基于TD-SCDMA網絡的TD-LTE網絡參數設置研究

俞興明

（蘇州市職業大學電子信息工程學院，江蘇 蘇州 215104）

1 引言

為了給大眾提供高速的移動互聯網服務，工信部在2013年底給三大電信運營商發放了TD-LTE（準4G）移動通信網絡的運營牌照。TD-SCDMA與TDLTE這2種制式的移動通信系統有一些類似之處[1]：一是都是時分雙工（TDD）方式；二是TD-LTE常采用的F頻段（1 880—1 920MHz）與TD-SCDMA常用的A頻段（2 010—2 025MHz）頻率接近，信號傳播特性差異很??；三是都使用小間距的智能天線和波束賦形技術。TD-SCDMA網絡已經過幾年的建設和優化，工程人員積累了很多網絡設置和優化經驗，因此完全可以借鑒TD-SCDMA網絡來對TD-LTE網絡進行規劃設置及優化。

另一方面，為了快速布設TD-LTE網絡，在一般城區及廣大的農村地區通常直接采用從TD-SCDMA升級、TD-LTE與TD-SCDMA共站共天饋的方式建設TDLTE基站。只有在建筑物和人口密集的中心城區，TDLTE才使用D頻段（2 500—2 690MHz）。由于D頻段的頻率更高，傳輸損耗和穿透損耗更大，與F頻段傳播特性有很大的差異。本文將主要討論TD-LTE在F頻段借鑒TD-SCDMA網絡的規劃及優化經驗。

2 規劃及優化參數借鑒

2.1 發射功率借鑒

借鑒TD-SCDMA發射功率的目的是為了滿足TDLTE對小區信號覆蓋的要求。特別是在TD-LTE與TDSCDMA共站且數量配比為1:1的情況下，理想的目標是TD-LTE與TD-SCDMA小區相互重疊且同邊界。衡量TD-SCDMA系統信號覆蓋的指標是PCCPCH的信號碼功率（PCCPCH_RSCP），而衡量TD-LTE信號覆蓋的是RSRP（Reference Signal Receiving Power，參考信號接收功率）。但由于兩系統工作原理、信號時頻方式等的不同，兩者的數值和意義也不同，因此不能取等同的數值[2]。

由于TD-SCDMA的PCCPCH只占TS0時隙中的2個碼道，因此PCCPCH_RSCP功率為：

而TD-LTE的RS（Reference Signal，參考信號）只嵌入在PRB（Physical Resource Block，物理資源塊）中的部分載波的部分符號時刻，因此下行參考信號功率為：

其中，N 是RB（Resource Block，資源塊）個數；12是1個RB內的子載波個數。

由式（1）和（2）可得：

換算成dBm可得：

由于TD-SCDMA和TD-LTE采用頻段不同，傳播損耗差異為0.87dB[3]，故TD-SCDMA和TD-LTE理論電平差值為：18.75+0.87=19.62dB。因為LTE是同頻組網，為了防止小區邊緣處的干擾，所以TD-LTE CRS發射功率相對于與之共站的TD-SCDMA PCCPCH雙碼道發射功率應設置成小15dBm至20dBm。

若TD-SCDMA采用A頻段在密集城區邊緣場強為PCCPCH RSCP≥-90dBm，PCCPCH雙碼道功率配置為33dBm，則TD-SCDMA允許的最大路損為33- (-90)=123dB。實際路測統計各頻段路徑最大允許路徑損耗（MAPL）對比如下：

（1）D頻段（2 600MHz）：126.14dB；

（2）A頻段（2 100MHz）：123.00dB；

（3）F頻段（1 900MHz）：121.53dB。

TD-LTE 空載下邊緣速率滿足1M/256k 計算，8T8R下鏈路預算允許上行最大路徑損耗為124.97dB，因此D頻段上行覆蓋略為受限。若TD-LTE邊緣場強要求為RSRP≥-110dBm，則D頻段的RS發射功率配置至少需要126.14-110=16.14dBm，F頻段的RS發射功率配置至少為121.53-110=11.53dBm。

