江蘇省郵電規(guī)劃設計院有限責任公司安剛 宗春 王明久

分時長期演進系統(tǒng)F頻段和D頻段組網(wǎng)選擇

江蘇省郵電規(guī)劃設計院有限責任公司安剛 宗春 王明久

摘要：TD-LTE（分時長期演進）系統(tǒng)建設面臨著頻譜資源受限，新舊網(wǎng)絡并存，多運營商并存的諸多問題，靈活地進行F和D頻段網(wǎng)絡部署，策略地分階段、按不同側(cè)重點來進行混合部署方可有效的化解這些難題。從理論分析、網(wǎng)絡規(guī)劃建設出發(fā)，討論TD-LTE系統(tǒng)采用F和D頻段組網(wǎng)的優(yōu)劣并進行對比分析，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頻段做容量補充。關(guān)鍵詞：分時長期演進；F頻段；D頻段；傳播特性；頻率干擾；容量擴展

2013年12月4日中國移動、中國聯(lián)通和中國電信分別獲得一張TD-LTE（分時長期演進）牌照。在三大運營商中，中國移動作為TD-LTE標準的主導運營商在拿到牌照后即開始緊鑼密鼓的建設。TD-LTE系統(tǒng)的宏蜂窩基站采用F頻段還是D頻段組網(wǎng)一直是一個比較困惑的問題，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代合作伙伴計劃）長期演進技術(shù)的一種通信技術(shù)與標準，屬于LTE的一個分支。作為國際主流4G標準之一，TD-LTE具有網(wǎng)速快、頻譜利用率高、靈活性強的特點。TD-LTE制式具有靈活的帶寬配比，非常適合4G時代用戶的上網(wǎng)瀏覽等非對稱業(yè)務帶來的數(shù)據(jù)井噴，更能充分提高頻譜的利用效率。

目前國際上3GPP共為TD-LTE定義了12個頻段，編號從33到44。國際上應用較為廣泛的頻段包括頻段38、39、40、41、42和43，見表1。

在我國，目前已經(jīng)劃分給TDD（時分雙工）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)于同意中國移動TD-LTE擴大規(guī)模試驗使用頻率的批復》（工信部無函〔2013〕470號），中國移動4G網(wǎng)絡可用頻率包括F頻段（1 880～1 900 MHz）、D頻段（2 575～2 635 MHz）。為了滿足競爭需求，充分發(fā)揮4G技術(shù)優(yōu)勢，4G網(wǎng)絡單載波頻率帶寬為20 MHz，因此按照同頻組網(wǎng)規(guī)劃，F(xiàn)頻段有1個可用頻點，D頻段有3個可用頻點。

2　F頻段和D頻段組網(wǎng)優(yōu)劣對比

2.1傳播特性

F頻段相對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頻段無線信號傳播性能優(yōu)于2.6 GHz的D頻段信號，相對D頻段低了近800 MHz。根據(jù)COST231-Hata模型，當頻率大于1 500 MHz時，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為移動臺天線高度，a(Hm)為天線修正因子，D為基站和移動臺之間的距離，C為地形校正因子。通過上式計算可以得出2.6 GHz信號的傳播損耗比1.9 GHz大4.6 dB。因此，在進行室外宏蜂窩連續(xù)覆蓋時，F(xiàn)頻段具有天然優(yōu)勢，采用D頻段要比F頻段占用更多的站址資源，建設更密集的基站。同時，傳播損耗的差異直接影響了兩種頻段組網(wǎng)的網(wǎng)絡建設要求和覆蓋性能。從網(wǎng)絡建設要求角度分析，由于傳播特性帶來的覆蓋性能差異，在單位面積內(nèi)達到相同覆蓋要求，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)絡性能上優(yōu)勢明顯。

2.2頻率干擾

D頻段頻譜干凈，F(xiàn)頻段周圍干擾較多。

目前，2.6 GHz的D頻段頻譜周圍沒有其他系統(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（個人無繩電話系統(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）帶來嚴重阻塞干擾。另外，GSM（全球移動通信系統(tǒng)）900 MHz的二次諧波也會對F頻段帶來頻率干擾。后期工信部已明確通過調(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)，到時也會對F頻段有干擾，影響正常業(yè)務。

F頻段附近干擾源眾多，密集城區(qū)尤為嚴重，從頻率規(guī)劃的角度來看，應盡可能簡單。另外，F(xiàn)頻段干擾排查和優(yōu)化成本也會變得較高，這會給TD-LTE網(wǎng)絡帶來質(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)絡部署

F頻段升級部署快捷，初期建設成本低。

由于現(xiàn)網(wǎng)TD-SCMDA基站不支持D頻段，需要新增D頻段RRU（射頻拉遠單元）及天線等，F(xiàn)頻段TD-LTE平滑演進在改造工作量、工程難度、工程進度、資金投入方面明顯優(yōu)于D頻段的建設。因此，TD-LTE網(wǎng)絡部署初期F頻段升級建設相對快速、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)勢在于頻譜寬，后續(xù)擴容只需要軟件升級即可，綜合長期的投資成本而言，D頻段也是有優(yōu)勢的。

