LTE FDD多頻組網的覆蓋建設及分析

王洪林　張穎聰　蔣曉虞

【摘 要】

快速增長的用戶數對LTE網絡的覆蓋和承載能力的要求日益嚴格，如何合理地使用不同的頻段資源以實現更好的覆蓋效果是運營商迫切需要解決的問題。通過分析現有的不同頻段資源的特點，給出不同頻段的定位及多頻組網的方式及分析，助益運營商更合理地使用有限的頻率資源規劃網絡建設，更好地提升用戶體驗。

【關鍵詞】

多頻組網 同頻干擾 載波聚合 協同策略

1 引言

隨著LTE網絡迅速發展，4G用戶數快速增長，運營商需要不斷加強LTE網絡的覆蓋和承載。而在無線網絡中，由于無線信號的傳播特性，不同頻段的網絡覆蓋效果存在較大差異，文章將對現有的不同頻段資源的特點進行分析，利用不同的頻段資源探索具有差異性的網絡覆蓋方式。

目前，LTE FDD主要使用的頻段為1.8GHz，但若僅采用1.8GHz的頻段實現LTE的全覆蓋，站址資源、同頻干擾等問題必將成為限制網絡發展的桎梏。

2 現有頻段分析

2.1 現有頻段對比

由于LTE頻段受限于上行，這里主要通過比較上行的鏈路預算結果，對比現有頻段的覆蓋能力，結果如表1所示：

表1 現有頻段鏈路預算結果

頻段 1.8GHz 800MHz 2.1GHz

上行頻段范圍 1765—1785MHz 825—835MHz 1920—1940MHz

覆蓋

半徑/km 密集城區 0.35 0.64 0.33

一般城區 0.55 0.99 0.54

郊區 1.12 2.03 1.06

農村 2.38 4.31 2.25

結論：（1）1.8GHz和2.1GHz覆蓋能力差別不大，差距小于6%，1.8GHz覆蓋略好于2.1GHz。從覆蓋距離上分析，1.8GHz與2.1GHz可以實現異頻組網。

（2）在4種場景下，LTE 800MHz的覆蓋能力都要優于同等條件下的LTE 1.8GHz網絡，特別在郊農區域場景中，其覆蓋半徑遠優于LTE 1.8GHz網絡。

2.2 不同頻段定位

1.8GHz頻段具有較優良的傳播能力，是覆蓋和容量能力比較平衡的一個頻段，適用于市區4G網絡規劃。該頻段也是4G終端款型最多的一個頻段，具有良好的終端產業鏈和國際漫游能力。因此，該頻段定位于4G網絡的基礎頻段。

2.1GHz頻段具備較好的容量補充能力，和1.8GHz頻率相對較近，可比較容易的和1.8GHz共用天線規劃方式。該頻率定位于4G基站的容量型頻段，可在業務密集區進行業務分流。

800MHz覆蓋能力優異，但網絡容量是1.8GHz的1/3，適合用于業務量較低、覆蓋為主要矛盾的農村區域薄覆蓋。

頻率定位示意圖如圖1所示：

圖1 頻率定位示意圖

綜上所述，在城市地區將1.8GHz頻段定位于覆蓋型頻段；2.1GHz定位于容量型頻段；800MHz頻段定位于低業務需求的薄覆蓋頻段。

3 多頻組網方式

3.1 1.8GHz+2.1GHz室內外異頻組網

LTE室外站建設以1.8GHz同頻為主，若室內采用相同頻段組網，將在室內外之間存在相互干擾。而在室內覆蓋中引入與室外不同的頻段，可抑制室內外信號之間的相互干擾，有效地解決室內外的互相干擾，降低PCI、鄰區配置的難度（尤其在密集城區）。

因此，在網絡規劃中，可優先使用2.1GHz頻段進行室內覆蓋，與室外1.8GHz頻段組網。一方面保證了室外站的拓撲結構不受影響；另一方面，保證室內覆蓋的信號質量，同時室內和室外可以并行開展優化，且不影響室外已有的優化成果。

基本規劃原則如下：

（1）優先使用2.1GHz頻段進行室內覆蓋；

（2）用戶優先駐留室內2.1GHz小區；

（3）避免乒乓切換。

3.2 1.8GHz+2.1GHz載波聚合部署

載波聚合可通過兩個或者多個分量載波聚合獲取更大的系統帶寬，提高系統吞吐量，并提高離散頻譜的利用率。

1.8GHz網絡定位基礎覆蓋，在進行網絡擴容時，原則上要確保1.8GHz網絡覆蓋不受影響。2.1GHz網絡定位容量吸收，要依據實際業務分布和用戶發展進行規劃，不追求2.1GHz網絡覆蓋連續性，可采用局部連片覆蓋方式進行擴容。

載波聚合規劃范圍應主要集中在流量密集高業務負荷的區域，如核心商圈/核心辦公區域、旗艦營業廳、大學院校等。工程建設中需綜合考慮工程、維護、投資等方面的綜合因素，合理地選擇和實施載波聚合的改造方案，盡量保持1.8GHz網絡質量穩定，保證1.8GHz的基礎覆蓋，減少二次優化工作。

