TD—LTE网络容量性能分析及其应用探析

杨博

【摘要】 2013年底，工程信息部给国内三大运营商发放了牌照，TD-LTE正式投入商用，TD-LTE是具备自主知识产权的移动通信技术标准，使用了全新的MIMO多天线技术以及OFDM技术，在容量性能分析和规划应用方面十分复杂。基于此，本文就主要分析TD-LTE网络容量的性能以及应用。

【关键词】 TE-LTE 网络容量 性能 应用

TD-LTE系统主要运用了MIMO技术以及OFDM技术，与3G技术使用的比较简单的码多分址技术不同，所以其网络容量的影响因素更多、更复杂。加之，相较于3G技术与FDD LTE而言，TE-LTE的峰值速率以及小区吞吐率技术体制有所不同，这就意味着在TE-LTE网络容量性能分析时要考虑更多因素。

一、TD一LTE网络容量的主要因数

1.1宽带配置

在LTE协议里有明确指出：系统能支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz，实现宽带载波的灵活配置。系统峰值速率与宽带配置是正比关系，也就是说系统宽带越大，能够调用的RB就相应增多，用户吞吐量和接人用户数量也会相应增多；反之，系统宽带越小，那么能调用的RB就越少，用户吞吐量和接人用户数就越少。

1.2发射功率

如果不考虑阻挡和干扰，基站覆盖半径主要有基站的发射功率决定。基站的服务范围与可能潜在的LTE用户数量以及系统容量成正比。就密集城区场景而言，因为无线电传播环境十分复杂，所以提升基站功率很难有效改善系统容量，甚至会出现重叠覆盖的情况，对整个系统容量造成影响。倘若目标场景是覆盖郊区及乡村，那么就某些层面来说，提升基站发射功率就能增加系统容量。

1.3天線配置

天线技术对系统容量也有影响，TD-LTE使用了MIMO多天线技术，能选择性接收多流复用、波束赋性、单流分级、复用和分集自适应等多种技术。如果情况不同，结合具体情况选择相应天线，也会对网络容量造成影响，要避免影响就可以结合用户需求适当调整。多天线分集技术和多流技术对提升系统峰值速率、抵抗多径衰落以及强化系统容量都有重要作用。

1.4无线环境

LTE实现链路自适应主要依靠功率和速率控制，如果信道条件差，就可以选择较小的编码速率以及调制方法，如果信道条件好，就可以选择较大的调制方法，进而实现最佳的传输速率。无线环境的情况对系统效率与容量有直接影响，因为TD-LTE使用了OFDMA技术，所以通常情况下认为小区里各个用户间不会产生不可忽视的干扰，干扰主要是使用频率一样的其他小区。小区间的相互干扰会影响吞吐量和用户信噪比，特别是小区边缘容易受到影响且距离站点也较远的用户最易受到影响。

1.5无线帧配置

在TD-LTE系统中，帧长度是10s，分为10个长度相等的子帧，上行与下行数据均在同个帧里的各个子帧上传输。TD-LTE里支持不一样的上行与下行时间配比，能够结合不一样的业务类型，合理调整上行与下行的时间配比，迎合上行下行不对称业务的需求标准，实现系统最好的承载能力。CP配置，CP长度受覆盖半径影响，通常来说，配置一般的CP就能满足需求；在广覆盖等小区半径比较大的场景情况下，配置扩展CP即可。CP长度配置与系统开销成正比，与系统容量成反比。PG配置，TD-LTE系统通过时间间隔实现双工转换，但要防止干扰，就要事先预留相应的保护间隔（即GP）。系统覆盖距离会影响保护间隔，系统覆盖距离大保护间隔就大，反之，系统覆盖距离小保护间隔就小。

