基于ＮＥＳ的ＴＤ－ＬＴＥ小区合并技术探究 孔志杰，姚克宇，王磊，王明君，马少杰 （中国移动通信集团河南有限公司，河南郑州４５０００８） 摘要：ＴＤ—ＬＴＥ采用了全新的ＯＦＤＭ和ＭＩＭＯ技术，在组网规划方面表现得更加复杂，并且缺乏实际的网络部署经验。为更快地 推动ＴＤ—ＬＴＥ的技术研究与商用进程，当前亟需我们在标准完善与设备 开发阶段就对ＴＤ—ＬＴＥ小区合并技术进行研究，为ＴＤ－ＬＴＥ的实际组网提供理论指导。本文探讨了ＴＤ—ＬＴＥ的小区合并技术问 题，对ＴＤ—ＬＴＥ组网、小区合并提出了初步的建议。 关键词：ＴＤ—ＬＴＥ；组网规划；小区合并；ＮＥＳ Ｂｒｉｅｆ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒ－ｓｉｔｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ＴＤ—－・ ＬＴＥ Ｋｏｎｇ Ｚｈｉｊｉｅ，Ｙａｏ Ｋｅｙｕ，Ｗａｎｇ Ｌｅｉ，Ｗａｎｇ Ｍｉｎｇｊｕｎ，Ｍａ Ｓｈａｏｊｉｅ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，Ｃｈｉｎａ Ｍｏｂｉｌｅ Ｇｒｏｕｐ Ｈｅｎａｎ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ，Ｐ。Ｒ。Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴＤ—ＬＴＥ ｕｓｅｓ ｂｒａｎ—ｎｅｗ ＯＦＤＭ ａｎｄ ＭＩＭＯ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｉｔ’Ｓ ｍｏｒｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｉｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｗｅ ｌａｃｋ ｒｅａｌ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ ｏｆ ｉｔ．Ｔｏ ｓｐｅｅｄ ｕｐ ｔｈｅ Ｒ＆Ｄ ａｎｄ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＴＤ—ＬＴＥ，ｗｅ ｎｅｅｄ ｔｏ ｂｅｇｉｎ ｔｈｏｒｏｕｇｈ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ＴＤ—ＬＴＥ ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｔ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉ０ｎ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｄｅｖｅｌ— ｏｐｍｅｎｔ ｓｔａｇｅ， ＳＯ ｗｅ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｆｏｒ ｆｕｔｕｒｅ ｉｍｐ１ｅｍｅｎｔａｔｉ０ｎ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓ— ｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒ—ｓｉｔｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ＴＤ—ＬＴＥ，ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ ｏｎ ＴＤ—ＬＴＥ ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｌａｎｎｉｎｇ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＴＤ—ＬＴＥ，ｌｏｇｉｃａｌ ｃｅｌ１，ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ，ＮＥＳ １ 现有ＴＤ－ＬＴＥ小区合并的技术原理和不足 ２ 基于ＮＥＳ的ＴＤ－ＬＴＥ小区合并的原理及技术 ＴＤ—ＬＴＥ网络采用正交频分多址接入技术（ＯＦＤＭＡ： 方案 Ｏｒｔｈｏｇｏｎａ］Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｄｅｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ＡｃｃｅＳ Ｓ），即将 采取基于ＮＥＳ测试数据和网络性能评估方法，评价每个 系统频段按照１５ＫＨｚ间隔划分为一个一个的子信道，子信道 小区合并方案下网络的性能，并通过迭代自动运算，搜索使网 的中心频率互不重叠，一方面利用频率之间的正交性作为区 络性能最佳的小沤合并方案。 分用户的方式，一方面可以更好的对抗频率选择性衰落。小区 ２．１原理及技术方案 内用户的信息承载在相互正交的不同子信道上，小区内干扰 ＮＥＳ测试数据是ＮＥＳ系统（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｅｍｕｌａｔｉｏｎ 不足以成为网络中干扰的主要因素，ＴＤ—ＬＴＥ网络的干扰主 Ｓｙｓｔｅｍ）采集的数据，ＮＥＳ系统称之为反向覆盖测试系统。该 要来源于其他小区，即相邻小区间的干扰。 系统利用ＴＤ—ＬＴＥ系统的ＴＤＤ特性，在指定的频点、上行时隙 目前在ＴＤ—ＬＴＥ网络规划优化阶段，常用的一种方法是 利用ＮＥＳ终端发射信号，实现ｅＮＯＤＥＢ基站专用反向覆盖测量 通过人工判断将干扰小区进行合并。存在主观性强，小区间的 功能，由于基站接受灵敏度高，因此ＮＥＳ终端的信号能够被非 干扰强度效果不佳；工作量大，反复测试验证合并效果；普通 常远距离的基站收到。在网络闲时，ＮＥＳ终端沿测试路线以固 ＤＴ受性能、采样速率，不能保证网络中的干扰值最小等问 定功率发射上行信号，所有基站对该信号进行测量并获取信 题。 号接收电平等测量数据，ｅＮＯＤＥＢ侧对所有上报的测量数据 按小区ＩＤ为索引进行汇总和存储。ＮＥＳ系统这种“单发多收” ２ｏ１３。１７ 的特性使采集的测量数据以海量计，ＮＥＳ测试的数据量是普 通ＤＴ测试的１０倍以上，充分体现了测试数据的完备性。 ２．１．１ ＮＥＳ数据的解析 设计与研发 ｃ．上表中计算的电平差ｃ２Ｉ是按照（一３０）、 （一２９）．．．（３０）区间统计个数的，事实上，小区的Ｃ２Ｉ是连 续分布的。