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文档简介
华为TD-LTE网优规划培训
——惠州客户华为TD-LTE网优规划培训
1TD-LTE2/8天线对比及应用场景目录2TD-LTE重叠覆盖影响3RS功率计算4寻呼容量计算1TD-LTE2/8天线对比及应用场景目录2TD-LTE重
8通道4通道2通道主流厂家通宇FAD天线Agisson凯瑟琳天线增益F频段:14.5dBiD频段:16.5dBi17dBi17.5dBi单元波束水平半功角90±15°(F)65±15°(D)65°62°广播水平半功角65±5°65°62°广播垂直半功角7(F)/5.5(D)6.5°5°天线尺寸1410×320×1051360x289x85
1360×160×80天线重量20.5kg17.8kg10kg天线组态(F)8T8R4T4R2T2R天线规格关键参数对比4Path8Path2Path随着天线通道数增加,天线体积重量随之增加,对天面抱杆承重和风阻要求更高;2/4/8通道天线长度相当,对于宏站天面空间要求基本相当;2/4通道天线增益相当,8通道天线F频段增益低3dB,D频段增益低1dB左右;8通道4通道2通道主流厂家通宇FAD天线Agisson凯瑟8T8R4T4R2T2R支持的多天线模式支持度TransmissionmodeTransmissionscheme2天线系统4天线系统8天线系统备注下行DLTM1Single-antennaport,port0YYYDLTM2TransmitDiversityYYYDLTM3Open-LoopspatialmultiplexingYYYDLTM4Closed-Loopspatialmultiplexing(SM)YYY不适合TDDDLTM5Multi-userMIMOYYY不适合TDDDLTM6Closed-loopRank=1PrecodingYYY不适合TDDDLTM7SinglecodewordBeamfoming(port5)NYYDLTM8(R9)DoublecodewordBeamfoming(port7,8)NYYDLTM9(R10)8LayerTransmissionN最高4layer最高8layer上行ULIRCInterferenceReductionCombinationYYY8T8R4T4R2T2R支持的多天线模式支持度TransPage42T/4T/8T发分集技术对比(TM2)LTE2Port系统:无论8T、4T和2T的发分集模式固定都采用SFBC技术。8T、4T和2T区别在于物理天线单元到Port的映射过程不同2天线系统,每个物理天线对应一个Port。4天线系统,每2个物理天线对应一个port。8天线系统,每4个物理天线对应一个port。注:port可以理解为逻辑天线,2port系统意味着从终端侧来看,认为基站为2天线发射数据流1数据流1数据流1SFBC编码SFBC编码SFBC编码2T/4T/8T的发分集模式(TM2)原理相同,差别仅在于4T/8T需要天线映射过程TM2适用于信噪比较低的环境,通常用于小区边缘,通过发射分集以提高接收端解调性能,改善小区边缘覆盖Tx1@Port0Tx2@Port1Tx1Tx2@Port0Tx3Tx4@Port1Tx1Tx2Tx3Tx4@Port0Tx5Tx6Tx7Tx8@Port12T/4T/8T发分集技术对比(TM2)LTE2Por2T/4T/8T空间复用技术对比(TM3)LTE2Port系统:8T、4T和2T的空间复用技术基本原理相同。8T、4T和2T区别在于物理天线到Port的映射过程不同。2天线系统,每个物理天线对应一个Port。4天线系统,每2个物理天线对应一个port。8天线系统,每4个物理天线对应一个port。注:port可以理解为逻辑天线,2port系统意味着从终端侧来看,认为基站为2天线发射空间复用空间复用空间复用2T/4T/8T的空间复用技术(TM3)原理相同,差别仅在于4T/8T需要天线映射过程TM3适用于信噪比较高的环境,通过空间复用技术并行传输2个数据流,大幅提高用户吞吐量。2T/4T/8T空间复用技术对比(TM3)LTE2Po4T/8TBeamforming技术生成用户级波束,获得阵列增益Beamforming技术利用多天线阵元形成方向性发射波束,将能量对准目标用户,从而提高目标用户的解调信噪比。通常用于小区边缘,达到改善小区边缘覆盖的目的。BF技术增益依赖于天线阵元个数,一般而言:天线阵元越多,则获得的波束赋形增益越高,对覆盖改善越明显天线阵元越多,则波束赋形宽度越窄,对干扰抑制越明显4TBeamforming8TBeamformingBF技术可以获得天线阵列增益,相对于2天线TM2,4天线TM7可以获得约3dB增益,8天线TM7可以获得约6dB增益2天线:分集增益约2dB4天线:阵列增益3dB+分集增益8天线:阵列增益6dB+分集增益4T/8TBeamforming技术生成用户级波束,获得阵仿真对比,BF技术可以大幅提升下行容量和边缘速率相对于2天线,8天线BF提升35%小区平均容量;4天线BF提升18%。系统仿真条件:19X3规则拓扑,站间距500米,每小区10个用户;2.0GHz;1X20MHz同频组网;子帧配比3:1;特殊时隙3:9:2;下行发射功率40W(46dBm);开销:PDCCH=3symbols,PUCCH=4RBs;8T8R:(BF与MIMO自适应);4T4R:(BF与MIMO自适应);2T2R:DL:2*2MIMO自适应;RANK自适应。80%小区下行边缘吞吐量吞吐量
(Mbps)4天线TM3/72天线13%小区下行平均吞吐量25%8天线TM3/7吞吐量
(Mbps)8天线TM3/835%18%4天线TM3/825%2天线4天线8天线仿真对比,BF技术可以大幅提升下行容量和边缘速率相对于2天线
MU-BF增益
MU-BF技术原理利用信道强相关性和不同用户信道的空间多样性,将多个下行用户数据复用到相同的时频资源上,提高网络容量和小区吞吐量在强相关信道下,用户自身无法进行多流传输,形成了性能瓶颈,而MU-BF利用不同用户的信道空间多样性,能够获得更大的空间自由度对多流进行复用,从而获得增益
8天线:中国移动场景8天线仿真结果MU-BF相比TM2/3/8自适应小区平均吞吐量提升10%;
4天线:由于波束较宽/空间辨析度差,MU-BF增益约5%;仿真基于以下条件:2.6G,20MHz小区,19x3x10,用户随机撒点,TM2/3/8自适应8天线双极化线阵,定向;4天线双极化线阵,定向MU-BF技术的应用MUBF小区平均吞吐量增益仿真吞吐量
(Mbps)10%8天线下行吞吐量5%SU-BFMU-BFSU-BFMU-BF4天线下行吞吐量MU-BF增益MU-BF技术原理利用信道强相关性和后续多天线技术演进,4/8天线可以进一步提升下行容量标准及技术发展3GPPR8+25%(8天线)3GPPR9SU-MIMO/Single-LayerBeamformingDual-Layer/Multi-UserBeamforming+5~10%LTE-A4/8-LayerBeamforming4×4/8×8MIMO等相对2天线的小区平均速率单小区
理论峰值速率1×90M2×90M>4×90M多天线演进技术3GPP协议演进中,多天线技术,特别是Beamforming技术是提升频谱效率的关键。选择2天线,多天线演进技术将无法实际商用,标准和新技术可能会停滞不前。选择8天线,可以支持标准的TM8双流BF,甚至更多层的数据流,能推动标准及多天线技术的快速发展。+10%(8天线)后续多天线技术演进,4/8天线可以进一步提升下行容量标准及技DLAverageSINR(dB)MIMOThroughput(Kbps)BFThroughput(Kbps)GainAverageThroughputGain4.8512702.70214765.32916.24%23.69%0.0423012.1173048732.48%-3.4012856.87217033.05332.48%-2.1417045.1317635.0493.46%3.3213075.45513576.7523.83%-1.703956.87897214.266782.32%4.6413726.36918498.7134.77%10.9226119.40732304.1623.68%测试方法:开启BF自适应功能,在小区内移动,当发现终端传输模式进入BF的地点后,固定在该地点对比BF开启和关闭时的下行吞吐量。在4T4R小区的覆盖范围中,存在BF增益的地点主要存在右侧于地图中的红色线条区域。BF测试点测试站测试结果表明4T的BF可以获得23%的边缘吞吐量增益小区吞吐量边缘提升23%DLAverageSINR(dB)MIMOThrou相对2天线,8天线组网提升小区平均容量26%,边缘速率提升68%深圳实验网实测数据表明,8天线(TM2/3/7)相对2天线(TM2/3)的性能显著提升,下行平均吞吐量提升26%测试场景:深圳龙岗,属于典型的密集城区环境;测试遍历50小区以及主要道路。D频段,2:2配比,特殊子帧配置SSP7采用增益16.5dBi8通道天线和17.5dBi2通道线网络下行50%加载、上行100UE加载26%68%测试结果:8天线TM2/3/7自适应相对2天线TM2/3自适应,可以提升小区平均吞吐量20%以上,边缘提升60%以上注:数据采于深圳一期试验网相对2天线,8天线组网提升小区平均容量26%,边缘速率提升6【深圳规模外场】8天线TM8相对TM7可以获得小区平均吞吐量10%增益测试方法:
定点:主测小区内选择极好、好、中、差四个位置,按照1:2:4:3的比例部署20部终端,对比TM3/7和TM3/8小区平均吞吐量的变化
移动:测试UE在被测区域移动,对比TM3/7和TM38平均吞吐量的变化场景:密集城区单小区,周围19个基站开启,依次配置成空扰和70%加扰测试场景测试结果基本结论在空扰和加扰情况下,TM3/8相对于TM3/7,都能获得稳定的扇区平均吞吐量增益(空扰11.65%,加扰7.5%)近、中点用户是获得TM8双流的BF增益和复用增益的主要受益者(近点达到34%,中点达到19%)远点用户TM7和TM8单流的性能基本相当拉网平均吞吐量
全网平均RSRP全网平均SINR全网平均吞吐量空扰-TM3/7自适应-84.8110.1823.86空扰-TM3/8自适应-84.9910.3426.64加扰-TM3/7自适应-86.785.1117.08加扰-TM3/8自适应-84.565.9918.36数据来源深圳试验网【深圳规模外场】8天线TM8相对TM7可以获得小区平均吞吐量8T8R4T4R2T2R下行性能对比总结多天线传输模式多天线增益小区边缘速率增益说明2天线TM2refRef4天线TM73dB25%仿真,密集城区23%香港测试,密集城区8天线TM76dB80%仿真,密集城区68%深圳试验网测试,密集城区多天线传输模式小区平均吞吐量说明2天线TM2/3自适应Ref基线4天线TM2/3/7自适应13%仿真TM2/3/8