1.6调度和算法

首先是调度方法。基于动态调度的基础上结合按需分配原则实施资源分配，每次调度都应进行信令交互，这种方法比较简单和灵活，假设不考虑调度信令资源的限制性，就能确保充分利用资源。但动态调度信令花费较多，减小了系统容量。如果使用半持续调度方式，第一次分配资源时就用动态调度，之后分配资源就用持续调度，如此一来，就只需要在第一次分配资源时使用调度，之后分配资源就不使用调度信令指示，有效节省成本。但在资源分配中使用持续调度不够灵活，还可能引发某些资源冲突，降低资源利用率。

其次是常用分组调度算法。主要有三种：一是最大C/I算法，系统能得到最大吞吐量，但不够公平，对C/I差的用户有很大影响；二是轮询算法，这种算法最公平，但资源利用率与系统吞吐量都不高；三是正比公平算法，这种算法有效协调了用户信道条件与用户间的公平服务，能实现用户间公平服务以及系统吞吐量的有效折中[1]。

二、TD-LTE网络容量分析及应用

2.1最大同时调度用户数量

所谓同时调度用户数，即系统在每个调度周期里（即1ms）能够同时调度的用户数量，基于此，能计算出1无线帧里（即10ms）系统能够调度的用户数量。上行调度用户数量要受到物理随机接入信道（PRACH）、探测参考信号（SRS）以及物理上行控制信道（PUCCH）的三者影响；下行调度用户数量要受到PHICH信道、PCFICH信道以及PDCCH信道容量三者的影响[2]。倘若使用2天线模式，系统宽带为20MHz，假设TD-LTE系统的最大同时可调度用户数量为n，取值为88、1、8、2，那么在2天线模式和20MHz宽带下，就能实现系统的最大同时调度用户数量。

2.2小区平均吞吐数量

小区平均吞吐量，就是小区用户在结合一定规律分布时，其平均吞吐量就是小区吞吐总量与小区总数量的比值。小区平均吞吐量会受到小区里所有用户行为的影响，每个用户的行为是由很大差异的，是不能使用类似于峰值吞吐量的方式进行评估的，这个时候就需要结合单位宽带下系统能够承受的平均速率，也就是平均频谱效率。对现目前所有的大量仿真结果进行综合分析可以得出：10个用户系统，TE-LTE能实现的上下行小区吞吐量分别为6Mbit/s和18Mbit/s，换言之，小区平均用户吞吐量也实现了上行6Mbit/s和下行18Mbit/s，相较于2G与3G系统所标称能够支持的平均吞吐量有明显增加。

2.3 VOIP用户数量

通常来说，倘若使用VOIP实施语音通信，时延不超出50ms的数据包占据总数据包比例为98%的时候，那么就认为该用户是满意的。如果小区里用户有超过95%都是满意的，就表示小区实际的VOIP容量就是小区可以容纳VOIP用户的总数量。

在最开始部署TE-LTE网络的时候，对VOIP业务没有做出相应要求，只对设备能力方面作了相应要求；TE-LTE网络部署的中期和后期，通过VOIP的方式为用户提供相应的语音业务，那么就要对VOIP的性能提出明确清晰的标准和要求[3]。

三、结语

TD-LTE系统里所涵盖的新技术和新理念是未来移动通信技术的发展方向，TD-LTE使用了MIMO、OFDMA等多种新技术，对组网方式以及网络规划都形成了很大影响。TD-LTE网络容量性能分析是网络规划的重要且关键部分，对整个系统的容量分析以及工程应用都极具重要作用与意义。为此，本文分析TD-LTE网络容量性能以及应用望能为同行提供借鉴。

参 考 文 献

[1]黄劲安，钟志成.TD-LTE网络覆盖质量和网络容量性能分析[J].通讯世界，2014（14）：12-13

[2]柏世刚，崔杨峰，崔颖强.TD-LTE网络容量性能分析[J].中国新通信，2014（17）：123-124

[3]张自成，窦绍宾.TD-LTE网络容量分析研究与应用[J].数字技术与应用，2013（11）：27转29