江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司安剛 宗春 王明久

分時(shí)長(zhǎng)期演進(jìn)系統(tǒng)F頻段和D頻段組網(wǎng)選擇

江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司安剛 宗春 王明久

摘要：TD-LTE（分時(shí)長(zhǎng)期演進(jìn)）系統(tǒng)建設(shè)面臨著頻譜資源受限，新舊網(wǎng)絡(luò)并存，多運(yùn)營(yíng)商并存的諸多問(wèn)題，靈活地進(jìn)行F和D頻段網(wǎng)絡(luò)部署，策略地分階段、按不同側(cè)重點(diǎn)來(lái)進(jìn)行混合部署方可有效的化解這些難題。從理論分析、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)出發(fā)，討論TD-LTE系統(tǒng)采用F和D頻段組網(wǎng)的優(yōu)劣并進(jìn)行對(duì)比分析，給出優(yōu)選方案。建議采用F加D多頻段混合組網(wǎng)的方式，即初期采用F頻段快速建網(wǎng)做基礎(chǔ)覆蓋，后續(xù)采用D頻段做容量補(bǔ)充。關(guān)鍵詞：分時(shí)長(zhǎng)期演進(jìn)；F頻段；D頻段；傳播特性；頻率干擾；容量擴(kuò)展

2013年12月4日中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信分別獲得一張TD-LTE（分時(shí)長(zhǎng)期演進(jìn)）牌照。在三大運(yùn)營(yíng)商中，中國(guó)移動(dòng)作為T(mén)D-LTE標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)運(yùn)營(yíng)商在拿到牌照后即開(kāi)始緊鑼密鼓的建設(shè)。TD-LTE系統(tǒng)的宏蜂窩基站采用F頻段還是D頻段組網(wǎng)一直是一個(gè)比較困惑的問(wèn)題，這里探討一下兩者組網(wǎng)的不同之處以及優(yōu)選的方案。

1　TD-LTE系統(tǒng)介紹

TD-LTE是基于3GPP（第3代合作伙伴計(jì)劃）長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)的一種通信技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)，屬于LTE的一個(gè)分支。作為國(guó)際主流4G標(biāo)準(zhǔn)之一，TD-LTE具有網(wǎng)速快、頻譜利用率高、靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)。TD-LTE制式具有靈活的帶寬配比，非常適合4G時(shí)代用戶(hù)的上網(wǎng)瀏覽等非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)帶來(lái)的數(shù)據(jù)井噴，更能充分提高頻譜的利用效率。

目前國(guó)際上3GPP共為T(mén)D-LTE定義了12個(gè)頻段，編號(hào)從33到44。國(guó)際上應(yīng)用較為廣泛的頻段包括頻段38、39、40、41、42和43，見(jiàn)表1。

在我國(guó)，目前已經(jīng)劃分給TDD（時(shí)分雙工）使用的頻譜有：A頻段（band 34）、F頻段（band 39）、E頻段（band 40）和D頻段（2 500～2 690 MHz）。根據(jù)《工業(yè)和信息化部關(guān)于同意中國(guó)移動(dòng)TD-LTE擴(kuò)大規(guī)模試驗(yàn)使用頻率的批復(fù)》（工信部無(wú)函〔2013〕470號(hào)），中國(guó)移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)可用頻率包括F頻段（1 880～1 900 MHz）、D頻段（2 575～2 635 MHz）。為了滿(mǎn)足競(jìng)爭(zhēng)需求，充分發(fā)揮4G技術(shù)優(yōu)勢(shì)，4G網(wǎng)絡(luò)單載波頻率帶寬為20 MHz，因此按照同頻組網(wǎng)規(guī)劃，F(xiàn)頻段有1個(gè)可用頻點(diǎn)，D頻段有3個(gè)可用頻點(diǎn)。

2　F頻段和D頻段組網(wǎng)優(yōu)劣對(duì)比

2.1傳播特性

F頻段相對(duì)D頻段具有較好的傳播特性，覆蓋能力更優(yōu)。

F頻段在傳播特性上大大優(yōu)于D頻段。F頻段處于TDD頻譜的最低位置，1.9 GHz的F頻段無(wú)線信號(hào)傳播性能優(yōu)于2.6 GHz的D頻段信號(hào)，相對(duì)D頻段低了近800 MHz。根據(jù)COST231-Hata模型，當(dāng)頻率大于1 500 MHz時(shí)，在密集城區(qū)的室外典型傳播損耗為：

式中L為傳播損耗，F(xiàn)為載頻頻率，Hb為基站天線高度，Hm為移動(dòng)臺(tái)天線高度，a(Hm)為天線修正因子，D為基站和移動(dòng)臺(tái)之間的距離，C為地形校正因子。通過(guò)上式計(jì)算可以得出2.6 GHz信號(hào)的傳播損耗比1.9 GHz大4.6 dB。因此，在進(jìn)行室外宏蜂窩連續(xù)覆蓋時(shí)，F(xiàn)頻段具有天然優(yōu)勢(shì)，采用D頻段要比F頻段占用更多的站址資源，建設(shè)更密集的基站。同時(shí)，傳播損耗的差異直接影響了兩種頻段組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)要求和覆蓋性能。從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)要求角度分析，由于傳播特性帶來(lái)的覆蓋性能差異，在單位面積內(nèi)達(dá)到相同覆蓋要求，所需D頻段基站數(shù)量是F頻段基站數(shù)量的1.9倍。從覆蓋性能角度分析，參考典型TD-SCDMA（時(shí)分同步碼分多址）小區(qū)，在相同覆蓋范圍下，F(xiàn)頻段上下行速率明顯高于D頻段，網(wǎng)絡(luò)性能上優(yōu)勢(shì)明顯。