自适应18%仿真8天线TM2/3/7自适应25%仿真TM2/3/7自适应26%D频段,深圳规模外场TM2/3/8自适应35%仿真TM2/3/8自适应34%D频段,深圳规模外场小区边缘速率增益小区平均吞吐量8T8R4T4R2T2R下行性能对比总结多天线传输模式IRC接收机利用干扰空间有色特点,抵消部分干扰信号,取得最佳接收信干噪比。2天线空间特性辨析度不足,IRC增益较低;分集增益干扰对消增益25%提升平均吞吐量(Mbps)UL4天线接收小区平均吞吐量边缘吞吐量30%提升60%提升UL8天线接收65%提升UL2天线接收8R相对于2R上行容量增益的量化分析:8天线接收相对2天线小区平均提升60%,边缘65%4天线接收相对2天线小区平均提升25%,边缘30%接收机将多个天线上能量合并,类似在接收侧形成一个波束来定点接收分集增益零陷进行干扰对消方向性能量接收方向性能量接收零陷进行干扰对消IRC接收机进行定点波束接收时同时考虑将天线波束的零陷对准干扰获取干扰对消增益8T8R4T4R2T2R上行接收分集——8R可以大幅改善上行覆盖IRC接收机利用干扰空间有色特点,抵消部分干扰信号,取VMIMO增益
VMIMO技术原理上行MU-MIMO有时也成为VMIMO,即虚拟MIMO。上行通过调度2个用户使用相同资源,从而提升系统容量。VMIMO完全由基站侧控制,对用户来说是透明的。所有计算都在基站侧进行,终端无需改动。天线数越多VMIMO增益月明显:提升上行SINR,从而提升VMIMO配对率;2天线下在大场景小区平均基本无增益;仿真基于以下条件:2.6G,20MHz小区,19x3x10,用户随机撒点,TM2/3/8自适应TD-LTE系统VMIMO技术的应用18%平均吞吐量增益VMIMO增益(%)2天线4天线8天线10%15%12%0%VMIMO增益VMIMO技术原理上行MU-MIMO有时也成4R相对于2R,实测提升小区上行平均吞吐率21%以上注:数据采于xxx网络ModeAverageGain2T2R7.254M~4T4R8.779M21%测试线路测试站测试场景:密集城区,邻区放置一个真实上行用户加载;在测试线路上做上行FTP,分别测试2T2R和4T4R的平均上行速率。测试场景:楼宇内,小区内选择好中差3个点,分别定点测试2T2R和4T4R的平均上行速率。选点4T4RSINR2T2RSINR4R速率2R速率4RGain差40.41.7M0.7M44%中17139M5M好18169.6M8.4M4R相对于2R,实测提升小区上行平均吞吐率21%以上注:数据4R相对于2R,网络空载实测提升小区上行边缘吞吐率40%TheaverageULthroughputof4T4Risabout10%higherthan2T2R,9.97mbpsvs9.04mbps;ThegainofCellMiddleandCellEdgeisabout30%~40%.Page18Scenarios2T2RUL4T4RULGainCellCentre(0m~100m)16208175998.58%CellMiddle(100m~200m)82591082431.06%CellEdge(>200m)1478207240.19%4R相对于2R,网络空载实测提升小区上行边缘吞吐率40%Th8R相对于2R,实测提升小区上行平均吞吐率60%深圳实验网实测数据表明,8天线相对2天线的上行性能显著提升,平均吞吐量提升60%测试场景:深圳龙岗,属于典型的密集城区环境;测试遍历主要道路做FTP下载和上传业务。D频段,2:2配比,特殊子帧配置SSP7采用增益16.5dBi8通道天线和17.5dBi2通道线网络下行50%加载、上行100UE加载60%数据来源:深圳规模试验网一阶段测试总结46%8R相对于2R,实测提升小区上行平均吞吐率60%深圳实验网实8T8R4T4R2T2R上行差异对比上行链路预算边缘速率(相同小区半径)平均速率(相同小区半径)备注算法增益天线增益合计2T2RRefRefRefRefRef4T4R4~5dB0dB4~5dB+30%+25%仿真+40%+21%测试8T8R8~9dB-3dB(F频段)5~6dB+65%+60%仿真8~9dB-1dB(D频段)7~8dB+46%+60%深圳试验网测试测试仿真8T8R4T4R2T2R上行差异对比上行链路预算边缘速8T8R4T4R2T2R多天线覆盖差异计算结果场景对比项F,8TF,4TF,2TD,8TD,4TD,2T密集城区站间距347330299303261235站点数/km2101113131721相对8T站点增加比例基准10%30%基准30%60%一般城区站间距546518470475409372站点数/km2456679相对8T站点增加比例基准25%50%基准16%50%F频段,8T的覆盖半径相对于4T和2T分别增加5%和16%;D频段,8T的覆盖半径相对于4T和2T分别增加16%和28%。8T8R4T4R2T2R多天线覆盖差异计算结果场景对比8T8R4T4R2T2R多天线覆盖差异估算结果所示区域为杭州主城区,共计12Km2。主要由高楼和开阔地组成。场景F频段,8天线F频段,4天线F频段,2天线密集城区(52.6%)1平方公里下站点数量9.5710.6312.93站点数12*52.62%*9.57=60.46612*52.62%*10.63=67.1312*52.62%*12.93=81.68一般城区(47.38%)1平方公里下站点数量3.874.35.23站点数12*47.38%*3.87=22.0212*47.38%*4.3=24.4512*47.38%*5.23=29.76区域内站点规模估算值60.466+22.02=8367.13+24.45=9281.68+29.76=112注:高楼、普通规则建筑、联排建筑和50%的绿地按照密集城区环境计算;其它按照一般城区计算。相同边缘速率下,相对于2天线,4天线组网可以减少18%的站点,8天线组网减少26%的站点数量8T8R4T4R2T2R多天线覆盖差异估算结果所示区域为相对2天线,8天线小区覆盖距离提升20%测试条件:D频段,2:2配比,特殊子帧配比:10:2:2采用增益16.5dBi8通道天线和17.5dBi2通道天线网络下行空载、50%、100%加载下行FTP下载,沿小区径向拉远直到速率为零点拉远测试情况