因此，根据Ｃ２Ｉ的直方图，利用正态分布函数拟合 ＮＥＳ系统可以获取现网海量测试数据，ｅＮＯＤＥＢ负责ＮＥＳ 上述电平差Ｃ２Ｉ在这些区间中的统计，得到服务小区与某邻 测试数据的采集和存储，并按照小区ＣＥＬＬＩＤ进行索引。由于 区电平差Ｃ２１分布的连续正态分布函数，如下图： ＴＤ—ＬＴＥ系统上下行频率一直性的特征，上行路径损耗等效为 下行路径损耗，因此根据ｅＮＯＤＥＢ的发射功率，可以相应的计 算出在每个测试点各个小区的下行ＲＳＲＰ值。下行ＲＳＲＰ的计 算公式如下：ＲＳＲＰｉ＝ＲＥ发射功率＋测试点天线增益一基站 Ｃｏｕｎｔ 、 ＼（ＭＥＡＮ ｓＴｏ 到测试点下行的路损（等效为ＮＥＳ测试终端到基站的上行路 孙）（ｉ＝ｌ，２．．．ｎ，ｎ为测试点）（公式一１） ＮＥＳ数据解析后，格式如下表所示： 采样点 经度 纬度 ｅＮｏｄｅＢ ＣｅｍＤ ＩＪＥＲＳＲＰ １ ｌ２３ ６７ ２ １０１ —６０ １ １２３ ６７ ２ １０２ ６８ ２ １０Ｏ ６８ ２ １０１ —６７ ２ １００ ６８ ２ １Ｏ２ —７０ ２．１．２小区间干扰／网络性能评估计算 首先根据ＮＥＳ数据，计算优化区域内两两小区之间的干 扰，并针对某一个小区Ａ，计算周围所有相邻小区对它的干扰 总和。 ａ、小区间干扰通过小区之间的干扰模型Ｃ２Ｉ计算得到。 Ｃ２Ｉ的定义如下： Ｃ２ＩＡＢ＝ＲＳＲＰＡ—ＲＳＲＰＢ （公式一２） （Ａ为服务小区，即测试点ｉ处ＲＳＲＰ值最大的小区，ＲＳＲＰ 值相等则取离测试点距离最近的小区，Ｂ为相邻小区） ｂ．根据ＮＥＳ测量数据可以统计出如下的内容： 服 务 Ｃ２Ｉ≤一 Ｃ２Ｉ＝－２ Ｃ２Ｉ＝３ Ｃ２Ｉ≥３０ 小区Ａ ３Ｏ个数 ９个数 个数 个数 与邻 Ｃｏｕｎｔ Ｃｏｕｎｔ Ｃｏｕｎｔ Ｃｏｕｎｔ １ 区１统 １ １ １ ２ １ ３５ ６１ 计 与 邻 Ｃｏｕｎｔ Ｃｏｕｎｔ Ｃｏｕｎｔ Ｃｏｕｎｔ １ 区２统 ２ ｌ ２ ２ ２ ３５ ６１ 计 Ｃｏｕｎｔ １ ６ｌ 与邻 Ｃｏｕｎｔ Ｃｏｕｎｔ Ｃｏｕｎｔ Ｃｏｕｎｔ １ 区Ｂ统 Ｂ １ Ｂ ２ Ｂ ３５ ６１ 计 ＼ ９ ｄ．小区Ａ和小区Ｂ的干扰关系可以通过上述正态分布函 数的累计函数求得，即求ｃ２Ｉ＜９（９定义为ＴＤ－ＬＴＥ系统小区间 干扰门限，根据网络实际情况可以调整）的面积。 ＩＡＢ＝ＮＯＲＭＤＩＳＴ（９，ＭＥＡＮＡＢ，ＳＴＤＡＢ，１）（公式一３） ｅ．计算小区Ａ周围所有邻区对它的干扰总和，即： ＩＡＴＯＴＡＬ＝∑（１ＡＢ）（公式一４） ｆ．计算两两小区之间距离关系，过滤干扰值（距离门限 之外的都被过滤掉），并计算当前优化区域内网络性能评价 值，记为Ｅｖａｃｏｓｔ。为了使小区合并以后，能够满足ＴＤ～ＬＴＥ 网络的性能指标，建立了网络性能评估函数Ｅｖａ ｃｏｓｔ。Ｅｖａ ＣＯＳｔ评估函数定义如下： ＥｖａＣ０Ｓｔ（ｘ）＝Ⅱ＊ＲＲＳＲＰ（Ｘ）＋Ｂ￥ＲＲＳＲＱ（Ｘ）（公 式一５） 其中： ｘ表示迭代轮数。 ＲＲＳＲＰ（Ｘ）为ＲＳＲＰ覆盖率，ＲＲＳＲＰ（ｘ）＝接收ＲＳＲＰ大于 阈值的测试点数／所有测试点数，ＲＳＲＰ的计算方法参见公 式一１； ＲＲＳＲＱ（ｘ）为ＲＳＲＱ覆盖率，ＲＲＳＲＱ（ｘ）＝接收ＲＳＲＱ大于 阈值的测试点数／所有测试点数，ＲＳＲＱ的计算公式如下： ＲＳＲＱｉ：ＲＳＲＰｉ／ＲｓｓＩ （公式一６） ＲＳＳＩ＝主小区的ＲＳＲＰ＋相邻小区的ＲＳＲＰ＋底噪（公 式一７），即： Ｒｓｓｌ 兰：ｔＯ（ＲＳＲＰｊ／￣ＬＯ）十（ＴＨ／羔ｏ） （公式一８） ｊ＝ｌ ＴＨ（底噪）：热噪声功率密度＋１０ｂｇ１Ｏ（ｗ）＋噪声系数（ｗ： 单个ＲＥ的带宽１８０ｋ） Ⅱ， （ａ＋Ｂ＝１）为对应评估函数各项的权值，取决于运 营商对于网络的综合要求。 