2.4容量擴展

D頻段有豐富的頻譜，擴展容易[1]。

TD-LTE系統(tǒng)的D頻段擴展性強，擁有190 MHz頻譜資源，容易實現(xiàn)載頻擴容。而F頻段目前僅有20 MHz頻譜資源可用，由于頻譜資源有限，無法在原有頻段上進行第二載波的擴容。目前，F(xiàn)頻段只能使用單頻點組網(wǎng)，在小區(qū)邊緣重疊區(qū)域，性能下降嚴重。后期隨著TD-LTE網(wǎng)絡發(fā)展，勢必需要采用新建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)合中長期發(fā)展需要，綜合考慮未來的容量建設便捷性（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。因此，在網(wǎng)絡建設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，以滿足基本的覆蓋需求[1]。

2.5產(chǎn)業(yè)鏈

D頻段產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢明顯。

截至2014年2月，全球商用的TD-LTE網(wǎng)絡已經(jīng)開通28個，大多數(shù)網(wǎng)絡使用的頻段都是國際通用的D頻段?？梢钥闯?，采用D頻段能夠更好地實現(xiàn)TD-LTE國際漫游，以免重蹈TD-SCDMA時代國際漫游進不來出不去的困境。產(chǎn)業(yè)鏈中最重要的環(huán)節(jié)是手機終端。復雜的終端需要支持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iPhone、三星等主流智能手機的研發(fā)進程。若全球僅有中國唯一使用F頻段開通TD-LTE網(wǎng)絡，則國外設備廠商將無法積極全力參與，這也會使得中國TD-LTE產(chǎn)業(yè)鏈變得更加封閉，無法把TD-LTE推向全球。

2.6網(wǎng)絡性能

F/D頻段新建網(wǎng)絡優(yōu)化簡單，F(xiàn)頻段升級無法聯(lián)合優(yōu)化。

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

如果采用F頻段新建的方式，同樣也可以提升網(wǎng)絡質(zhì)量。但是，如果采用F頻段升級方式，雖然可以在建網(wǎng)初期實現(xiàn)快速網(wǎng)絡部署，但是升級方案對于TD-SCDMA和TD-LTE兩個系統(tǒng)無法同時達到性能最優(yōu)，無法展開獨立網(wǎng)絡優(yōu)化。因此，不建議以犧牲長期網(wǎng)絡質(zhì)量為代價，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頻段促進四網(wǎng)協(xié)同，均衡發(fā)展。

如果說F頻段的選擇，可令短期內(nèi)節(jié)省投資，那么長遠來看，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)絡負載、引導流量分流、保障用戶體驗，提升整體管道價值的網(wǎng)絡運維考慮。由于在F頻段TD-LTE與TD-SCDMA覆蓋能力相當，在TD-LTE建設的同時，新增的TD-LTE站址資源就自然擴展了TD-SCDMA的覆蓋。同樣，在TD-LTE發(fā)展初期，由于覆蓋不夠，用戶可以回落到3G網(wǎng)絡，亦可正向拉動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齊頭并進的雙贏局面。建設初期，TD-SCDMA網(wǎng)絡可以成為TD-LTE網(wǎng)絡的有力后盾，而TD-LTE網(wǎng)絡的初期覆蓋不足也可反向促進TD-SCDMA網(wǎng)絡的精品化建設。

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頻段做容量補充。在網(wǎng)絡建設中不一定要先全部建完F頻段基站后再建設D頻段基站，可以采取按需選擇，對有容量需求的區(qū)域可以同步建設D頻段基站，使F和D頻段組網(wǎng)相輔相成，提升TD-LTE網(wǎng)絡綜合服務能力。

4　小結(jié)

TD-LTE的F頻段盡管傳播特性較好，但資源相對少、干擾較大，又要兼顧TD-SCDMA網(wǎng)絡的發(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，單獨選用任何一個頻段都無法解決TD-LTE網(wǎng)絡建設的各種問題。因此，建議采用F加D多頻段混

TD-LTE系統(tǒng)建設面臨著頻譜資源受限，新舊網(wǎng)絡并存，多運營商并存的諸多問題，靈活的進行F和D頻段網(wǎng)絡部署，策略地分階段、按不同側(cè)重點來進行混合部署方可有效的化解這些難題。對于中國的TD-LTE系統(tǒng)，只有建設成一張高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展的網(wǎng)絡，才能扭轉(zhuǎn)TD-SCDMA系統(tǒng)在3G中的不利競爭局面，對抗FDD-LTE的國際競爭，推動TD-LTE在全球的發(fā)展。

參考文獻：

[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.◆