加扰级别8天线2天线增益%断链点空扰60045432.250%加扰480394.121.870%加扰474372.727.2数据来源:深圳规模试验网一阶段测试总结测试结果:8天线拉远距离大于2天线拉远距离,断链点距离增益为20%以上,5M速率距离点增益62%
加扰级别8天线2天线增益%5M下行距离(米)50%加扰45728162.6相对2天线,8天线小区半径提升20%以上相对2天线,8天线小区覆盖距离提升20%测试条件:拉远测试情1TD-LTE2/8天线对比目录2TD-LTE重叠覆盖影响3RS功率计算4寻呼容量计算1TD-LTE2/8天线对比目录2TD-LTE重叠覆盖影响TD-LTE同频干扰客观存在,要求严格控制重叠覆盖同频干扰不能独立来看,需结合覆盖和容量来评估随着网络负载的上升,同频干扰越严重随着对覆盖的要求越来越高,站间距越小,同频干扰越严重同频干扰不可能彻底消除,降低同频干扰要兼顾容量与重叠覆盖区域,以最终用户感知(速率)作为控制目标。Page25覆盖容量同频干扰网络设计初期,覆盖优先网络成熟后,重点考虑容量提升LTE同频组网的需求:LTE系统是基于同频组网要求而设计的;同频组网的频谱效率高;规模网络验证符合商用要求。同频干扰的根源:同频组网条件下,小区间的重叠覆盖区域必然会存在由于工作频率相同而带来的小区间同频干扰!同频组网条件下,对LTE网络结构合理性提出了更高的要求,在网络规划之初就要对超高站、过近站、不合理天馈等不合理的网络结构做整改,达到覆盖和容量的平衡。TD-LTE同频干扰客观存在,要求严格控制重叠覆盖同频干扰不重叠覆盖度的评估方法及规划流程Page26基于控制重叠覆盖的规划用仿真、ATU、MR三个维度计算干扰贡献系数从高到低排序,选择TopN系数高的小区TopN干扰小区识别结合实际场景和工参分析干扰系数高的原因原因包括:超高站、超近站、RF参数不合理原因分析针对原因,按照网络结构要求建议整改方案。站址整改,RF优化调整,关闭站点规划整改小区A的主覆盖区域小区A作为干扰邻区时,与其它小区的重叠覆盖范围(主邻电平差6dB)重叠覆盖度评估指标:干扰贡献系数本质上,小区A作为干扰邻区时的能量之和与该小区的总能量的比值来评估。系数越大,说明该小区对外的干扰越大;需要整改的优先级越高。A场景化:相对以前简单的网络结构标准筛选(高站按照45米,近站150米),这里结合实际场景和测试数据量化每个小区对邻区的影响。充分性:数据源采用仿真预测数据+ATU实际测试数据+现网MR数据,多维度地充分地评估重叠覆盖度。精细化:网络结构分析对象从之前的“站点”级别精确到“小区”级别。例如对于高站分析后,可能只对其中1个或2个小区进行整改即可。系统化:整改的流程系统化,整改方案不拘一格。重叠覆盖度评估方法的特点重叠覆盖度的评估方法及规划流程Page26基于控制重叠覆盖网络结构评估方法--50m以上高站是否可用性评估网络结构评估干扰系数小于门限值(0.67)理论下倾角小于16度?是否是否是否可用不可用理论下倾角小于16度?是否可用不可用70米以上高站若远高于平均建筑物高度,建议直接去掉。理论下倾角计算按照小区级进行计算,16度对应电下倾6度、机械下倾10度,一般机械下倾最多为10度。方位角对打的相邻站建议先进行方位角调整后再进行下倾角计算。对判定不可用站点再进行实际勘查,看是否周围建筑有限制该站越区覆盖的能力,若无则不可用。50米~70米高站在网络结构评估的站点范围内?不可用网络结构评估方法--50m以上高站是否可用性评估网络结构评不同方位角导致的重叠覆盖对吞吐量的影响测试方法:选取在江北排涝站-LH1小区主覆盖波瓣;保持江北排涝-LH1小区与干扰小区激活状态,通过加大干扰小区与服务小区之间的夹角(步长为10度),观察小区吞吐率变化以10度为步长,通过调整江北排涝-LH3小区的方向角加大1、3两个小区间的夹角,调整后江北排涝-LH3小区在测试点的信号逐渐减弱,江北排涝-LH1小区受干扰程度降低,SINR与CQI得到改善,系统分配较高的调制方式以及编码速率,小区吞吐率得到有效提升不同方位角导致的重叠覆盖对吞吐量的影响测试方法:以10度为步1TD-LTE2/8天线对比及应用场景目录2TD-LTE重叠覆盖影响3RS功率计算4寻呼容量计算1TD-LTE2/8天线对比及应用场景目录2TD-LTE重功率规划——功率计算
PA=10LG(1/(1+PB))
默认配置:双流PB=1,PA=-3;单流PB=0,PA=0
按照TDL的单path的计算公式:涉及三个主要参数:RS功率、PA、PB以3158-fa为例(TDL单path5W,TDL40W,TDS40W,Pb=1):DL_RS_Power=PsingleAntenna+10*log(1+Pb)-10*log(12*Nrb)=37+3-30.8=9.2以3158e-fa为例(全部分配给TDL):
