TDLTE规划仿真方法及实例.doc

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1、2011年第3-4期图1 TD-LTE总体仿真流程TD-LTE规划仿真方法及实例张 华 赵旭凇 程俊强 姜 昕 焦燕鸿张炎炎中国移动通信集团设计院有限公司1 TD-LTE规划仿真流程与TD-SCDMA相比，TD-LTE在实现技术上有很大改进，体现在如邻区干扰消除、MIMIO技术和业务调度 的引入方面。在TD-SCDMA系统中，邻区干扰消除采用 多小区联合检测和智能天线技术，没有引入MIMO技术， 业务调度不是其主要特点；在TD-LTE系统中，邻区干扰 消除采用邻区间资源协调的方法实现，引入MIMO技术， 业务调度是TD-LTE的关键技术。但就规划仿真而言，从 总体流程看，并没有太大区别，TD-

2、LTE的特有技术将被 引入到相关规划仿真模块中去。特别是蒙特卡罗模块中 的MIMO技术和业务调度功能，体现出TD-LTE的技术特 点。通过图1可以看出，TD-LTE的特有技术将在具体模 块中体现。小区边界用户频率规划用于消除邻区干扰，即 将小区内的频率资源分配为3个子区间，使得小区边界的 频率实现异频组网。过邻区间资源协调实现。规划仿真邻区干扰协调的实现原理如图2所示。（1）规划仿真的邻区干扰消除可通过三种资源划分 实现：2 TD-LTE规划仿真的邻区干扰消除同频组网可以提升频率效率，提高小区吞吐量，但需要解决邻区间同频干扰问题。在TD-LTE系统中，可通收稿日期：2011-01-0436责任

3、编辑：吴竹立 【摘 要】文章首先阐述了TD-LTE规划仿真流程，说明LTE规划仿真与CDMA的区别与联系；其次阐述TD-LTE关键技 术在规划仿真中的实现方法，包括三方面内容：邻区干扰消除、MIMO技术以及业务调度（这也是与CDMA规划仿真 的主要区别）；最后基于厦门LTE规划区域，采用三个规划工具分别进行仿真，对比并分析仿真结果。【关键词】TD-LTE 规划仿真 多天线技术 业务调度2011年第3-4期图2 邻区干扰协调原理图“TD-SCDMA网络优化与运营”专题 传输模式4：双码字闭环空分复用；传输模式5：MU- MIMO；传输模式6：RANK=1闭环空分复用；传输模式7：单流波 束赋形；

4、 传输模式8：双流波 束赋形。（2）根据前期的研 究，LTE规划仿真可以将多天线增益分两步实现：建立单端口方式下（传输模式1）SNR与MCS的对 应关系；分别建立多天线传输模式（传输模式2，传输模式4，传输模式6），相对于SNR与MCS对应的容量/SNR增 益。传输模式7（单流波束赋形）的实现方法与TD- SCDMA的规划仿真类似，利用天线文件中的方向图实现 波束赋形增益。目前传输模式8双流波束赋形的实现方法还没确 定。（3）以下为中兴CNP多天线增益的实现方式示例：第一步：单端口方式（传输模式1）与MCS承载等级 表（见图3）；第二步：多天线传输方式与容量/SNR增益对应关系 表（见图4）。

5、通过图3、4可以看出，多天线增益表需要考虑多种传 输模式，其中应该包括：传输模式2（SFBC）、传输模式4（双流MIMO）以及传输模式6（单流MIMO），并考虑在各 种端口情况下，多天线传输模式的容量/SNR增益。小区内部和边界的区域划分；小区内部和边界频率资源划分；小区内部和边界的功率资源划分。 其主要思想是保证小区间边界用户异频，且边界用户占更多下行功率，这样会降低小区边界用户的干扰，同 时提升边界用户速率。（2）邻区干扰消除模块需要输入参数及建议值如 下：路损门限：建议值为6dB，路损门限用于划分小区 边界。本小区和邻区路损差异在门限范围内的区域，定 义为边界区域。在理想蜂窝情况下，40