设计与研发 ２．１．３小区合并规划迭代运算 本步骤的过程如下所示： ２ｏ１３。＇７ ２．２小区合并方法的技术方案 实现基于ＮＥＳ技术的ＴＤ—ＬＴＥ网络无线小区合并方法的 技术方案主要包括以下功能模块： 数据处理功能模块：实现了小区站址的数据输入、ＮＥＳ 数据的输入、ＮＥＳ数据的解析。 网络干扰计算功能模块：实现了小区间干扰评估的计算、 网络性能评估的计算。 强干扰小区合并规划模块：实现了强干扰小区合并规划 方案的搜索、输出小区合并规划方案，并通过地理化显示，在 地图上清楚地呈现被合并的小区分布，种子小区和逻辑小区。 辩辩照耀攥碘 ｉ站址毂姑辅＾ｌ ｌ黜黻撼 ｌ ｝雠 瓣辅＾｛ ｉ 黼绻苄揣计麓辅辘 小嚣瀚苄捕评锗 鹅格ｉ生错砰镳 ｌ 强午抗小匠宙辨蠛腱 ｝ ４崛￡凿辨 拽 蒜爨 ｝ ｌ小菝台并舰 宵鬻 ｝ ａ、迭代开始，将两两小区干扰从大到小进行排序，取出总 的被干扰值最大的小区Ａ： ｂ、若Ａ不是被合并小区（被合并小区：该小区已经被合 ２．３小区合并方法的流程 实现基于ＮＥＳ技术的ＴＤ—ＬＴＥ网络无线小区合并方法的 并到其他小区上），且合并到Ａ上的小区数未达到合并小区上 流程如下：限，则Ａ作为种子小区（种子小区：该小区只允许别的小区合 首先，导入小区站址（经纬度、方位角）、数字地图、ＮＥＳ 并到它上面），否则取下一个总的被干扰值最大的小区Ｂ，返回 数据，并对ＮＥＳ数据进行解析。步骤ｂ将Ｂ替换Ａ，若不存在下一个小区１３，退出迭代。 其次，计算两两小区间的干扰评价，并根据距离门限将干 Ｃ、从小区间两两的干扰关系中找出对Ａ干扰最大的小区 扰关系过滤后，计算网络的性能评价值。Ａ１，作为Ａ的被合并小区（Ａ１合并到Ａ上），Ａ１需要满足条件： 然后，设置合并规划条件（合并小区数门限），选择 Ａｌ还未进行过合并操作。若不满足条件，查找下一个对Ａ干扰 强干扰小区进行合并规划（自动迭代、选到合适方案后自动停 最大的小区Ｂ１，并用Ｂ１替换Ａ１。若Ｂ１不存在，将下一个总 止）。的被干扰值最大的小区Ｂ替换Ａ，跳回步骤ｂ。 ｄ、将Ａ１小区合并到Ａ上，并重新对网络性能值进行评估。 最后，输出小区合并规划方案。 具体流程如图１所示： ｅ、若网络性能指标提升，保存当前方案，更新Ａ和Ａ１的 干扰值为０，并判断迭代次数是否达到，如是则迭代结束。否 则重新计算每个小区总的被干扰值，并按从大到小排序，跳回 步骤ａ。 ３结束语 与现有的ＴＤ－ＬＴＥ网络无线小区合并的方法相比，基于 ＮＥＳ技术的ＴＤ－ＬＴＥ网络无线小区合并优点在于：采用计算机 程序自动迭代算法，自动进行小区合并的计算并输出小区合 并方案，避免了现有技术方案中人工进行小区合并工作量大， 耗时费力的缺点。通过对每个小区合并方案下的网络性能进 行评估，输出的小区合并方案能保证网络性能达到最优，避免 ｆ、若网络性能指标下降，则回滚到合并之前的状态。并判 断迭代次数是否达到，如是则迭代结束。否则取下一个被干扰 最大的小区做为小区Ａ，若Ａ存在，跳回步骤ｂ，否则迭代结 束。 了现有技术方案中通过反复路测进行验证，增大了优化成本 的缺点。