高速场景下TD—LTE组网方式优化研究.doc

高速场景下TD—LTE组网方式优化研究.doc1 高速场景下 TD— LTE 组网方式优化研究【摘要】移动无线网络在高速场景下会产生多普勒频移,对通信质量造成较大的影响。为最大程度地降低多普勒效应对网络性能的影响,提出了新的 LTE 组网方式, 主要从参数研究、覆盖研究、组网研究等三个层面进行分析, 通过方位角预检、俯仰角渐进优化等手段提升高速移动场景下 TD-LTE 网络的性能。实验证明,该方法能明显提升终端用户的业务体验。【关键词】 TD-LTE 高速场景多普勒频移下载速率 1 引言高速场景下, 多普勒效应明显, 由此引起的选择性衰弱及频率漂移对通信质量造成较大的影响。研究这种场景下的组网方式, 以及最大程度地降低多普勒效应对网络性能的影响是个难题。本文通过创新 LTE 组网方式, 有效降低了无线信号穿透车体或树林等障碍物时产生的穿透损耗及阴影衰落所带来的影响。通过实际测试证明, 该覆盖方案大幅提高了网络速率, 减少了网络延时,证明了 TD-LTE 在高速公路上覆盖的可行性,为用户带来了全新业务体验。 2 高速移动场景难点分析高速公路作为一种比较特殊的场景,其 LTE 组网方式, 受到越来越多的关注。跟普通场景相比,高速移动场景下的移动网络覆盖存在难点,其 2 中主要包括: (1 )多普勒频移多普勒频移是由终端和基站之间相对运动造成的, 高速场景下这种效应尤其明显。多普勒频移导致 UE 接收信号和 eNodeB 发送信号之间存在一个频率偏差,频率偏差会导致 UE 接收数据符号出现相位旋转,进而影响到数据解调的准确性。由于相位校准算法的相位补偿能力有限, 无法从根本上解决多普勒频偏的影响,必然对通信链路质量造成负面影响。(2 )移动性管理高速公路等高速移动场景与普通场景相比, 在每个小区覆盖范围内停留的时间非常短,由于链路质量的恶化,终端用户的小区驻留、接入、重选和切换等通信过程所需的测量和信令交互的时间会更长, 而采用常规的宏蜂窝小区覆盖主要考虑的是中低速场景, 时延较大的重选、切换和接入等流程很可能无法在单个基站站点覆盖范围内全部完成; 同时频繁的切换还会导致用户体验变差,切换掉话的可能性变大。高速移动场景下无线网络覆盖必然需要结合上述特点进行规划和设计,最大程度地保证终端用户的业务需求,提升用户体验。 3 高速移动场景组网方式研究 线性插值算法 3 当多普勒效应达到一定程度时,将会致使一个 OFDM 符号时间内的监测信道产生畸变,诸如正弦信号的扭曲。这种信道变化通常会破坏 OFD M 子载波间的正交性, 从而导致子载波间干扰( ICI )。另外, 一旦发射机和接收机之间出现频率偏移,在接收端将无法得到整数倍的正弦信号循环, 最终也会导致不同频率的正弦信号失去正交性。采用 preamble 格式 0~3 时, 根据 PRACH 前导信号频偏?fRA=1/TSEQ= ( TSEQ 为随机接入前导码 preamble 的序列长度), 可知目前 LTE 系统本身可以克服小于 的频偏。不同 preamble 格式的序列长度、子载波间隔以及理论可支持的最大覆盖距离比较如表 1 所示: 表1 不同 preamble 格式的比较 preamble 格式 preamble 发射窗口 TCP/Ts TSEQ/Ts TGAP/Ts 小区最大覆盖距离/km Δ fRA/kHz #01 个子帧 3 168 24 576 2 976 25 #12 个子帧 21 024 24 576 15 840 75 #22 个子帧 6 240 49 152 6 048 25 #33 个子帧 21 024 49 152 21 984 25 #4 特殊子帧( UpPTS ) 448 4 096 288 25 4 为了抑制多普勒频移, LTE 扩大规模试验中青岛区域上海贝尔的 TD-LTE 的系统设计采用了诸如线性插值算法等多种方式来补偿频偏, 从而保证高速状态下 LTE 性能的稳定性。目前 D 频段在 120km/h 的理论最大频偏大约为 290Hz ,即使两倍频偏也不超过 600Hz ,从 LTE 系统设计角度而言, 可以忽略该频偏的影响, 意即可以应对 120km/h 时速的高速移动环境。 组网模式创新 LTE 网络的性能主要受到资源调配和 SINR 的影响, 因此从资源和提升 SINR 角度考虑组网模式,体现在以下两个方面: (1 )异频组网获得更高 SINR *** TD-LTE 4G 网络 D 频段目前共有 50M 。为了使速率最大化, 一个频点使用 20M 带宽,2 个频点占用中间 40M 带宽,D1 频点频点号 37900 , D2