LTE F/D/E多频段混合组网策略的应用
作者:张晨 陆清清单位:中国移动通信集团浙江有限公司杭州分公司来源:《移动通信》2015年第8期发布时间:2015-05-12



【摘要】随着4G网络用户规模的不断发展,局部网络热点区域呈现,为保证容量需求、确保4G用户感知,需采用F/D/E多频段组网实现LTE网络容量的提升。通过详细阐述近期进行的F/D/E组网策略研究工作情况以及应用效果,为如何做好LTE频率资源的合理使用提供参考。

【关键词】长期演进    多频段    组网策略

doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2015.08.000      中图分类号:TN929.5      文献标识码:A      文章编号:1006-1010(2015)08-0000-00

引用格式:张晨,陆清清. LTE F/D/E多频段混合组网策略的应用[J]. 移动通信, 2015,39(8): 00-00.

 

1   引言

随着4G网络用户规模的不断发展,LTE网络已出现局部热点区域。以杭州为例,截止20146月底,杭州4G换卡用户已达到100万,忙时同时激活用户数为25万,即使单用户以1Mbps速率保障,单频点的F频段覆盖也无法保证这些用户密集区域的容量需求,需要D频段覆盖实现容量提升。基于现有频率的分配方案下,采用F/D/E多频段混合组网,在提升网络容量的同时,实现频率资源的合理使用。F/D/E多频段混合组网策略包含三个方面内容:一是室内外协同覆盖的策略;二是室外F/D的组网策略;三是室外D频段异频频点组网策略。

 

2   F/D/E多频段混合组网策略总体思路

2.1  频段优先级

按照目前频段分配,移动TD-LTE网络F+D频段共80MHz带宽用以室外覆盖,E频段50MHz带宽做室内覆盖。目前使用20MHz带宽频点组网,早期建设采用F频段网络一个频点同频组网。

F频段:1 880—1 900MHz(20MHz),Band39,用以室外;

D频段:2 575—2 635MHz(60MHz),Band38Band41,用以室外;

E频段:2 320—2 370MHz(50MHz),Band40,用以室内。

通过现场测试确认,F频段的室内覆盖效果要强于D频段,随着覆盖深度的增加D频段信号快速衰减,F频段的信号强度明显优于D频段。

因此,驻留于4G网络上的终端优先选择驻留室内,室外用户终端优先驻留D频段,其次是F频段。

2.2  F/D频段切换距离电平

主城区F/D频段小区以站点300m350m距离作为理想切换点,统计该距离范围内的小区扫频数据。

由于接收灵敏度不同,扫频仪与商用终端之间存在电平差异,下面对扫频仪测试电平进行修正:

1F频段小区理想切换点(300m350m)采样点RSRP均值为-100.8dBm

2D频段小区理想切换点(300m350m)采样点RSRP均值为-99.07dBm

D频段覆盖电平略高于F频段,其主要原因是对不同频段的小区功率设置差异导致,D频段小区设置的总功率高于F频段小区。

F/D小区的理想切换点功率为-99dBm-100dBm,可作为设置切换门限参数的参考。

2.3  关键策略参数设置

1)空闲态

2G/3G网络不同,LTE系统中引入了重选优先级的概念,网络侧可配置不同频点或者频率组的优先级来控制空闲态终端的重选方向,重选优先级可设置为078个等级,数字越大则优先级越高。

按照4G网络终端优先驻留E频段、其次D频段、最后F频段的思路,空闲态设置各频段重选优先级为:

E频段(优先级6>D频段(优先级5>F频段(优先级4

2)连接态

华为设备连接态异频切换共有7类:基于覆盖、基于负载、基于频率优先级、基于业务、基于上行链路质量、基于SPID切换回HPLMN、基于距离。各类切换无优先级顺序,先触发先执行,但各个切换之间存在互相制约关系,如负载切换和频率优先级切换不能同时启用。目前开启基于覆盖和基于负载的2类异频切换,日常切换以覆盖切换为主。

连接态终端对异频邻区的测量并不是时时的,这是为了保证不必要的GAP测量损失,只有在服务小区的电平低于一定门限时,才会启动对异频邻区的测量,当测量到的邻区电平满足切换事件时,执行向目标小区的切换。

基于覆盖的异频切换可设置3类不同的事件策略。需要注意的是,A2事件的门限值为小区级参数,对小区的所有异频邻区起效。以D频段小区为例,切换F频段和E频段如果都采用A4事件策略,那么该小区对FE的异频邻区启测门限A2无法实现分别设置,无法有效控制用户切换方向。基于该原因,F/D/E三频网,一个小区内针对不同频段的A2门限设置通过不同的事件策略来实现。

