TD—LTE F頻段和D頻段組網(wǎng)對(duì)比分析的理論研究

林玉瑛

【摘 要】 頻率是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中最寶貴的資源，在移動(dòng)的TD-LTE的建設(shè)中，F(xiàn)頻段和D頻段都可用于室外覆蓋建設(shè)。本文將從F/D頻段的覆蓋性能、頻譜特性、網(wǎng)絡(luò)部署等方面來(lái)對(duì)F頻段和D頻段組網(wǎng)性能進(jìn)行對(duì)比分析。

【關(guān)鍵詞】 TD-LTE F頻段 D頻段 組網(wǎng)性能

1 室外覆蓋性能分析

有國(guó)外運(yùn)營(yíng)商在對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，百分之八十的移動(dòng)業(yè)務(wù)是通過(guò)百分之二十的“熱點(diǎn)”小區(qū)站點(diǎn)承擔(dān)著的，這就是所謂的“二八”原則。在中國(guó)同樣有著相同的情況，即少數(shù)的主城區(qū)站點(diǎn)承擔(dān)著大多數(shù)的流量傳送業(yè)務(wù)。我們通過(guò)采用Cost231HATA室外密集市區(qū)模型進(jìn)行仿真計(jì)算，可以得出D頻段相比于F頻段的傳播損耗會(huì)大4.6dB，在相同條件和相同要求之下，F(xiàn)頻段比D頻段小區(qū)覆蓋半徑多百分之二十，所以每平方公里站點(diǎn)數(shù)量也將減少百分之四十五。但在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)槊芗袇^(qū)的現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)分布不均勻等因素的影響，兩者之間的差別可能不會(huì)有這么大。在對(duì)中國(guó)移動(dòng)在多個(gè)城市進(jìn)行的大規(guī)模外場(chǎng)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，我們可以看出在站間距400～500米范圍內(nèi)，D頻段網(wǎng)絡(luò)可以達(dá)到與F頻段一樣的覆蓋效果，滿足密集城區(qū)的覆蓋要求。所以，我們可以得出，在流量密集的主城區(qū)內(nèi)，D頻段與F頻段的覆蓋能力相當(dāng)，但在遠(yuǎn)郊區(qū)，F(xiàn)頻段在覆蓋性能方面有著一定的優(yōu)勢(shì)。

2 從頻譜上分析

相對(duì)于D頻段，F(xiàn)頻段傳播特性較好，穿透能力強(qiáng)，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(wǎng)要比采用D頻段組網(wǎng)的站點(diǎn)數(shù)少。但是F頻段的可使用頻率范圍從1880MHz到1900MHz，共20MHz的帶寬，剩余的1900MHz到1920MHz頻段被小靈通的PHS系統(tǒng)占據(jù)著。為了確保不對(duì)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生干擾，09年工信部發(fā)文要求2011年底前完成小靈通PHS系統(tǒng)的清頻退網(wǎng)工作。同時(shí)F頻段可以直接通過(guò)TD-SCDMA進(jìn)行升級(jí)使用，減少初期建設(shè)成本。

相反的，相對(duì)于F頻段，D頻段頻譜資源較為豐富，目前中國(guó)移動(dòng)的TD-LTE頻率范圍為2575MHz到2615MHz共40MHz帶寬可用。D頻段作為L(zhǎng)TE專用頻段，且作為國(guó)際主流的頻段，已有多個(gè)國(guó)家進(jìn)行使用，有著較為成熟的商用產(chǎn)品支持并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，有利于產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。但同樣存在的問(wèn)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(shè)跟多的基站來(lái)達(dá)到覆蓋要求。另一方面，D頻段也不支持現(xiàn)有的TD-SCDMA進(jìn)行直接升級(jí)。

總的來(lái)說(shuō)，D頻段頻譜比較干凈，沒(méi)有其他系統(tǒng)使用周圍頻譜，所以沒(méi)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(kuò)展擴(kuò)容。而F頻段在1900MHz附近有眾多其他系統(tǒng)的頻譜干擾，特別在市區(qū)更為嚴(yán)重，這也會(huì)給以后F頻段網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化干擾排查帶來(lái)很多困難。此外F頻段被PHS系統(tǒng)占據(jù)著一定的頻段，自身可用頻段較少，不利于以后的擴(kuò)展。

3 從網(wǎng)絡(luò)部署和容量擴(kuò)展方面分析

在LTE網(wǎng)絡(luò)部署初期，運(yùn)營(yíng)商首先要考慮的是覆蓋問(wèn)題。如果中國(guó)移動(dòng)使用現(xiàn)有網(wǎng)點(diǎn)的TD-SCDMA的網(wǎng)絡(luò)資源充分利用，將原有F頻段進(jìn)行TD-LTE升級(jí)，不僅初期投資成本低，節(jié)約了大量資金，而且部署方便，省去重新組網(wǎng)麻煩，建設(shè)相對(duì)迅速，有利用迅速搶占4G市場(chǎng)。

但是綜合長(zhǎng)期的發(fā)展需要，D頻段擁有更高的容量，在未來(lái)容易實(shí)現(xiàn)載頻擴(kuò)容。而目前F頻段被小靈通占用，僅20M頻譜可用，所以在未來(lái)的發(fā)展中不能在原有頻段上進(jìn)行載波擴(kuò)容。此外D頻段容易實(shí)現(xiàn)獨(dú)立組網(wǎng)，降低了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度，為以后的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)帶來(lái)了方便，并且能進(jìn)行獨(dú)立優(yōu)化，從而進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