按照中國移動規范要求，T D-LTE 下行1 Mbps的吞吐量。 下行鏈路受限RS 信號， F 頻段其MAPL=121.50dB，F頻段覆蓋距離401m；D頻段其MAPL=12 6. r d B，D 頻段覆蓋距離367m。上行吞吐量要求256 kbps下，受限PUSCH 信道，其MAPL=124.97dB，D頻段覆蓋距離432m，F頻段覆蓋距離472m。TD-SCDMA下行受限于PDCCH信道，其MAPL=123.00dB，A頻段覆蓋距離373m；上行受限CS64k業務，其MAPL=119.59dB，A頻段覆蓋距離327m?？傮w而言，TD-LTE覆蓋能力略優于TDSCDMA，TD-LTE與TD-SCDMA共站共天饋可保證同覆蓋。

當TD-LTE與TD-SCDMA共站共RRU（Radio Remote Unit，射頻拉遠單元）但不共天饋，且RRU功率不受限時，兩者發射功率可獨立設置；當RRU總功率受限時，需分配好兩者之間的功率比例關系，確保兩個網的覆蓋效果。

中國移動在廣州測試所得的繼承TD-SCDMA功率與TD-LTE功率獨立配置后的網絡性能對比如表1所示。由此可見，直接繼承TD-SCDMA功率相比較獨立配置，SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio，信干噪比）和速率均有所下降，其中平均速率下降16.5%。

表1 繼承TD-SCDMA功率與TD-LTE功率獨立配置后的網絡性能對比

對于TD-LTE與TD-SCDMA共用RRU及共天饋的情況，FA寬頻功放，當TD-SCDMA載波功率配置過高且載波數配置較多時，可能會出現預留給TD-LTE功率不足40W的問題，解決措施是進一步核查并控制TDSCDMA載波功率設置在合理的范圍；TD-LTE按較大功率（如CRS單Port 15.2dBm）進行初始配置，再參考TD-SCDMA功率配置趨勢進一步優化。

2.2 切換參數借鑒

切換的目的是為了使處于業務狀態下的終端在不同服務小區之間移動時能保持業務的連續性，也是移動通信系統有別于其它無線系統的主要特征。切換參數設置和優化的目標在于減少切換掉線率，同時要減少系統的信令負擔。

TD-LTE與TD-SCDMA的切換觸發機制類似，都是基于UE測量事件上報的切換觸發。但由于TDSCDMA是控制信道異頻組網，而TD-LTE一般是同頻組網；TD-SCDMA是接力切換，而TD-LTE是硬切換，所以兩系統的切換參數也應設置得不同[4]。

切換參數設置主要有事件上報遲滯范圍（Hysterisis）和事件上報延時（Time To Trigger）。由于TD-LTE主要是同頻組網，使得小區邊緣同頻干擾嚴重，SINR較差導致業務性能下降，因此TD-LTE切換參數Time To Trigger不宜配置得比TD-SCDMA的大，過大則切換太遲導致業務速率迅速惡化[5]。

TD-SCDMA一般配置為640ms和1 280ms，相應的TD-LTE系統小區建議配置為320ms至640ms。Hysterisis參數可借鑒TD-SCDMA系統設置為3dB不變。廣州T D-LT E 網絡測得的切換參數繼承T DSCDMA與獨立設置時 切換的性能對比如表2所示：

表2 TD-LTE繼承TD-SCDMA切換參數與獨立設置時的性能對比

2.3 鄰區參數借鑒

當TD-LTE與TD-SCDMA共站比例達到1:1時，在前述功率參數設置借鑒的基礎上，TD-LTE的鄰區關系能基本地繼承TD-SCDMA的鄰區關系。但在實際網絡中，兩個網的共站比例不理想，有的街區可能只有TD-SCDMA基站而無TD-LTE，此時如果TD-LTE仍舊照搬TD-SCDMA的鄰區參數配置，則會出現TD-LTE鄰區漏配的情況，使得網絡初期出現業務情況惡化。在這種情況下，要么修改使得增加相應TD-LTE覆蓋小區的RSRP的功率或調整相應TD-LTE覆蓋小區天線仰角，要么建議網管開啟自組織網絡（SON）功能，通過X2接口實現鄰區自動添加。前期測試結果顯示，通過采用自動鄰區（ANR）技術，70%漏配鄰區可重新添加到鄰區列表中[6]。