6、%的面积为小区边 界，60%的面积为小区内部。如果提升路损门限，小区边 界面积会相应提升；如果是在非理想蜂窝情况下，为保证40%的面积为小区边界，也需要提升该值。小区边界频率资源/小区内部频率资源：建议值为0.5，含义为边界/内部区域占用频率资源的比例。小区边界RE功率/小区内部RE功率：建议值为2dB 或者3dB，含义为边界/内部功率比例。3TD-LTE规划仿真的MIMO技术（1）在LTE系统中，多天线的传输方式有8种： 传输模式1：单码字天线端口传输，端口0； 传输模式2：单码字发射分集； 传输模式3：双码字开环空分复用（大时延CDD） 或发射分集；4TD-LTE规划仿真的业务调度TD-L

7、TE业务放弃电路交换方式，而采用全IP方式。为此，业务调度在TD-LTE系统中非常重要，会影响到业务质量和小区吞吐量。在LTE规划仿真中，业务调度是必不可少37责任编辑：吴竹立 2011年第3-4期图3单端口方式与MCS承载等级表图4多天系增益表“TD-SCDMA网络优化与运营”专题 用户当前信道的SNR； 用户历史吞吐量信息； 用户是否达到GBR保障速率。图5为LTE规划仿真业务调 度的流程图。从图5看，首先要 进行调度预处理。因为第一次调度没有历史信息，需要进行预处理，用于生成正式调度所需的历史流量和SINR。预处理的具体 方式是进行N次迭代处理，其结 果即可作为正式调度前所需的数据；然后

8、进行上/下行业务调度。上下行的调度方式相同，调度流程为：优先级排序-RB资 源分配-记录调度结果-收 敛判决。收敛判决是规划仿真的 重要组成部分，这直接决定了仿 真的准确性和可靠性。收敛准则 是由通信系统决定的，LTE系统 的规划仿真收敛是指小区上下行 平均速率变化在一定范围内，而 CDMA系统是指小区功率变化在 一定范围内。5 TD-LTE仿真示例本次仿真针对厦门LTE实验 网区域，采用Atoll、CNP以及 ANPOP三个规划工具，并对比分 析这三个规划工具的仿真结果。5.1 仿真条件（1）基站规模参与仿真的基站共90个、270个小区，规划区面积30 平方公里，平均站间距为620米，覆盖半

9、径为413米。仿 真区域见图6。的一部分功能；其地位等同于CDMA规划仿真中的功率控制。通常业务调度要考虑以下因素： 用户业务优先级；38责任编辑：吴竹立 2011年第3-4期图5 业务调度流程图6 仿真区域“TD-SCDMA网络优化与运营”专题频率配置：1/3，含义：小区边界区域占用频率资源与总频率资源比例。（7）CP模式 Normal CP。（8）特殊子帧配比 特殊子帧配比：10:2:2。（9）业务模型 单小区5个FTP用户，每个用户采用Full Buffer方式，即始终在传送数据。（10）多天线技术 采用SFBC+MIMO自适应方式。（11）调度算法 正比公平。（2）频率规划同频组网。（

10、3）时隙配比 时隙配比：2:2。（4）CFI配置 CPI表示PDCCH在单RB内占用的OFDMA符号数，可以配置为0、1、2、3。目前配置为2，即占用2个OFDMA 符号。（5）小区下行总功率 单天线功率：5w。 小区下行总功率：40w。（6）干扰协调配置 功率配置：0.5，含义：小区内部单RE功率/小区边界单RE功率比。 路损差异：6dB，含义：用于基于RSRP功率差，判断小区边界区域或内部区域。5.2 仿真结果及分析（1）RSRP RSRP仿真结果如图7、表1所示：39责任编辑：吴竹立 2011年第3-4期“TD-SCDMA网络优化与运营”专题空载条件下RS-STNR仿真结果如图9、表3所

11、示：图7 RSRP仿真结果图9 空载条件下RS-SINR仿真结果 表1 RSRP仿真结果表3 空载条件下RS-SINR仿真结果RSRP（dBm）Atoll(%)CNP（%）ANPOP（%）-inf-110 000.2RS-SINR（dB） Atoll(%)CNP（%） ANPOP（%）-110-100 11.985.592.5-100-90 31.8734.719.9-inf-5 000-90-80 36.3841.0242.1-5-0 2.3302.3-80-70 17.3715.8928.80-5 30.07012.1-70-60 2.192.385.951030.61010.8-60+i