单path12W,总功率为96W,同上面的计算公式,DL_RS_Power最大可以配置到12.2dBm。对于双模场景下的8pathRRU(RRU3158-fa,RRU3158e-fa,RRU3168-fa)和2path的RRU(RRU3152-fa,RRU3162-fa),需要TDL(F频段)和TDS(AF频段)共享宽频RRU功率,故TDS和TDL的极限配置相互依赖,计算RRU规格下的极限配置,按照假设TDL(或TDS)分得一定功率,来计算RRU规格下的TDS(或TDL)最大可配置功率的方法来计算。功率规划——功率计算PA=10LG(1/(1+PB))Page31功率规划—室分功率配置(1)Page31功率规划—室分功率配置(1)Page32功率规划—室分功率配置(2)Page32功率规划—室分功率配置(2)Page33功率规划—双模功率配置案例Page33功率规划—双模功率配置案例Page34功率规划—总体建议场景双模应用场景(总原则:TDS和TDL功率均分)TDL单模应用场景室外宏基站(采用8通道RRU)TDL基站总功率推荐:46dBmTDS基站总功率推荐:46dBm,满足9C以内的载波功率需求。基站总功率:46dBm地铁/街道站等场景(采用双通道RRU)TDL基站总功率推荐:43dBmTDS基站总功率推荐:43dBm,满足6C以内的载波功率需求。TDL基站总功率推荐:43dBm场景化推荐策略宏站双模功率继承关系PCCPCH双码道功率RS功率规划值>=33dBm9.2dBm30dBm6.2dBm27dBm3.2dBm<=25dBm1dBm单个RRU下天线点位数量分布损耗估算RS功率推荐值16以下203.217-32236.233-64279.264以上3012.2室分功率配置Page34功率规划—总体建议场景双模应用场景TDL单模应1TD-LTE2/8天线对比及应用场景目录2TD-LTE重叠覆盖影响3RS功率计算4寻呼容量计算1TD-LTE2/8天线对比及应用场景目录2TD-LTE重Page36寻呼流程Page36寻呼流程Page37寻呼类型Page37寻呼类型Page38寻呼在空口的基本概念Page38寻呼在空口的基本概念Page39寻呼时机计算基本示例(FDD)Page39寻呼时机计算基本示例(FDD)Page40寻呼拥塞计算Page40寻呼拥塞计算华为TD-LTE网优培训演讲完毕,谢谢观看!演讲完毕,谢谢观看!华为TD-LTE网优规划培训
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1TD-LTE2/8天线对比及应用场景目录2TD-LTE重叠覆盖影响3RS功率计算4寻呼容量计算1TD-LTE2/8天线对比及应用场景目录2TD-LTE重
8通道4通道2通道主流厂家通宇FAD天线Agisson凯瑟琳天线增益F频段:14.5dBiD频段:16.5dBi17dBi17.5dBi单元波束水平半功角90±15°(F)65±15°(D)65°62°广播水平半功角65±5°65°62°广播垂直半功角7(F)/5.5(D)6.5°5°天线尺寸1410×320×1051360x289x85
1360×160×80天线重量20.5kg17.8kg10kg天线组态(F)8T8R4T4R2T2R天线规格关键参数对比4Path8Path2Path随着天线通道数增加,天线体积重量随之增加,对天面抱杆承重和风阻要求更高;2/4/8通道天线长度相当,对于宏站天面空间要求基本相当;2/4通道天线增益相当,8通道天线F频段增益低3dB,D频段增益低1dB左右;8通道4通道2通道主流厂家通宇FAD天线Agisson凯瑟8T8R4T4R2T2R支持的多天线模式支持度TransmissionmodeTransmissionscheme2天线系统4天线系统8天线系统备注下行DLTM1Single-antennaport,port0YYYDLTM2TransmitDiversityYYYDLTM3Open-LoopspatialmultiplexingYYYDLTM4Closed-Loopspatialmultiplexing(SM)YYY不适合TDDDLTM5Multi-userMIMOYYY不适合TDDDLTM6Closed-loopRank=1PrecodingYYY不适合TDDDLTM7SinglecodewordBeamfoming(port5)NYYDLTM8(R9)DoublecodewordBeamfoming(port7,8)NYYDLTM9(R10)8LayerTransmissionN最高4layer最高8layer上行ULIRCInterferenceReductionCombinationYYY8T8R4T4R2T2R支持的多天线模式支持度TransPage462T/4T/8T发分集技术对比(TM2)LTE2Port系统:无论8T、4T和2T的发分集模式固定都采用SFBC技术。8T、4T和2T区别在于物理天线单元到Port的映射过程不同2天线系统,每个物理天线对应一个Port。4天线系统,每2个物理天线对应一个port。8天线系统,每4个物理天线对应一个port。