F/E、D/E之间切换采用A2+A4事件触发,F/D之间切换采用A2+A3事件触发。华为设备异频启测以及切换触发事件组合具体如表1所示:

1    华为设备异频启测以及切换触发事件组合

启测事件

切换事件

切换事件说明

基于A3A2

A3

目标小区电平高于服务小区一定门限(相对门限)

异频切换A2

A4

目标小区电平高于一定电平门限(绝对门限)

A5

目标小区电平高于一定电平门限且服务小区电平低于一定门限

 

3   F/D/E多频段混合组网策略设置以及实施效果

3.1  室内外覆盖策略

室内外覆盖策略设置考虑如下:

4G终端优先驻留室内,空闲态通过重选优先级设置实现室内优先驻留,连接态通过较低的切入室内小区门限设置实现。

4G终端必须及时从室外小区切换至室内小区,防止进入室内后拖至其他室内小区导致掉线,通过门限设置控制。

◆避免4G终端连接态在室内外小区间乒乓切换,双向切换设置一致的A2+A4事件触发,以合理的切换门限规避。

1)空闲态

室内小区重选优先级高于室外小区重选优先级,4G终端占用室外小区时对室内小区进行时时测量,当测量到1s内室内小区电平满足大于-106dBm时,重选至室内。

4G终端占用室内小区时,当室内小区的电平低于-114dBm时,启动对室外小区测量,当测量到1s内室内小区电平低于-116dBm且室外小区电平高于-99dBm时,重选至室外小区。

2)连接态

室内外小区切换采用A2+A4事件触发,设置切换绝对值门限,4G终端占用室外小区时,当室外小区满足在640ms内电平低于-99dBm时,启动对异频邻区的测量,当测量到室内小区在640ms内满足电平大于-104dBm时,触发至室内小区的切换。

4G终端占用室内小区时,当室内小区满足在640ms内电平低于-109dBm时,启动对异频邻区的测量,当测量到室外小区在640ms内满足电平大于-97dBm时,触发至室外小区的切换。

上述设置给室内小区的4G终端用户5dB-104dBm-109dBm)的切换保护、室外小区用户2dB-97dBm-99dBm)的切换保护,防止乒乓切换。

室内外异频小区切换触发条件如图1所示:


1    室内外异频小区切换触发条件示意图

3)实施效果

策略参数实施后,在总吞吐量相当的情况下,日均室分流量由213GB提升至337GB,提升50%以上,室分流量占总流量的比例由6.35%提升到了10.66%

异频切换成功率以及掉线率在策略参数调整前后一直保持在99.4%0.17%,未出现明显波动。

3.2  室外F/D组网策略

室外F/D组网策略设置考虑如下:

4G终端优先驻留D频段,空闲态通过重选优先级实现室外D频段优先驻留,连接态通过较低的切入D频段门限、较高的切入F频段门限设置实现。

◆确保D频段小区配置足够的异频邻区,防止D频段不连续覆盖时,未能及时切换至F频段导致掉线。目前异频邻区最大配置数为64个。

1)空闲态

D频段小区重选优先级高于F频段小区重选优先级,4G终端占用F频段小区时对D频段小区进行时时测量,1sD频段小区电平高于-96dBm时,重选至D频段小区。

4G终端占用D频段小区时,当D频段小区的电平低于-96dBm时,启动对异频测量,当1sD频段小区电平一直低于-98dBmF频段邻区电平一直高于-100dBm时,重选至F频段小区。

2)连接态

F/D小区切换采用A2+A3组合事件触发,即设置切换相对值门限,4G终端占用F频段小区时,当F频段小区满足在640ms内电平低于-92dBm时,启动对异频邻区的测量,当测量到D频段小区在640ms内一直满足电平大于F频段小区-5dB时,大概对应-97dBm,触发至D频段小区的切换。

4G终端占用D频段小区时,当D频段小区满足在640ms内电平低于-99dBm时,启动对异频邻区的测量,当测量到F频段小区在640ms内一直满足大于D频段小区9dB时,大概对应-90dBm,触发至F频段的切换。

上述设置给F频段、D频段小区4G终端各有2dB的切换保护,防止乒乓切换。

F/D异频小区切换触发条件如图2所示:

