　值的关系趋势图，如图４所示。　其中，最大ＳＩＮＲ估计值统计如下，当９５％的样本　点ＳＩＮＲ值低于某一值时，认为该值为最大ＳＩＮＲ估计　值。从图４可以看出，重叠覆盖对ＳＩＮＲ的影响非常明显，　路测ＳＩＮＲ、下载速率的横向对比分析。　基于上述原因，本文采用一种基于栅格的关联分析　法，首先将扫频数据与路测数据进行栅格归一化，以栅　格为单位进行道路重叠覆盖度与路测ＳＩＮＲ、下载速率　的横向对比分析。　所谓栅格在地理上是一个东西、南北各跨越一定距　．　６　ｄＢ范围内的重叠信号数越多，其平均ＳＩＮＲ值与最大　ＳＩＮＲ估计值越低，在重叠覆盖度为ｌ的情况下，平均　ＳＩＮＲ为ｌ２．７８　ｄＢ，每增加一个重叠覆盖小区，ＳＩＮＲ下　降４０％以上，在重叠覆盖为４时，ＳＩＮＲ下降为２．１　ｄＢ。　４．５重叠覆盖对下载速率影响的定量分析　离的方形区域。可以基于横轴墨卡托投影的军事栅格参　考系（ＭＧＲＳ，Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ｇｒｉｄ　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）来划　同样采用上面的统计方法与统计样本，以栅格为单位　分栅格区域，这样每个栅格都是边长固定的　正方形区域，且根据采样点的经纬度，就能　知道其对应的栅格，对属于同一栅格的采样　点的测量信息进行平均汇总，就能得到以栅　格为单位的测量上报信息。由于栅格在地理　区域上的唯一性，就能方便地以栅格为单位　开展对比分析。下面以某ＴＤ－ＬＴＥ使用区　域的扫频数据与路测数据为例，具体分析重　重叠　栅格　平均　最大　平均Ｓ：　覆盖度　数　ｓＩＮＲ　ＳＩＮＲ　估计　１４．００－　ｌ　１　ｌ　ｌ　ｌ３　２２３　Ｉ２．７８　２５．２Ｏ　ｌ２．００　ｌ０．００－　６　８４７　７．６８　ｌ６．ｏ２　８．００－　３６０８　４．７９　ｌ３．２５　６．００－　ｌ　９７７　２．１０　ｌＯ．１９　１７　７．７７　４．００－　ｌ　７４３　０．２．００・　～０．００　盖度　１　ｌ　３２８　－１．３４　４．０３　２．ｌ　２　３。４’５＼　：：。８　０ｏ・　－３４一　叠覆盖对ＳＩＮＲ与下载速率的影响。　４．４重叠覆盖对ＳＩＮＲ影响的定量分析　ｌ５４　－－１．７４　１．３４　４．０ｏ一　３．３８　Ｉ　６１　－３．３８　－－１．４２　一６．００．　通过将扫频数据与路测数据栅格化，　做栅格重叠覆盖度与下载速率的散点分布图，如图５所示。　ｌ６重叠覆盖度　ｌ４－　速率的影响非常明显，６　ｄＢ范围内的重叠信号数越多，　其下载速率越低，在重叠覆盖度为１的情况下，平均下　载速率为２７．８２　Ｍｂｉｔ／ｓ，每增加一个重叠覆盖小区，平　均下载速率下降２０％以上，在重叠覆盖为４时，平均下　载速率降为１４．６１　Ｍｂｉｔ／ｓ。　由上述分析可知，重叠覆盖的确影响着ＳＩＮＲ与下　载速率，高重叠覆盖更容易带来低ＳＩＮＲ、低下载速率　等影响用户感知的现象，因此在ＴＤ—ＬＴＥ网络优化中，　下载速率　０　Ｏ　２００００　４００００　６００００　１２００００　如何控制重叠覆盖成为一项重要的工作内容。　图５　童叠羰盖　与下载迂军敞点分布图　５结束语　ＴＤ—ＬＴＥ网络的结构评估与优化是提升ＴＤ－ＬＴＥ　网络质量的重要手段，随着ＴＤ－ＬＴＥ网络的大规模建　设，后续的网络优化也逐步开展实施，由于ＴＤ—ＬＴＥ　网络技术新颖，其网络结构评估与优化处于不断完善的　过程中，相关理论与方法也需要不断的探索与研究。本　按照重叠覆盖度的值计算平均下载速率，并做重叠　覆盖度与平均下载速率（单位Ｍｂｉｔ／ｓ）、最大下载速率　估计值的关系趋势图，如图６所示。　其中最大下载速率估计值统计与ＳＩＮＲ相同，当　９５％的样本点下载速率低于某一值时，认为该值为最大　下载速率估计值。从图６中可以看出，重叠覆盖对下载　燕叠　撼格　平均　最大下　下载　载速率　３０．００　文提供一种多类型数据的关联分析法，通　过多数据的关联分析，深入研究重叠覆盖　覆盖，＿３４５６ｌ　度ｌ　６３数２８９７０４　３２遥ｌ９７４１．率８３６２５　ｌ４３ｌ估５２０９Ｉ计。．８４９５６　１２ｌ１０５．ｏ０　一　７　８　ｌ５４　５１　８．４５　５．３８　１６．４３　９．４７　对网络性能的影响分析，为ＴＤ－ＬＴＥ网络　优化工作提供了一个很好的理论支撑。　参考文献　峦　’　【Ｉ］高峰，高泽华，封雷，等．ＴＤ—ＬＴＥ技术标准　与实践【Ｍ】．北京：人民邮电出版社，２０１１．　［２１肖清华，汪丁鼎，许光斌，等．ＴＤ＿ＩＬＴＥ网络规划　设计与优化『Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２０１　５．　ｌ　２　３　４　５　６　７　图６重叠覆盖度与平均下载速率影响关系图　ＴＡＯ　Ｌｉｎ，ＬＩ　Ｃｈｕｎ－ｍｉｎｇ，ＹＵＥ　Ｊｕｎ，ＳＵＮ　Ｃｈｅｎ，ＷＵ　Ｌｉｎ—ｄｏｎｇ　（Ｃｈｉｎａ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｇｒｏｕｐ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｍａｎｙ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｅｆｆｅｃｔ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ＴＤ－ＬＴＥ　ｎｅｔｗｏｒｋ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｉｎｌｙ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒｌａｙ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ＴＤ－ＬＴＥ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｓｃａｎ　ｄａｔａ　ａｎｄ　ｄｒｉｖｅｒ　ｔｅｓｔ　ｄａｔａ，ｗｅ　ｃａｎ　ｇｅｔ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｏｖｅｒｌａｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ＳＩＮＲ　ａｎｄ　ｄｏｗｎｌｏａｄ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｄｒｉｖｅｒ　ｔｅｓｔ　ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ａ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｗｏｒｋ　ｏｆ　ＬＴＥ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ｏｖｅｒｌａｐ；ＳＩＮＲ　ｏｆ　ｄｒｉｖｅｒ　ｔｅｓｔ；ｄｏｗｎｌｏａｄ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｄｒｉｖｅｒ　ｔｅｓｔ；ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ；ｇｒｉｄ；ｎｅｔｗｏｒｋ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　・２０１４年第１Ｏ期