注:port可以理解为逻辑天线,2port系统意味着从终端侧来看,认为基站为2天线发射数据流1数据流1数据流1SFBC编码SFBC编码SFBC编码2T/4T/8T的发分集模式(TM2)原理相同,差别仅在于4T/8T需要天线映射过程TM2适用于信噪比较低的环境,通常用于小区边缘,通过发射分集以提高接收端解调性能,改善小区边缘覆盖Tx1@Port0Tx2@Port1Tx1Tx2@Port0Tx3Tx4@Port1Tx1Tx2Tx3Tx4@Port0Tx5Tx6Tx7Tx8@Port12T/4T/8T发分集技术对比(TM2)LTE2Por2T/4T/8T空间复用技术对比(TM3)LTE2Port系统:8T、4T和2T的空间复用技术基本原理相同。8T、4T和2T区别在于物理天线到Port的映射过程不同。2天线系统,每个物理天线对应一个Port。4天线系统,每2个物理天线对应一个port。8天线系统,每4个物理天线对应一个port。注:port可以理解为逻辑天线,2port系统意味着从终端侧来看,认为基站为2天线发射空间复用空间复用空间复用2T/4T/8T的空间复用技术(TM3)原理相同,差别仅在于4T/8T需要天线映射过程TM3适用于信噪比较高的环境,通过空间复用技术并行传输2个数据流,大幅提高用户吞吐量。2T/4T/8T空间复用技术对比(TM3)LTE2Po4T/8TBeamforming技术生成用户级波束,获得阵列增益Beamforming技术利用多天线阵元形成方向性发射波束,将能量对准目标用户,从而提高目标用户的解调信噪比。通常用于小区边缘,达到改善小区边缘覆盖的目的。BF技术增益依赖于天线阵元个数,一般而言:天线阵元越多,则获得的波束赋形增益越高,对覆盖改善越明显天线阵元越多,则波束赋形宽度越窄,对干扰抑制越明显4TBeamforming8TBeamformingBF技术可以获得天线阵列增益,相对于2天线TM2,4天线TM7可以获得约3dB增益,8天线TM7可以获得约6dB增益2天线:分集增益约2dB4天线:阵列增益3dB+分集增益8天线:阵列增益6dB+分集增益4T/8TBeamforming技术生成用户级波束,获得阵仿真对比,BF技术可以大幅提升下行容量和边缘速率相对于2天线,8天线BF提升35%小区平均容量;4天线BF提升18%。系统仿真条件:19X3规则拓扑,站间距500米,每小区10个用户;2.0GHz;1X20MHz同频组网;子帧配比3:1;特殊时隙3:9:2;下行发射功率40W(46dBm);开销:PDCCH=3symbols,PUCCH=4RBs;8T8R:(BF与MIMO自适应);4T4R:(BF与MIMO自适应);2T2R:DL:2*2MIMO自适应;RANK自适应。80%小区下行边缘吞吐量吞吐量
(Mbps)4天线TM3/72天线13%小区下行平均吞吐量25%8天线TM3/7吞吐量
(Mbps)8天线TM3/835%18%4天线TM3/825%2天线4天线8天线仿真对比,BF技术可以大幅提升下行容量和边缘速率相对于2天线
MU-BF增益
MU-BF技术原理利用信道强相关性和不同用户信道的空间多样性,将多个下行用户数据复用到相同的时频资源上,提高网络容量和小区吞吐量在强相关信道下,用户自身无法进行多流传输,形成了性能瓶颈,而MU-BF利用不同用户的信道空间多样性,能够获得更大的空间自由度对多流进行复用,从而获得增益
8天线:中国移动场景8天线仿真结果MU-BF相比TM2/3/8自适应小区平均吞吐量提升10%;
4天线:由于波束较宽/空间辨析度差,MU-BF增益约5%;仿真基于以下条件:2.6G,20MHz小区,19x3x10,用户随机撒点,TM2/3/8自适应8天线双极化线阵,定向;4天线双极化线阵,定向MU-BF技术的应用MUBF小区平均吞吐量增益仿真吞吐量
(Mbps)10%8天线下行吞吐量5%SU-BFMU-BFSU-BFMU-BF4天线下行吞吐量MU-BF增益MU-BF技术原理利用信道强相关性和后续多天线技术演进,4/8天线可以进一步提升下行容量标准及技术发展3GPPR8+25%(8天线)3GPPR9SU-MIMO/Single-LayerBeamformingDual-Layer/Multi-UserBeamforming+5~10%LTE-A4/8-LayerBeamforming4×4/8×8MIMO等相对2天线的小区平均速率单小区
理论峰值速率1×90M2×90M>4×90M多天线演进技术3GPP协议演进中,多天线技术,特别是Beamforming技术是提升频谱效率的关键。选择2天线,多天线演进技术将无法实际商用,标准和新技术可能会停滞不前。选择8天线,可以支持标准的TM8双流BF,甚至更多层的数据流,能推动标准及多天线技术的快速发展。+10%(8天线)后续多天线技术演进,4/8天线可以进一步提升下行容量标准及技DLAverageSINR(dB)MIMOThroughput(Kbps)BFThroughput(Kbps)GainAverageThroughputGain4.8512702.70214765.32916.24%23.69%0.0423012.1173048732.48%-3.4012856.87217033.05332.48%-2.1417045.1317635.0493.46%3.3213075.45513576.7523.83%-1.703956.87897214.266782.32%4.6413726.36918498.7134.77%10.9226119.40732304.1623.68%测试方法:开启BF自适应功能,在小区内移动,当发现终端传输模式进入BF的地点后,固定在该地点对比BF开启和关闭时的下行吞吐量。在4T4R小区的覆盖范围中,存在BF增益的地点主要存在右侧于地图中的红色线条区域。