2    F/D异频小区切换触发条件示意图

3)实施效果

策略参数调整后,在全网LTE业务量基本维持在12TB左右情况下,单日D频段业务由1.5TB提升到了4TB,提升100%以上,D频段站点流量占全网流量的比例由12.4%提升到了31.9%

3.3  D频段异频组网策略

目前D频段共60MHz(2 5752 635MHz)带宽,以20MHz带宽组网,可实现3个频点的异频组网,60MHz带宽中2 5752 620MHz频率范围既属于Band38,又属于Band41,但2 6202 635MHz频率范围仅属于Band41

鉴于频段2 6152 635MHz对应频点属于Band41,现网手机终端支持度不高,目前采用D频段2个频点异频组网方案进行试点。

D频段的异频组网共有以下2种方案:

方案1:以站点为单位异频组网,同一个站点的不同小区采用同一个D频段频点;

方案2:以小区为单位异频组网,同一个站点不同小区设置不同频点。

D1/D2异频组网考虑如下:

D1/D2地位相同,小区采用相同的重选优先级,针对F频段小区均为高优先级小区。

F/D之间切换使用A2+A3事件触发,为便于控制D频段小区用户在切换F频段前能优先切换至另一个D频点,D1/D2小区之间也采用A2+A3的切换事件,并参照同频切换标准,目标小区高于服务小区3dB触发切换。

1)空闲态

D1/D2频点小区设置相同优先级,重选参数参照同频设置,但作为同一个小区,异频同优先级与低优先级小区的启动门限设置为同一参数,因此D频段小区用户对另一个D频点小区的启测门限与F频段小区的启测门限为同一值,即-96dBm。同优先级重选触发条件为服务小区电平大于目标小区电平一定值,参照同频设置,设置为3dB。即服务的D频点小区电平低于-96dBm时,启动对另一个D频点小区的测量,1s内测量到异频D频点小区邻区电平高于本小区3dB,大概对应-93dBm时,重选至D频点异频小区。

D频段异频组网策略小区重选触发条件如图3所示:

3    D频段异频组网策略小区重选触发条件示意图

2)连接态

D1/D2异频切换采用A2+A3切换事件,同一个小区的异频A2门限无法区分频点设置,如D1小区针对D2频点小区的A2门限与针对F频点小区的A2门限为同一参数,无法分开设置,异频A2门限统一设置为-99dBm

A3切换门限通过异频频率偏置参数(EUTRAN异频频点下邻区的频率偏置,小区内可针对不同频点来设置)实现与F频段不同设置。

D1/D2优先级对等,切换门限设置相同的参数。当服务的D频点小区在640ms内电平一直小于-99dBm时,启动对异频D频点小区测量,当测量到640msD频段异频小区电平一直大于本小区电平3dB,大概对应-96dBm时,切换至该小区。

D频段异频组网策略小区切换触发条件如图4所示:

4    D频段异频组网策略小区切换触发条件示意图

3)实施效果

在同一区域试点了方案1和方案2,从现场测试发现,按照单小区的D频段异频组网,在不影响D频段占比的情况下,较单站的D1/D2组网更能提升道路SINR和下行速率,但增加了参数规划上的复杂度,必须做好精细优化工作。2种异频组网方式测试对比如表2所示:

2    2种异频组网方式测试对比

组网方式

平均RSRP/dBm

平均SINR/dB

D频段占比

/%

平均下行速率/Mbps

D1/D2单站异频

(方案1

-83.53

15.08

52.11

37.04

D1/D2单小区异频

(方案2

-84.66

15.75

57.58

39.13

 

4   结束语

随着LTE网络用户的不断发展,多频组网必将成为解决网络容量的最主要手段。杭州移动对多频组网策略方案进行有益的推广应用,充分发挥无线厂家设备特点,结合实际现网扫频数据确定各类参数的设置,各项策略参数在实施后达到了期望的效果,在实现网络容量提升的同时也提升了网络质量,完成了LTE多频组网建设中最重要的课题。

 

参考文献:

[1] 3GPP TS 36.304. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) Procedueres in Idle Mode[S]. 2010.

[2] 3GPP TS 36.331. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Radio Resource Control (RRC); Protocol Specification[S]. 2011.

[3] 3GPP TS 36.214. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Layer; Measurements; Protocol Specification[S]. 2011.

[4] 沈嘉,索士强,全海洋,. 3GPP长期演进(LTE)技术原理与系统设计[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2008.

[5] 王映民,孙韶辉,. TD-LTE技术原理与系统设计[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2010.

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