2.2頻率干擾

D頻段頻譜干凈，F(xiàn)頻段周?chē)蓴_較多。

目前，2.6 GHz的D頻段頻譜周?chē)鷽](méi)有其他系統(tǒng)使用，頻率比較干凈，幾乎不存在帶外干擾。1.9 GHz的F頻段頻譜周邊有PHS（個(gè)人無(wú)繩電話系統(tǒng)）（1 900～1 920 MHz）和DCS（數(shù)字蜂窩系統(tǒng)）1 800（下行頻段1 805～1 880 MHz）帶來(lái)嚴(yán)重阻塞干擾。另外，GSM（全球移動(dòng)通信系統(tǒng)）900 MHz的二次諧波也會(huì)對(duì)F頻段帶來(lái)頻率干擾。后期工信部已明確通過(guò)調(diào)整已規(guī)劃的2G和3G頻率，在1 800 MHz和2 100 MHz頻段使用LTE-FDD系統(tǒng)，到時(shí)也會(huì)對(duì)F頻段有干擾，影響正常業(yè)務(wù)。

F頻段附近干擾源眾多，密集城區(qū)尤為嚴(yán)重，從頻率規(guī)劃的角度來(lái)看，應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單。另外，F(xiàn)頻段干擾排查和優(yōu)化成本也會(huì)變得較高，這會(huì)給TD-LTE網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)質(zhì)量隱患[1]。單從干擾角度看，在密集城區(qū)采用D頻段要優(yōu)于F頻段。

2.3網(wǎng)絡(luò)部署

F頻段升級(jí)部署快捷，初期建設(shè)成本低。

由于現(xiàn)網(wǎng)TD-SCMDA基站不支持D頻段，需要新增D頻段RRU（射頻拉遠(yuǎn)單元）及天線等，F(xiàn)頻段TD-LTE平滑演進(jìn)在改造工作量、工程難度、工程進(jìn)度、資金投入方面明顯優(yōu)于D頻段的建設(shè)。因此，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)部署初期F頻段升級(jí)建設(shè)相對(duì)快速、部署方便、初期投資成本低，大大節(jié)省站址資源。而這也正是D頻段部署所需要面臨的重要難題。D頻段優(yōu)勢(shì)在于頻譜寬，后續(xù)擴(kuò)容只需要軟件升級(jí)即可，綜合長(zhǎng)期的投資成本而言，D頻段也是有優(yōu)勢(shì)的。

2.4容量擴(kuò)展

D頻段有豐富的頻譜，擴(kuò)展容易[1]。

TD-LTE系統(tǒng)的D頻段擴(kuò)展性強(qiáng)，擁有190 MHz頻譜資源，容易實(shí)現(xiàn)載頻擴(kuò)容。而F頻段目前僅有20 MHz頻譜資源可用，由于頻譜資源有限，無(wú)法在原有頻段上進(jìn)行第二載波的擴(kuò)容。目前，F(xiàn)頻段只能使用單頻點(diǎn)組網(wǎng)，在小區(qū)邊緣重疊區(qū)域，性能下降嚴(yán)重。后期隨著TD-LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，勢(shì)必需要采用新建D頻段作為第二載波方式，即采用F加D頻段混合組網(wǎng)。結(jié)合中長(zhǎng)期發(fā)展需要，綜合考慮未來(lái)的容量建設(shè)便捷性（第二載波），在密集城區(qū)和一般城區(qū)上D頻段具有較大優(yōu)勢(shì)。因此，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期建議大城市的密集城區(qū)和一般城區(qū)同步規(guī)劃F頻段和D頻段，考慮F加D混合組網(wǎng)的方式；在郊區(qū)和農(nóng)村可以采用F頻段新建或升級(jí)，以滿(mǎn)足基本的覆蓋需求[1]。

2.5產(chǎn)業(yè)鏈

D頻段產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)明顯。

截至2014年2月，全球商用的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開(kāi)通28個(gè)，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)使用的頻段都是國(guó)際通用的D頻段?？梢钥闯觯捎肈頻段能夠更好地實(shí)現(xiàn)TD-LTE國(guó)際漫游，以免重蹈TD-SCDMA時(shí)代國(guó)際漫游進(jìn)不來(lái)出不去的困境。產(chǎn)業(yè)鏈中最重要的環(huán)節(jié)是手機(jī)終端。復(fù)雜的終端需要支持2G/3G4G（LTE）多模和主流頻譜，采用全球統(tǒng)一的D頻段可以推動(dòng)iPhone、三星等主流智能手機(jī)的研發(fā)進(jìn)程。若全球僅有中國(guó)唯一使用F頻段開(kāi)通TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，則國(guó)外設(shè)備廠商將無(wú)法積極全力參與，這也會(huì)使得中國(guó)TD-LTE產(chǎn)業(yè)鏈變得更加封閉，無(wú)法把TD-LTE推向全球。