BF测试点测试站测试结果表明4T的BF可以获得23%的边缘吞吐量增益小区吞吐量边缘提升23%DLAverageSINR(dB)MIMOThrou相对2天线,8天线组网提升小区平均容量26%,边缘速率提升68%深圳实验网实测数据表明,8天线(TM2/3/7)相对2天线(TM2/3)的性能显著提升,下行平均吞吐量提升26%测试场景:深圳龙岗,属于典型的密集城区环境;测试遍历50小区以及主要道路。D频段,2:2配比,特殊子帧配置SSP7采用增益16.5dBi8通道天线和17.5dBi2通道线网络下行50%加载、上行100UE加载26%68%测试结果:8天线TM2/3/7自适应相对2天线TM2/3自适应,可以提升小区平均吞吐量20%以上,边缘提升60%以上注:数据采于深圳一期试验网相对2天线,8天线组网提升小区平均容量26%,边缘速率提升6【深圳规模外场】8天线TM8相对TM7可以获得小区平均吞吐量10%增益测试方法:
定点:主测小区内选择极好、好、中、差四个位置,按照1:2:4:3的比例部署20部终端,对比TM3/7和TM3/8小区平均吞吐量的变化
移动:测试UE在被测区域移动,对比TM3/7和TM38平均吞吐量的变化场景:密集城区单小区,周围19个基站开启,依次配置成空扰和70%加扰测试场景测试结果基本结论在空扰和加扰情况下,TM3/8相对于TM3/7,都能获得稳定的扇区平均吞吐量增益(空扰11.65%,加扰7.5%)近、中点用户是获得TM8双流的BF增益和复用增益的主要受益者(近点达到34%,中点达到19%)远点用户TM7和TM8单流的性能基本相当拉网平均吞吐量
全网平均RSRP全网平均SINR全网平均吞吐量空扰-TM3/7自适应-84.8110.1823.86空扰-TM3/8自适应-84.9910.3426.64加扰-TM3/7自适应-86.785.1117.08加扰-TM3/8自适应-84.565.9918.36数据来源深圳试验网【深圳规模外场】8天线TM8相对TM7可以获得小区平均吞吐量8T8R4T4R2T2R下行性能对比总结多天线传输模式多天线增益小区边缘速率增益说明2天线TM2refRef4天线TM73dB25%仿真,密集城区23%香港测试,密集城区8天线TM76dB80%仿真,密集城区68%深圳试验网测试,密集城区多天线传输模式小区平均吞吐量说明2天线TM2/3自适应Ref基线4天线TM2/3/7自适应13%仿真TM2/3/8
自适应18%仿真8天线TM2/3/7自适应25%仿真TM2/3/7自适应26%D频段,深圳规模外场TM2/3/8自适应35%仿真TM2/3/8自适应34%D频段,深圳规模外场小区边缘速率增益小区平均吞吐量8T8R4T4R2T2R下行性能对比总结多天线传输模式IRC接收机利用干扰空间有色特点,抵消部分干扰信号,取得最佳接收信干噪比。2天线空间特性辨析度不足,IRC增益较低;分集增益干扰对消增益25%提升平均吞吐量(Mbps)UL4天线接收小区平均吞吐量边缘吞吐量30%提升60%提升UL8天线接收65%提升UL2天线接收8R相对于2R上行容量增益的量化分析:8天线接收相对2天线小区平均提升60%,边缘65%4天线接收相对2天线小区平均提升25%,边缘30%接收机将多个天线上能量合并,类似在接收侧形成一个波束来定点接收分集增益零陷进行干扰对消方向性能量接收方向性能量接收零陷进行干扰对消IRC接收机进行定点波束接收时同时考虑将天线波束的零陷对准干扰获取干扰对消增益8T8R4T4R2T2R上行接收分集——8R可以大幅改善上行覆盖IRC接收机利用干扰空间有色特点,抵消部分干扰信号,取VMIMO增益
VMIMO技术原理上行MU-MIMO有时也成为VMIMO,即虚拟MIMO。上行通过调度2个用户使用相同资源,从而提升系统容量。VMIMO完全由基站侧控制,对用户来说是透明的。所有计算都在基站侧进行,终端无需改动。天线数越多VMIMO增益月明显:提升上行SINR,从而提升VMIMO配对率;2天线下在大场景小区平均基本无增益;仿真基于以下条件:2.6G,20MHz小区,19x3x10,用户随机撒点,TM2/3/8自适应TD-LTE系统VMIMO技术的应用18%平均吞吐量增益VMIMO增益(%)2天线4天线8天线10%15%12%0%VMIMO增益VMIMO技术原理上行MU-MIMO有时也成4R相对于2R,实测提升小区上行平均吞吐率21%以上注:数据采于xxx网络ModeAverageGain2T2R7.254M~4T4R8.779M21%测试线路测试站测试场景:密集城区,邻区放置一个真实上行用户加载;在测试线路上做上行FTP,分别测试2T2R和4T4R的平均上行速率。测试场景:楼宇内,小区内选择好中差3个点,分别定点测试2T2R和4T4R的平均上行速率。选点4T4RSINR2T2RSINR4R速率2R速率4RGain差40.41.7M0.7M44%中17139M5M好18169.6M8.4M4R相对于2R,实测提升小区上行平均吞吐率21%以上注:数据4R相对于2R,网络空载实测提升小区上行边缘吞吐率40%TheaverageULthroughputof4T4Risabout10%higherthan2T2R,9.97mbpsvs9.04mbps;ThegainofCellMiddleandCellEdgeisabout30%~40%.Page60Scenarios2T2RUL4T4RULGainCellCentre(0m~100m)16208175998.58%CellMiddle(100m~200m)82591082431.06%CellEdge(>200m)1478207240.19%4R相对于2R,网络空载实测提升小区上行边缘吞吐率40%Th8R相对于2R,实测提升小区上行平均吞吐率60%深圳实验网实测数据表明,8天线相对2天线的上行性能显著提升,平均吞吐量提升60%测试场景:深圳龙岗,属于典型的密集城区环境;测试遍历主要道路做FTP下载和上传业务。