ＮＥＳ测试数据具有数据量大、数据完备性好的特点， 充分体现了小区间的干扰关系和网络性能，避免了现有技术 方案中常规路测／扫频数据量小，不能保证合并规划优化效 果的缺点。 一２８９０ Ｖｏ１．５ 作者简介 孔志杰 男，１９７５年生，河南郑州，北京邮电大学硕士， 中国移动通信集团河南有限公司，主要研究方向为信息与通 由于目前ＴＤ—ＬＴＥ的频率规划研究尚处于初步阶段，本 信技术。文主要以理论分析为主，给出了一些理论分析结果和各类网 络问题的解决手段，后续将结合各类仿真和试验做进一步的 验证。 Ｌ ｉ 新建规划方案 ｌ 毒 站址数据／ＮＥＳ数据导入 参考文献 ｝ ‘０ ＮＥＳ数据解析 ［１］Ｙａｍａｏ，Ｙ．：ＯｔＳｕ，Ｔ．：Ｆｕｊｉｗａｒａ，Ａ．：Ｍｕｒａｔａ， Ｈ．：ｙ０ｓｈｉ ｄａ，Ｓ． Ｍｕ１一ｔｉ—ｈｏｐ ｒａｄｉ ０ ａｅｃｅｓｓ ｃｅｌｌｕｌａｒ ｃｏｎｃｅｐｔ ｆｏｒ ｆｏｕｒｔｈ—ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｂｉ１ｅ ｃｏｍｍｕｎｉＣａｔｉｏｎｓ ｓＹＳｔｅｌｌｌ ，ＰＩＭＲＣ，２００２．Ｓｅｐｔ． 毒 ｌ小区间干扰／弼络性能评估计算 ｌ 小区合并规划迭代运算 一 毒 输出小区合并规划方案／地理化显示 ２００２ Ｐａｇｅ（Ｓ）：５９—６３ ｖｏ１．１ ［２］ Ｉｒｎｉ Ｃｈ，Ｔ．：ＳｃｈＵ１ｔ Ｚ，Ｄ．Ｃ．：Ｐａｂ Ｓｔ，Ｒ．； Ｗ ｉ ｅ ｎ ｅ ｒ ｔ，Ｐ．： Ｃ ａＰ ａ ｃ ｉ ｔ Ｙ Ｏｆ ａ ｒ ｅ １ ａＹ ｉ ｎ ｇ ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｏｒ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｒａｄｉＯ ｃｏｖｅｒａｇｅ ０ｆ ｕｒｂａｎ ａｒｅａｓ ．ＶＴＣ ２００３－Ｆａ１１．２００３ ＩＥＥＥ ５８ｔｈ，Ｖｏｌｕｍｅ ５，６－９ Ｏｃｔ．２００３，Ｐａｇｅ（ｓ） ２８８６ （上接３８页） 图１ （上接４６页） 无论从硬件上，还是软件上，￥３Ｃ２４１０路由器与现在市场上主 流家用路由器相比都拥有非常强的性能优势。随着网络设施的 不断改革，网络的传输速度也会不断加快，同时随着网络的一体 化，网络安全问题逐渐凸显出来，对路由器的操作系统的稳定性 及其上的防火墙有更高的要求，所以这些变化导致对路由器的 负载能力和信息处理能力要求会越来越高，这样￥３Ｃ２４１０路由 器的优势会更加明显。￥３Ｃ２４１０路由器的设计符合路由器市场 的发展要求，可以满足网络发展对路由器在信息处理及安全等 方面的诸多要求，具有一定的理论及实用价值。 参考文献 ［１］杨宗德．嵌入式ＡＲＭ系统原理与实训开发ＥＭ３．第２版．北京： 电子工业出版社，２０１０． ［２］刘学贵，周浩敏，邬婷．基于Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ的ＳＰＩ驱动程序设 计［Ｊ］．单片机与嵌入式系统应用，２００７（７）：７５—７７． ［３］魏亮．路由器原理与应用［Ｍ］．第２版．北京：人民邮电出版 社，２００５． ［４］冯卫．路由器技术在网络中的应用［Ｊ］．科技资讯，２００８， １３（１５）：２７—２９．