3.3 低業務區域800MHz覆蓋

目前800MHz CDMA使用的頻段為825—835MHz（上行）和870—880MHz（下行），上行和下行各有7個頻點共計10MHz的帶寬。如果能夠在800MHz頻段上空出4個連續的CDMA載波，就能夠實現800MHz LTE。同時，為了不影響800MHz LTE的效果，使用超過4個載頻的CDMA站點需要和800MHz LTE站點至少有兩層站點的物理空間隔離（一般為10km左右）。

基本覆蓋原則如下：

（1）保留1.8GHz的鄉鎮覆蓋，可適度采用插花方式進行；

（2）保證隔離設置，與同頻網絡互不干擾；

（3）結合話務分析，統籌建設和運營成本，提高效益。

4 多頻段網絡協同策略

協同策略主要包括空閑態下的重選優先級及連接態下的切換、負荷均衡策略。對于雙層網，優先級策略原則為覆蓋層低優先級、容量層高優先級：針對1.8GHz/2.1GHz混合組網場景，設置為2.1GHz高優先級、1.8GHz低優先級，即在空閑態下用戶優先駐留2.1GHz頻段，對應連接態下也優先使用2.1GHz頻段資源；針對1.8GHz/800MHz混合組網場景，設置為1.8GHz高優先級、800MHz低優先級，即在空閑態下用戶優先駐留1.8GHz頻段，對應連接態下也優先使用1.8GHz頻段資源。同時，開啟負載平衡，平衡網絡負荷較重情況下不同頻段網絡的負荷。

4.1 配置策略

（1）保證盡量多的用戶能駐留在高優先級頻段小區，因此只有當服務小區的信號質量低于一定條件時才開啟異頻測量。同時，當低優先級頻段小區服務質量高于高優先級頻段小區時，才考慮將用戶從高優先級頻段的小區切換到低優先級頻段的小區。

（2）只要高優先級頻段小區的服務質量高于一定門限，就可將用戶從低優先級頻段小區回切到高優先級頻段小區。

（3）同一地理位置低優先級頻段小區信號質量要好于高優先級頻段小區，為了保證UE盡早能切換回高優先級頻段小區，低優先級頻段小區要更早地開啟異頻測量。

（4）具體的參數配置與實際網絡的交疊情況有關，需要根據實際網絡覆蓋及小區交疊情況進行優化調整。

4.2 連接態切換

為實現上述策略，配置如下：

（1）A2和A1事件用于打開和關閉異頻測量；

（2）異頻的A3事件觸發高優先級頻段到低優先級頻段的切換；

（3）A4事件用于觸發低優先級頻段到高優先級頻段的切換。

具體的參數配置如下：

（1）UE駐留在高優先級頻段小區：

◆當ServerCell RSRP<-110dBm時（A2事件），開啟異頻測量；

◆當ServerCell RSRP>-100dBm時（A1事件），關閉異頻測量；

◆當低優先級頻段異頻NeighbourCell RSRP>高優先級頻段ServerCell RSRP+3dB時（A3事件），切換至低優先級頻段鄰區。

（2）UE駐留在低優先級頻段小區：

◆當ServerCell RSRP<-90dBm時（A2事件），開啟異頻測量；

◆當ServerCell RSRP>-80dBm時（A1事件），關閉異頻測量；

◆當高優先級頻段異頻NeighbourCell RSRP> -104dBm時（A4事件），切換至高優先級頻段鄰區。

4.3 異頻策略：空閑態重選

空閑態的重選考慮：UE在Idle態的測量是始終開啟的。

另外為了避免重選和切換的頻繁發生，重選門限和切換門限之間需要預留一些余量，且重選門限低于切換門限，避免接入后立刻發生切換的情況。

通過配置載頻優先級來保證用戶優先駐留在高優先級頻段小區。

具體的參數配置如下：

（1）UE駐留在高優先級頻段小區：

◆當ServerCell RSRP<-112dBm時，開啟測量；

◆當ServerCell RSRP<-112dBm且低優先級頻段異頻NeighbourCell RSRP>-106dBm時，重選至低優先級頻段鄰區（高優先級頻段切換到與低優先級頻段門限一致）。

（2）UE駐留在低優先級頻段小區（低優先級）：

當高優先級頻段異頻NeighbourCell RSRP> -106dBm，重選至高優先級頻段鄰區。

5 結束語

隨著互聯網技術的迅速發展，高速數據業務需求推動著4G網絡的建設，只有大容量、高質量的網絡才能滿足未來業務的發展需要，而頻率資源是網絡建設的基礎。文章通過探索不同頻率的資源特點及其差異化的覆蓋方式，提出LTE FDD多頻組網的幾種方式及多頻段之間協同與切換的策略，以助益運營商更合理地使用有限的頻率資源規劃網絡建設，進一步發揮FDD LTE的網絡優勢。

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