D频段,2:2配比,特殊子帧配置SSP7采用增益16.5dBi8通道天线和17.5dBi2通道线网络下行50%加载、上行100UE加载60%数据来源:深圳规模试验网一阶段测试总结46%8R相对于2R,实测提升小区上行平均吞吐率60%深圳实验网实8T8R4T4R2T2R上行差异对比上行链路预算边缘速率(相同小区半径)平均速率(相同小区半径)备注算法增益天线增益合计2T2RRefRefRefRefRef4T4R4~5dB0dB4~5dB+30%+25%仿真+40%+21%测试8T8R8~9dB-3dB(F频段)5~6dB+65%+60%仿真8~9dB-1dB(D频段)7~8dB+46%+60%深圳试验网测试测试仿真8T8R4T4R2T2R上行差异对比上行链路预算边缘速8T8R4T4R2T2R多天线覆盖差异计算结果场景对比项F,8TF,4TF,2TD,8TD,4TD,2T密集城区站间距347330299303261235站点数/km2101113131721相对8T站点增加比例基准10%30%基准30%60%一般城区站间距546518470475409372站点数/km2456679相对8T站点增加比例基准25%50%基准16%50%F频段,8T的覆盖半径相对于4T和2T分别增加5%和16%;D频段,8T的覆盖半径相对于4T和2T分别增加16%和28%。8T8R4T4R2T2R多天线覆盖差异计算结果场景对比8T8R4T4R2T2R多天线覆盖差异估算结果所示区域为杭州主城区,共计12Km2。主要由高楼和开阔地组成。场景F频段,8天线F频段,4天线F频段,2天线密集城区(52.6%)1平方公里下站点数量9.5710.6312.93站点数12*52.62%*9.57=60.46612*52.62%*10.63=67.1312*52.62%*12.93=81.68一般城区(47.38%)1平方公里下站点数量3.874.35.23站点数12*47.38%*3.87=22.0212*47.38%*4.3=24.4512*47.38%*5.23=29.76区域内站点规模估算值60.466+22.02=8367.13+24.45=9281.68+29.76=112注:高楼、普通规则建筑、联排建筑和50%的绿地按照密集城区环境计算;其它按照一般城区计算。相同边缘速率下,相对于2天线,4天线组网可以减少18%的站点,8天线组网减少26%的站点数量8T8R4T4R2T2R多天线覆盖差异估算结果所示区域为相对2天线,8天线小区覆盖距离提升20%测试条件:D频段,2:2配比,特殊子帧配比:10:2:2采用增益16.5dBi8通道天线和17.5dBi2通道天线网络下行空载、50%、100%加载下行FTP下载,沿小区径向拉远直到速率为零点拉远测试情况
加扰级别8天线2天线增益%断链点空扰60045432.250%加扰480394.121.870%加扰474372.727.2数据来源:深圳规模试验网一阶段测试总结测试结果:8天线拉远距离大于2天线拉远距离,断链点距离增益为20%以上,5M速率距离点增益62%
加扰级别8天线2天线增益%5M下行距离(米)50%加扰45728162.6相对2天线,8天线小区半径提升20%以上相对2天线,8天线小区覆盖距离提升20%测试条件:拉远测试情1TD-LTE2/8天线对比目录2TD-LTE重叠覆盖影响3RS功率计算4寻呼容量计算1TD-LTE2/8天线对比目录2TD-LTE重叠覆盖影响TD-LTE同频干扰客观存在,要求严格控制重叠覆盖同频干扰不能独立来看,需结合覆盖和容量来评估随着网络负载的上升,同频干扰越严重随着对覆盖的要求越来越高,站间距越小,同频干扰越严重同频干扰不可能彻底消除,降低同频干扰要兼顾容量与重叠覆盖区域,以最终用户感知(速率)作为控制目标。Page67覆盖容量同频干扰网络设计初期,覆盖优先网络成熟后,重点考虑容量提升LTE同频组网的需求:LTE系统是基于同频组网要求而设计的;同频组网的频谱效率高;规模网络验证符合商用要求。同频干扰的根源:同频组网条件下,小区间的重叠覆盖区域必然会存在由于工作频率相同而带来的小区间同频干扰!同频组网条件下,对LTE网络结构合理性提出了更高的要求,在网络规划之初就要对超高站、过近站、不合理天馈等不合理的网络结构做整改,达到覆盖和容量的平衡。TD-LTE同频干扰客观存在,要求严格控制重叠覆盖同频干扰不重叠覆盖度的评估方法及规划流程Page68基于控制重叠覆盖的规划用仿真、ATU、MR三个维度计算干扰贡献系数从高到低排序,选择TopN系数高的小区TopN干扰小区识别结合实际场景和工参分析干扰系数高的原因原因包括:超高站、超近站、RF参数不合理原因分析针对原因,按照网络结构要求建议整改方案。站址整改,RF优化调整,关闭站点规划整改小区A的主覆盖区域小区A作为干扰邻区时,与其它小区的重叠覆盖范围(主邻电平差6dB)重叠覆盖度评估指标:干扰贡献系数本质上,小区A作为干扰邻区时的能量之和与该小区的总能量的比值来评估。系数越大,说明该小区对外的干扰越大;需要整改的优先级越高。A场景化:相对以前简单的网络结构标准筛选(高站按照45米,近站1
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