12、nf00.050.7101519.220.112.3152010.761.6213.0注：三个规划工具的该指标差异不大，具备可比性。20+inf7.0297.9249.4（2）满载条件下RS-SINR 注：中兴认为在空载条件下，邻区不发射参考信满载条件下RS-SINRT仿真结果如图8、表2表示：号，干扰只存在白噪声，所以空载RS-SINR非常好。Atoll邻区的RS信号没有错开，导致空载下RS- SINR相对较差。（4）小区下行平均速率 小区下行平均速率仿真结果如图10、表4所示：图8 满载条件下RS-SINR仿真结果 表2 满载条件下RS-SINR仿真结果RS-SINR（dB） Atoll(

13、%)CNP（%） ANPOP（%）-inf-5 00.331.0图10 小区下行平均速率仿真结果-5-0 19.5726.6121.10-5 35.8537.5632.4表4 小区下行平均速率仿真结果51024.8922.1818.7101512.5510.1212.4小区下行平均吞吐量Atoll(%)CNP（%）ANPOP15205.072.67.8(Mbps)（%）20+inf2.080.246.50535.565.714.151021.339.1728.5注：该指标差异不大，具备可比性。101515.6646.1238.515207.657.9220.4（3）空载条件下RS-SINR 2

14、0+inf19.830.748.540责任编辑：吴竹立 2011年第3-4期“TD-SCDMA网络优化与运营”专题注：三个规划工具该指标差异较大，这主要源于调度机制的不同；从速率的分布看，研究所的ANPOP和中兴 的CNP相对合理。这体现出调度机制在LTE规划仿真的重要 性。（5）蒙特卡罗仿真结果（见表5）表6为用户上/下行速率最高位2Mbps，最低为 1Mbps，单小区10个用户的蒙特卡洛仿真结果：考 虑10:2:2的特殊子帧配比方式，下行实际吞吐量为 10.45Mbps。可见业务模型的设定对Atoll的接入成功率、 小区下/下行平均速率均有较大的影响。ANPOP结果分析ANPOP仿真结果中

15、接入成功率较低的原因既包含 公共信道覆盖失败，也包含RB资源分配不足导致。若除 去因公共信道覆盖失败导致的接入失败，接入成功率为80.9%。表5 蒙特卡罗仿真结果蒙特卡罗仿真结果并不理想，这主要是因为本次仿真输入参数取值，特别是MCS承载参数和多天线增益参 数还有待进一步研究，另外，方向角/下倾角还没有进行 细致地优化。CNP结果分析 CNP接入成功率为100%，因为有两点： 本次仿真是基于最佳服务小区分布用户，不存在覆盖差而导致接入失败。 CNP采用正比公平的调度方法，SNR差的用户随着长时间不被调度，优先级会逐步提升，参与调度。即在业 务优先级相同的条件下，不会出现因为调度机制的问题导 致

16、用户无法接入。我们认为这样的结果是正确的。Atoll结果分析 Atoll在下行中没有考虑特殊子帧下行可以传输数据的功能，导致下行平均传输速率偏低，根据目前10:2:2 的特殊子帧配比方式，下行传输的数据流量应该是： 8.36/0.75=11.15Mbps。 业务模型会影响Atoll的仿真结果。如果将单个用户模型的速率降低，同时将用户数提升；可以明显提升接入成 功率和小区上/下行平均速率；初步判断与Atoll内部的调 度机制有关。表6 单小区10用户的蒙特卡洛仿真结果张 华：工程师，硕士，现就职于中国移动通信集团设计院，目前重 点进行网络规划仿真领域的研究。赵旭凇：高级工程师，硕士，现就职于中国移动通信集团设计院，目 前重点从事TD-SCDMA/TD-LTE无线 网络规划工作。程俊强：工程师，工学博士，现就职于中国移动通信集团设计院，主 要从事TD-SCDMA、LTE网络规划与 研究工作。41责任编辑：吴竹立 统计指标Atoll接入成功率（%）92%小区下行平均速率（Mbps）7.85小区上行平均速率（Mbps）6.42【作者简介】统计指标AtollCNPANPOP接入成功率（%）85.410078.3小区下行平均速率（Mbps）8.3610.412.8小区上行平均速率（Mbps）7.2311.267.2