TD-LTE F頻段和D頻段組網對比分析的理論研究

林玉瑛

(中睿通信規劃設計有限公司,廣東廣州 510630)

TD-LTE F頻段和D頻段組網對比分析的理論研究

林玉瑛

(中睿通信規劃設計有限公司,廣東廣州 510630)

頻率是無線網絡建設中最寶貴的資源,在移動的TD-LTE的建設中,F頻段和D頻段都可用于室外覆蓋建設。本文將從F/D頻段的覆蓋性能、頻譜特性、網絡部署等方面來對F頻段和D頻段組網性能進行對比分析。

TD-LTE F頻段 D頻段 組網性能

1 室外覆蓋性能分析

有國外運營商在對LTE網絡研究時發現，百分之八十的移動業務是通過百分之二十的“熱點”小區站點承擔著的，這就是所謂的“二八”原則。在中國同樣有著相同的情況，即少數的主城區站點承擔著大多數的流量傳送業務。我們通過采用Cost231HATA室外密集市區模型進行仿真計算，可以得出D頻段相比于F頻段的傳播損耗會大4.6dB，在相同條件和相同要求之下，F頻段比D頻段小區覆蓋半徑多百分之二十，所以每平方公里站點數量也將減少百分之四十五。但在實際應用中，因為密集市區的現網站點分布不均勻等因素的影響，兩者之間的差別可能不會有這么大。在對中國移動在多個城市進行的大規模外場測試結果進行分析，我們可以看出在站間距400～500米范圍內，D頻段網絡可以達到與F頻段一樣的覆蓋效果，滿足密集城區的覆蓋要求。所以，我們可以得出，在流量密集的主城區內，D頻段與F頻段的覆蓋能力相當，但在遠郊區，F頻段在覆蓋性能方面有著一定的優勢。

2 從頻譜上分析

相對于D頻段，F頻段傳播特性較好，穿透能力強，傳輸距離也有很大的提升，覆蓋相同的局域，采用F頻段組網要比采用D頻段組網的站點數少。但是F頻段的可使用頻率范圍從1 8 8 0MH z到1900MHz，共20MHz的帶寬，剩余的1900MHz到1920MHz頻段被小靈通的PHS系統占據著。為了確保不對TD-SCDMA網絡產生干擾，09年工信部發文要求2011年底前完成小靈通PHS系統的清頻退網工作。同時F頻段可以直接通過TD-SCDMA進行升級使用，減少初期建設成本。

相反的，相對于F頻段，D頻段頻譜資源較為豐富，目前中國移動的TD-LTE頻率范圍為2575MHz到2615MHz共40MHz帶寬可用。D頻段作為LTE專用頻段，且作為國際主流的頻段，已有多個國家進行使用，有著較為成熟的商用產品支持并通過實驗驗證，有利于產業鏈的發展。但同樣存在的問題是D頻段的衰減較大，穿透能力較差，覆蓋距離較小，需要建設跟多的基站來達到覆蓋要求。另一方面，D頻段也不支持現有的TD-SCDMA進行直接升級。

總的來說，D頻段頻譜比較干凈，沒有其他系統使用周圍頻譜，所以沒有頻譜干擾，頻段隔離度比較高。此外，D頻段可用頻譜范圍較大，有利于以后的擴展擴容。而F頻段在1900MHz附近有眾多其他系統的頻譜干擾，特別在市區更為嚴重，這也會給以后F頻段網絡優化干擾排查帶來很多困難。此外F頻段被PHS系統占據著一定的頻段，自身可用頻段較少，不利于以后的擴展。

3 從網絡部署和容量擴展方面分析

在LTE網絡部署初期，運營商首先要考慮的是覆蓋問題。如果中國移動使用現有網點的TD-SCDMA的網絡資源充分利用，將原有F頻段進行TD-LTE升級，不僅初期投資成本低，節約了大量資金，而且部署方便，省去重新組網麻煩，建設相對迅速，有利用迅速搶占4G市場。

但是綜合長期的發展需要，D頻段擁有更高的容量，在未來容易實現載頻擴容。而目前F頻段被小靈通占用，僅20M頻譜可用，所以在未來的發展中不能在原有頻段上進行載波擴容。此外D頻段容易實現獨立組網，降低了網絡的復雜度，為以后的網絡維護帶來了方便，并且能進行獨立優化，從而進一步提高網絡質量。