所以，綜上所述，從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度來(lái)考慮的話，D頻段網(wǎng)絡(luò)在話務(wù)量大的密集市區(qū)使用有較大的優(yōu)勢(shì)，而偏遠(yuǎn)郊區(qū)站點(diǎn)，可以通過(guò)升級(jí)F頻段來(lái)滿足覆蓋的需求。

4 從用戶體驗(yàn)分析

在之前移動(dòng)進(jìn)行的外場(chǎng)測(cè)試研究發(fā)現(xiàn)，4G系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)在很大的程度上取決于系統(tǒng)的信噪比（SINR）而不是3G系統(tǒng)中的信號(hào)強(qiáng)度（PSRP）。所以僅僅去提高系統(tǒng)的信號(hào)強(qiáng)度并不能使用戶體驗(yàn)有大幅度提升，相反的，信噪比的提升可以帶來(lái)更好的用戶體驗(yàn)。而信噪比會(huì)受到系統(tǒng)間干擾、外部干擾等一系列因素的影響。而D頻段因?yàn)樽陨眍l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(guò)雙倍增強(qiáng)時(shí)隙等技術(shù)，能夠提供更好的用戶體驗(yàn)。此外在F頻段中，當(dāng)3G系統(tǒng)和4G系統(tǒng)共享無(wú)線射頻設(shè)備時(shí)，會(huì)導(dǎo)致無(wú)線射頻阻塞特征惡化，導(dǎo)致干擾增強(qiáng)，產(chǎn)生更多的噪聲，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降，用戶體驗(yàn)也隨之下降。

5 產(chǎn)業(yè)鏈與生態(tài)系統(tǒng)分析

眾所周知，D頻段是國(guó)際通用頻段，中國(guó)移動(dòng)如果使用D頻段，可以更好的實(shí)現(xiàn)國(guó)際漫游，以避免3G時(shí)代國(guó)際漫游進(jìn)不來(lái)出不去的窘迫。中國(guó)移動(dòng)把TD-LTE做成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)也是其上馬4G的一個(gè)重要思路。

放眼全球LTE市場(chǎng)，D頻段在產(chǎn)業(yè)鏈上應(yīng)用是最廣泛的也是最成熟的。產(chǎn)業(yè)鏈中最重要的就是用戶終端，若采用全球統(tǒng)一的D頻段，可以推動(dòng)三星、蘋果等設(shè)備廠商研發(fā)進(jìn)程，提供更好的、更豐富的高端智能手機(jī)終端，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)終端的批量規(guī)模生產(chǎn)，從而降低手機(jī)終端的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)良好的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)循環(huán)。如果中國(guó)采用1.9GHz頻段升級(jí)網(wǎng)絡(luò)，手機(jī)終端設(shè)備廠商將不得不針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)安排專門的人力物力進(jìn)行研發(fā)生產(chǎn)相應(yīng)的手機(jī)終端，不僅會(huì)耗費(fèi)更多的人力物力，國(guó)外的設(shè)備廠商也將不會(huì)積極參與，這將使得國(guó)內(nèi)的4G產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)境變得更加封閉，無(wú)法實(shí)現(xiàn)將TD-LTE推向全球化。

在GSA四月的報(bào)告中我們可以看到在所有的八百種LTE終端類產(chǎn)品中，有多達(dá)20%的終端設(shè)備工作于2.3GHz頻段和2.6GHz頻段，由此可見(jiàn)在LTE市場(chǎng)上D頻段已經(jīng)占據(jù)一定的規(guī)模比較慢慢的趨于成熟。此外我們還可以看到個(gè)人熱點(diǎn)類的產(chǎn)品目前的市場(chǎng)占有率仍高于手機(jī)終端。著說(shuō)明用戶對(duì)高速寬帶接入服務(wù)的需求還是十分的強(qiáng)勁，用戶在選用LTE服務(wù)時(shí)首要的還是考慮到4G網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)具有速度快，容量大，抗干擾等得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

6 結(jié)語(yǔ)

雖然D頻段與F頻段有著各自的性能優(yōu)勢(shì)，但在現(xiàn)階段，充分利用F+D多頻段混合組網(wǎng)已經(jīng)是TD-LTE發(fā)展的必然趨勢(shì)。因?yàn)轭l率資源相對(duì)緊張，一直都無(wú)法滿足移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的需求。在不久將來(lái)LTE普及以后更是會(huì)加劇對(duì)頻譜資源的爭(zhēng)奪。此時(shí)“一刀切”的選擇F頻段或者D頻段將過(guò)于浪費(fèi)現(xiàn)有頻段資源，只有靈活的進(jìn)行F+D頻段網(wǎng)絡(luò)部署，分階段的進(jìn)行F+D頻段混合組網(wǎng)才能讓現(xiàn)有資源得到充分利用。此外，愛(ài)立信、主流的設(shè)備廠商也支持F+D頻段的混合組網(wǎng)方式，并紛紛推出相應(yīng)技術(shù)，搭建現(xiàn)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，完成相應(yīng)的研究和測(cè)試。

參考文獻(xiàn)：

[1]張冰.用戶預(yù)測(cè)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的方法研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)， 2008：31-32.

[2]趙旭淞，張新程，徐德平，張炎炎.TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及性能分析[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)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.endprint