构建LTE最优网络结构

jinhuanmei

在中国三大运营商都部署LTE网络并且频谱资源相同的情况下，决定最终用户体验差异的是网络的频谱效率。频谱效率在很大程度上取决于网络内中高端SINR的占比，而中高端SINR的占比则主要由网络结构决定。

LTE速率的决定性因素—SINR

仿真和实测数据都显示，LTE的下载速率和SINR成正比，对LTE，峰值速率要求SINR能够达到25dB以上。在一个网络中，中高端的SINR占比越高，速率就越高，频谱效率也就越高。

对于一个蜂窝无线移动网络，为了保证业务服务连续性和切换的顺利进行，需要保证一定数量的邻接小区，邻接小区数量增加也带来干扰的增加。所以对一个满足基本覆盖要求的LTE商用网络来说，要提升SINR，关键是要严格控制小区间重叠覆盖，降低相邻小区的干扰。

网络结构决定SINR

在实际网络中，小区间的重叠覆盖程度决定了SINR，而小区间的重叠覆盖是由网络的下倾角、方位角直接影响和决定的。下倾角和方位角的具体取值，取决于站点高度、站间距、站点类蜂窝布局，即网络结构。网络结构决定了通过优化方位角、下倾角所能够获得的最高SINR的上限。

重叠覆盖会带来导频污染，严重时近一半区域无主导信号。如果在重叠覆盖区域共站址建设LTE网络，平均小区吞吐量较规则组网下降50%。可见网络结构决定SINR，进而影响整个网络的性能。

如何获得最佳SINR

要获得最佳SINR，首先要确定能够尽量降低小区间的重叠覆盖的方位角和下倾角最佳取值；接下来根据方位角和下倾角数值，确定网络结构。

最优下倾角分析及实践

LTE下倾角的设置，既要使得小区间干扰最小，还要满足移动性能的要求。

天线垂直波瓣3dB宽度以外，天线增益会急剧下降；同时，小区间的重叠覆盖宽度要能够满足终端切换带的需求。所以我们提出了最优下倾角的定义：天线上3dB的落地点位于切换带边缘，实现干扰和移动性能之间的最佳平衡。一旦过了切换带边缘，本小区对邻小区的干扰会急剧下降，从而避免对邻区的干扰，提升SINR。

根据典型的LTE的切换时延和常规车速，计算出密集城区300米站间距情况下，不同站高对应的最优下倾角如表1所示。

在某外场，我们选择了9个小区，按照最优下倾角理论进行了优化，优化后中高端速率都有明显提升（见图1）。

最优方位角

在标准蜂窝结构中，扇区夹角都为120°，此时扇区间的重叠覆盖最小，所以最佳方位角夹角应该是120°。但考虑到现网的站点分布不可能完全符合标准蜂窝结构，建议方位角夹角控制在90°~150°。

最优网络结构

网络结构主要是指站点高度、站间距、站点的类蜂窝布局。

在一定站高度和站间距下按照上述最优下倾角理论，可以计算出天线下倾角取值。当取值不可实施时，比如要求下倾角设置为16°，但天线内置电下倾为6°，需要设置机械下倾为10°，已经超出8°的限制，将产生波形畸变，说明此站点的站高过高、站间距过近或相邻站点高度相差悬殊，需要重新选址和调整站高。

站点的类蜂窝布局直接决定了扇区方位角，当站点疏密不均，没有按照蜂窝状布局时，将导致扇区的夹角不能设置为90°~150°，导致扇区间的重叠覆盖严重。

为了保证网络性能，需要在规划阶段按照最优网络结构的要求，选择合适的站点进行建设。结合中兴通讯实际经验，最优网络结构建议为：站高在30~50m之间；城区站间距在300~500m之间，避免过近站点（站间距小于100m）；尽量按照蜂窝结构分布。