重疊覆蓋


1、原理

TD-LTE采用同頻組網,如在F頻段(1880~1920MHz),全網小區使用相同頻點,每個小區內的終端用戶都會受到來自其他小區的同頻干擾。通常把受到較多的同頻鄰區干擾影響且干擾較大的區域稱之為重疊覆蓋區域。

實際網絡測試結果表明,對於同頻組網的TD-LTE系統,重疊覆蓋問題是影響網絡性能指標的因素之一,也是TD-LTE在建設和優化階段需重點考慮的。本文通過對重疊覆蓋問題的成因來源、影響程度和解決方案的介紹,探討如何規避重疊覆蓋對網絡性能的影響

 

2.1、重疊覆蓋對網絡性能的影響

TD-LTE網絡中存在的重疊覆蓋是TD-LTE網絡建設和網絡優化面臨的主要問題之一。在重疊覆蓋影響嚴重的區域,終端用戶的吞吐量性能受到很大影響。甚至無法達到網絡建設的規划指標,極大影響用戶使用體驗。

在TD-LTE同頻網絡中,將弱於服務小區信號強度6dB以內且CRSRSRP大於-110dBm的重疊小區數目超過3個(含服務小區)的區域,作為重疊覆蓋區域考慮。

從網絡優化測試數據中統計結果表明,與未受到重疊覆蓋影響的區域相比,重疊覆蓋區域存在70%以上的性能損失,且隨着重疊覆蓋程度加深,同頻干擾造成的性能損失會進一步加大。從重疊覆蓋的影響范圍上看,不同場景所占的比例有所不同。下面通過研究重疊覆蓋影響的大小和范圍,來尋找解決重疊覆蓋問題的方法

實際網絡中的站址高度和站址距離均不同於理想蜂窩網絡,此外覆蓋范圍內的建築起伏不定,對信號的傳播影響多種多樣,重疊覆蓋問題在這種網絡中必然存在。

重疊覆蓋對TD-LTE的影響可以通過測試評估。隨着重疊覆蓋范圍的增加,終端用戶的吞吐量變化情況。

 

由上圖可知:重疊小區個數每增加一個,會導致終端用戶的CRS-SINR下降1.4~3dB,用戶的下行吞吐量下降20%~40%。由定點的測試結果可以看出,同頻網絡中的重疊覆蓋對性能影響非常嚴重,需要嚴格控制重疊覆蓋的程度和范圍。

隨着重疊覆蓋小區的逐漸增加,終端用的吞吐量和SINR迅速下降,當在網絡中重疊覆蓋影響占比過大時,會導致網絡性能無法滿足規划指標要求。

除此之外,嚴重的重疊覆蓋還會帶來TD-LTE小區間PCI的模3干擾,這種干擾會對用戶移動性造成一定影響,特別是在網絡載荷較輕時更加明顯。

2.2、重疊覆蓋問題的來源

2.2.1、網絡結構影響

不同的區域重疊覆蓋的程度存在很大差異,重疊覆蓋的影響范圍和程度與測試環境的網絡結構密切相關。理論仿真分析表明,理想網絡結構時,TD-LTE天線高度不宜過高,在站間距為400~500m時,天線掛高建議為30~35m,或與整網平均站高基本保持一致,站點分布盡量均勻。TD-LTE天線方位角盡可能120°三等分,同站兩扇區夾角不小於100°,不大於150°。天線主瓣方向無明顯阻擋,也不要與街道的走向平行;天線下傾角不宜設置過小,需要結合站高、站間距、周邊地理環境綜合考慮,且機械下傾角設置不超過10°,防止天線方向圖形狀發生畸變。在這種理想網絡結構下,重疊覆蓋所影響的區域只有1%左右。而實際網絡中的天線掛高、站間距、角度以及站址分布很難達到理想網絡結構要求,其重疊覆蓋程度會高於仿真結果,如與理想網絡環境相近的實際區域B,重疊覆蓋比例在2.3%左右。

不同區域重疊覆蓋統計

重疊小區數目

區域A覆蓋率/%

區域B覆蓋率/%

區域C覆蓋率/%

1

42.71

54.11

45.25

2

33.27

35.05

26.74

3

16.92

8.55

15.99

4

5.01

1.59

7.96

5

1.58

0.55

2.88

6

0.48

0.12

0.87

7+

0.04

0.03

0.31

網絡中的高站、過近/過遠站點的存在是重疊覆蓋的重要來源之一,如表1中的區域A和區域C,區域A和區域C超過50m的過高站比例為15%,重疊覆蓋影響范圍達到7%12%,較網絡結構相對理想的區域B所受影響更大。

2.2.2、天饋傾角影響

對於同頻TD-LTE網絡,天線俯仰角的變化會引起重疊覆蓋范圍變化。如下圖所示,天線傾角下壓時小區間的切換帶變窄,重疊覆蓋的影響范圍和強度均降低;天線傾角上調時,小區間的切換帶變寬,重疊覆蓋的影響變大,如表2。規模試驗網某區域傾角變化對性能影響的結果表明,下壓傾角時TD-LTE室外道路覆蓋性能提升7%,而上調傾角后導致15%的性能損失。

2.3、重疊覆蓋解決方案

       重疊覆蓋最重要的思路是除弱扶牆,在重疊覆蓋路段先確認一個主覆蓋小區,該小區的特征是:

1、在重疊覆蓋位置重疊覆蓋;

2、確實其他小區可以進行優化調整;

3、盡量減少頻繁切換。

然后通過下列優化手段調整其他比較的小區。

      

2.3.1、調整基站下傾角或者方位角;

       通過控制天線下傾角,可以有效的控制覆蓋方位。在實際網絡優化中,基站如果在特別高的樓宇上,就在進行重疊覆蓋優化的時候一定需要通過調整天下下傾角控制其覆蓋范圍。

       除了調整方位角以外,通過合理的調整方向角也可以解決重疊覆蓋問題。如在測試道路不需要該小區進行覆蓋,可以考慮調整方位角到其他弱覆蓋或者無覆蓋方向。但是不要因為調整一個方位角引起其他位置弱覆蓋或者重疊覆蓋問題。

       在網絡優化仿真軟件中,由於空間傳播算法的估算。調整下傾角的效果不是特別明顯,推薦在遇到重疊覆蓋問題,可以通過合理的調整方位角

2.3.2、更換站址;

       更換站址是一個效果很明顯的優化方法,但是必須考慮站址移除以后。原小區覆蓋的區域是否會產生弱覆蓋。同時站址搬遷成本比較高的方案。實施該方案需要考慮成本問題。

2.3.3、更換頻點; 

 

       更換頻點后,必須考慮原基站和周圍基站的切換問題(比如鄰區添加、異頻切換定義)、重選問題(異頻重選等級)、手機異頻檢測問題。避免因為修改頻點產生弱覆蓋、切換掉線等問題。

 


 

用戶吞吐量(50%加擾)

SINR50%加擾)

 


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