2.6網(wǎng)絡(luò)性能

F/D頻段新建網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化簡(jiǎn)單，F(xiàn)頻段升級(jí)無(wú)法聯(lián)合優(yōu)化。

D頻段在網(wǎng)絡(luò)性能上的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下方面：第一，D頻段容易實(shí)現(xiàn)獨(dú)立組網(wǎng)，多載頻擴(kuò)容方便，軟件升級(jí)即可支持，減少了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度；第二，D頻段資源豐富，可以采用異頻組網(wǎng)，使得網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃難度大大降低，也降低了工程建設(shè)的難度；第三，D頻段可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立優(yōu)化，從而打造優(yōu)異、高品質(zhì)的LTE網(wǎng)絡(luò)[1]。

如果采用F頻段新建的方式，同樣也可以提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。但是，如果采用F頻段升級(jí)方式，雖然可以在建網(wǎng)初期實(shí)現(xiàn)快速網(wǎng)絡(luò)部署，但是升級(jí)方案對(duì)于TD-SCDMA和TD-LTE兩個(gè)系統(tǒng)無(wú)法同時(shí)達(dá)到性能最優(yōu)，無(wú)法展開(kāi)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。因此，不建議以犧牲長(zhǎng)期網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量為代價(jià)，綜合考慮采用D頻段新建或F頻段新建方式更合適。

2.7四網(wǎng)協(xié)同

F頻段促進(jìn)四網(wǎng)協(xié)同，均衡發(fā)展。

如果說(shuō)F頻段的選擇，可令短期內(nèi)節(jié)省投資，那么長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，也契合了四網(wǎng)協(xié)同策略。四網(wǎng)協(xié)同，即2G、3G（TD-SCDMA）、WLAN（無(wú)線局域網(wǎng)）及4G（TDLTE）四張網(wǎng)的協(xié)同發(fā)展，該理念主要基于均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、引導(dǎo)流量分流、保障用戶(hù)體驗(yàn)，提升整體管道價(jià)值的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維考慮。由于在F頻段TD-LTE與TD-SCDMA覆蓋能力相當(dāng)，在TD-LTE建設(shè)的同時(shí)，新增的TD-LTE站址資源就自然擴(kuò)展了TD-SCDMA的覆蓋。同樣，在TD-LTE發(fā)展初期，由于覆蓋不夠，用戶(hù)可以回落到3G網(wǎng)絡(luò)，亦可正向拉動(dòng)TD-SCDMA流量的提升。選擇F頻段顯然更有利于形成TD-SCDMA和TD-LTE齊頭并進(jìn)的雙贏局面。建設(shè)初期，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)可以成為T(mén)D-LTE網(wǎng)絡(luò)的有力后盾，而TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的初期覆蓋不足也可反向促進(jìn)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的精品化建設(shè)。

3　采用F加D多頻混合組網(wǎng)

合組網(wǎng)的方式，即初期采用F頻段快速建網(wǎng)做基礎(chǔ)覆蓋，后續(xù)采用D頻段做容量補(bǔ)充。在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中不一定要先全部建完F頻段基站后再建設(shè)D頻段基站，可以采取按需選擇，對(duì)有容量需求的區(qū)域可以同步建設(shè)D頻段基站，使F和D頻段組網(wǎng)相輔相成，提升TD-LTE網(wǎng)絡(luò)綜合服務(wù)能力。

4　小結(jié)

TD-LTE的F頻段盡管傳播特性較好，但資源相對(duì)少、干擾較大，又要兼顧TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。D頻段盡管傳播特性略差、投資高，但其資源豐富，有190 MHz帶寬。鑒于F和D頻段各自存在一定的優(yōu)缺點(diǎn)，單獨(dú)選用任何一個(gè)頻段都無(wú)法解決TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的各種問(wèn)題。因此，建議采用F加D多頻段混

TD-LTE系統(tǒng)建設(shè)面臨著頻譜資源受限，新舊網(wǎng)絡(luò)并存，多運(yùn)營(yíng)商并存的諸多問(wèn)題，靈活的進(jìn)行F和D頻段網(wǎng)絡(luò)部署，策略地分階段、按不同側(cè)重點(diǎn)來(lái)進(jìn)行混合部署方可有效的化解這些難題。對(duì)于中國(guó)的TD-LTE系統(tǒng)，只有建設(shè)成一張高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)，才能扭轉(zhuǎn)TD-SCDMA系統(tǒng)在3G中的不利競(jìng)爭(zhēng)局面，對(duì)抗FDD-LTE的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，推動(dòng)TD-LTE在全球的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳洪濤. TD-LTE組網(wǎng)的選擇題：向左向右？[J]. 通信世界, 2013(12): 39.◆