2.4 時隙配置借鑒

TD-LTE與TD-SCDMA都是TDD制式，前者普遍工作于F頻段，后者普遍工作于A頻段，兩頻段臨近，非常容易形成系統間干擾，特別是兩系統之間的交叉時隙干擾。

為了避免交叉時隙干擾，有2個要求：一是TDSCDMA的GP落在TD-LTE的GP時間段內；二是要求兩系統的上下行時隙第二轉換點對齊，即兩個系統同時發射和接收[7]。

圖1是TD-LTE與TD-SCDMA系統免交叉時隙干擾的一種配置。為了兩系統的上下行時隙第二轉換點對齊，TD-LTE系統的幀比TD-SCDMA有一定的提前量，在圖1例子中，TD-SCDMA系統為2:4，TD-LTE的上下行時隙比為2:6，特殊子幀一般設置為3:9:2。為了提升TD-LTE系統的容量，其特殊子幀中DW:GP:UP可以選擇不同的定義為9:3:2[8]。

2.5 D頻段參數的借鑒

F頻段的室內外綜合覆蓋效果要強于D頻段（2 500—2 690MHz），特別是室內場景中，隨著覆蓋深度的增加，F頻段的信號強度明顯優于D頻段，在室外覆蓋能力拉遠場景中，F頻段比D頻段高3dB至5dB，室內穿透能力測試F頻段比D頻段高5dB至8dB[9]。但F頻段頻率資源有限，容量不足，而D頻段資源豐富，適合容量組網；同時，D頻段干擾較少，適合在某些地區插花組網降低干擾，這必須在網絡建設伊始就考慮F/D聯合組網的問題。

為了增加TD-LTE在密集城區的容量、改善大樓室內覆蓋，TD-LTE組網也正采用F/D混合組網技術。在D頻段規劃仿真時必須預留充足的穿透損耗，但穿透損耗預留值的增加使得室外覆蓋重疊度也隨之增加，網絡質量呈下降趨勢。例如，室外小區半徑覆蓋能力為900m，若要覆蓋室內，仿真發現每多留1dB的穿透損耗，小區規劃半徑就縮小40m至50m，對應站間距縮小70m至80m，帶來的室外重疊就更嚴重。穿透損耗預留過大時，超過15dB后站間距與小區半徑之比（D/R）過小，將導致干擾的急劇增加和速率的快速下降，建議規劃時穿透損耗預留不要超過20dB?？傊?，由于D頻段與A頻段頻率差距較大，采用D頻段的TD-LTE系統的小區規劃在功率參數、鄰區參數和切換參數的設置是不能借鑒TD-SCDMA系統的。

D頻段信號在不同穿透損耗時TD-LTE小區性能仿真結果對比如表3所示：

表3 D頻段信號在不同穿透損耗時TD-LTE小區性能仿真結果對比

3 結論

由于工作于F頻段的TD-LTE系統與工作于A頻段的TD-SCDMA系統的工作頻率差距很小，且均采用智能天線和波束賦形等技術，因此TD-LTE系統在網絡規劃和優化時的功率參數、鄰區配置、切換參數等方面均可借鑒TD-SCDMA系統的設置，工程實測統計證明能取得比參數獨立設置稍差的效果。

但在密集城區TD-LTE系統采用D頻段組網時，由于D頻段與A頻段差距較大，電波傳播特性差別很大，故不能借鑒TD-SCDMA系統的參數設置。特別是由于D頻段的穿透損耗高，在顧及室內覆蓋時室外宏站的站間距與小區半徑之比縮小，小區重疊度增加，導致干擾急劇增加、邊緣速率急劇下降，所以TD-LTE工作在D頻段時要顧及室外和室內覆蓋的平衡，并應盡量采用室分技術來解決室內覆蓋問題。

圖1 TD-LTE與TD-SCDMA免交叉時隙干擾的配置

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