所以，綜上所述，從長遠發展的角度來考慮的話，D頻段網絡在話務量大的密集市區使用有較大的優勢，而偏遠郊區站點，可以通過升級F頻段來滿足覆蓋的需求。

4 從用戶體驗分析

在之前移動進行的外場測試研究發現，4G系統的用戶體驗在很大的程度上取決于系統的信噪比(SINR)而不是3G系統中的信號強度(PSRP)。所以僅僅去提高系統的信號強度并不能使用戶體驗有大幅度提升，相反的，信噪比的提升可以帶來更好的用戶體驗。而信噪比會受到系統間干擾、外部干擾等一系列因素的影響。而D頻段因為自身頻段帶寬較F頻段大，可用的頻率資源十分寬裕，所以可以通過雙倍增強時隙等技術，能夠提供更好的用戶體驗。此外在F頻段中，當3G系統和4G系統共享無線射頻設備時，會導致無線射頻阻塞特征惡化，導致干擾增強，產生更多的噪聲，導致網絡性能下降，用戶體驗也隨之下降。

5 產業鏈與生態系統分析

眾所周知，D頻段是國際通用頻段，中國移動如果使用D頻段，可以更好的實現國際漫游，以避免3G時代國際漫游進不來出不去的窘迫。中國移動把TD-LTE做成國際標準也是其上馬4G的一個重要思路。

放眼全球LTE市場，D頻段在產業鏈上應用是最廣泛的也是最成熟的。產業鏈中最重要的就是用戶終端，若采用全球統一的D頻段，可以推動三星、蘋果等設備廠商研發進程，提供更好的、更豐富的高端智能手機終端，同時還可以實現智能手機終端的批量規模生產，從而降低手機終端的生產成本，實現良好的產業經濟循環。如果中國采用1.9GHz頻段升級網絡，手機終端設備廠商將不得不針對中國市場安排專門的人力物力進行研發生產相應的手機終端，不僅會耗費更多的人力物力，國外的設備廠商也將不會積極參與，這將使得國內的4G產業鏈環境變得更加封閉，無法實現將TD-LTE推向全球化。

在GSA四月的報告中我們可以看到在所有的八百種LTE終端類產品中，有多達20%的終端設備工作于2.3GHz頻段和2.6GHz頻段，由此可見在LTE市場上D頻段已經占據一定的規模比較慢慢的趨于成熟。此外我們還可以看到個人熱點類的產品目前的市場占有率仍高于手機終端。著說明用戶對高速寬帶接入服務的需求還是十分的強勁，用戶在選用LTE服務時首要的還是考慮到4G網絡能提供高速的寬帶接入能力。因此綜于以上考慮，采用D頻段的網絡具有速度快，容量大，抗干擾等得天獨厚的優勢。

6 結語

雖然D頻段與F頻段有著各自的性能優勢，但在現階段，充分利用F+D多頻段混合組網已經是TD-LTE發展的必然趨勢。因為頻率資源相對緊張，一直都無法滿足移動通信網絡建設的需求。在不久將來LTE普及以后更是會加劇對頻譜資源的爭奪。此時“一刀切”的選擇F頻段或者D頻段將過于浪費現有頻段資源，只有靈活的進行F+D頻段網絡部署，分階段的進行F+D頻段混合組網才能讓現有資源得到充分利用。此外，愛立信、主流的設備廠商也支持F+D頻段的混合組網方式，并紛紛推出相應技術，搭建現網實驗，完成相應的研究和測試。

[1]張冰.用戶預測在無線網絡規劃中的方法研究[J].科技創新導報,2008:31-32.

[2]趙旭淞,張新程,徐德平,張炎炎.TD-LTE無線網絡規劃及性能分析[J].電信工程技術與標準化,2010年第11期:22-27.

[3]3GPP TS 36.211.Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network;Physical Channels and Modulation.

[4]3GPP TS 36.212. Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network;Multiplexing and channel coding.

林玉瑛(1982—),女,廣東廣州人,本科,工程師,畢業于集美大學自動化專業,現任中睿通信規劃設計有限公司無線網絡設計院綜合支撐室經理助理,主要從事無線通信網絡規劃咨詢、工程設計等工作。