TD-LTE F/D頻段的協同組網理論研究

韓玉琪，容靜寶

（1.廣東郵電職業技術學院，廣東廣州510630；2.中睿通信規劃設計有限公司，廣東廣州510630）

TD-LTE F/D頻段的協同組網理論研究

韓玉琪1，容靜寶2

（1.廣東郵電職業技術學院，廣東廣州510630；2.中睿通信規劃設計有限公司，廣東廣州510630）

在這個移動互聯網不斷進步的時代，網絡性能直接影響著用戶的體驗，而網絡性能的好壞在很大程度上取決于頻譜效率和帶寬。為了更好地優化LTE的網絡性能，對頻譜的部署研究就顯得格外重要了。當下，F頻段和D頻段為常用的TD-LTE頻譜，分別部署所帶來的效果早已滿足不了用戶的需求。通過從不同方面對比F頻段和D頻段的優劣勢，并基于各自的優勢介紹TD-LTE的F頻段與D頻段協同組網的理論方案，分析在實際建網中存在的挑戰并提出解決方法。

TD-LTE；F頻段；D頻段；協同組網

中國移動TD-LTE網絡建設的2個頻段為F頻段和D頻段。其中，F頻段的范圍為1 880～1 900 MHz，而D頻段的范圍為2 570～2 620 MHz，這2個頻段各有優劣。因此，從長遠角度考慮，F頻段和D頻段的協同組網能更好地優化LTE網絡性能，兩者可以互補，F頻段能保證覆蓋的范圍，而D頻段則保證了F頻段頻譜資源的拓展。從兩者的不同方面進行對比，進而分析其協同組網方案以及在實際建網中出現的問題。

1 國內TD-LTE資源分配背景

LTE技術已經成為全球運營商選擇的主流技術，而TD-LTE作為LTE技術的一個重要組成部分，不僅受到中國市場的關注，同樣地，國外運營商及設備商也百般青睞。

中國政府宣布將2.6 GHz頻段（2 500～2 690 MHz）的190 MHz頻譜資源用于TDD當中，而3大運營商獲得的TD-LTE頻段分別為：中國移動F頻段1 880～1 900 MHz，E頻段2 320～2 370 MHz，D頻段2 575～2 635 MHz；中國聯通2 300～2 320 MHz，2 555～2 575 MHz；中國電信2 370～2 390 MHz和2 635～2 655 MHz。按目前的頻譜資源分配來看，D頻段有190M、E頻段50M、F頻段僅40M，而且F頻段已規劃的資源除了被小靈通占用20M資源以外，還會帶來不小的干擾。簡單來說，只有D頻段的頻譜資源較充足，主要用于主城區和宏基站覆蓋，E頻段主要用于分布系統，F頻段主要用于室外覆蓋，包括農村廣覆蓋的建設。

2 D頻段和F頻段的對比分析

2.1 覆蓋性能

由于各地人口分布不均，因而在主城區這樣人口密集、產生高流量的移動寬帶客戶的地方會建設較多站點，其站點間平均距離均小于500 m。中國移動在不同城市的實測數據表明，在幾百米的站間距范圍內，D頻段網絡可以完全達到熱點區域中的覆蓋需求，這與F頻段網絡所帶來的覆蓋效果一樣。但就農村等區域較廣闊、業務量較低的環境來說，F頻段具有傳播穿透的優勢，覆蓋性能遠遠超過了D頻段，測試數據反映2個頻段的覆蓋性能相差8～12 dB。由此可得，F頻段在廣闊區域的覆蓋性能較有優勢，但是就處于同一片熱點區域來看，D頻段和F頻段的覆蓋效果卻是一致的。

2.2 用戶體驗

不管是各種外部因素的干擾，還是移動負載的變化等，均會影響信噪比，進而降低吞吐率和用戶體驗。諸如大型體育館、演唱會現場此類場景，中國移動TD-LTE網絡采用D頻段建設，但其地方寬闊、客流量大，D頻段網絡不能解決深度覆蓋的問題，倘若短時間內大批用戶同時發送圖片或者上傳現場視頻，會大大降低用戶體驗，甚至從4G網絡退至3G網絡。F頻段能夠提供連續覆蓋，若在D頻段的基礎上建設F頻段網絡，便能解決人流密集區域的深度覆蓋問題。愛立信在廣州蘿崗區的實測結果顯示，同等測試條件下，D頻段和F頻段的下行速率均在50～60 Mbps，可見差異并不大；反而，從上行速率來看，D頻段的20 Mbps已經是F頻段10 Mbps的2倍。由此可得，更適合的建網方案只能是D頻段和F頻段協同組網。可見，D頻段與F頻段協同組網可以起到互補的作用，具有一定的潛在價值。

2.3 頻率干擾

F頻段頻率周圍干擾源較多，有GSM系統中由于非線性負載所致的干擾，有TD-SCDMA等系統所引起的阻塞干擾等，若從密集城區的角度來看，F頻段會造成較嚴重的干擾；恰恰相反，D頻段頻率資源豐富且周圍的頻率沒有被任何系統所使用，基本沒有太多干擾，再加上其本身就擁有良好的隔離度。僅僅從密集城區的頻率干擾角度考慮，D頻段的選擇勝過F頻段。

2.4 容量擴展

D頻段擁有190 MHz的頻譜資源，F頻段雖擁有40 MHz的頻譜資源，但已被小靈通占用了20 MHz，無法對其進行擴容。眾所周知，擴展LTE網絡容量可以保證更多用戶的網絡接入，繼而緩解像主城區之類的人流密集、業務量大的區域，同時為未來業務發展奠定一定的基礎。恰好D頻段具有擴展性強的特點，實現載頻擴容是輕而易舉之事，但就目前情況來看，短時間內D頻段要實現載頻擴容，勢必就需要D頻段和F頻段共同規劃協同組網了。

2.5 建設成本

在同等覆蓋目標范圍下，D頻段需要比F頻段多建設26%的基站數。假如單用F頻段來建設，利用原有站址且采用F頻段升級進行組網建設，建設成本大約是F頻段新建站點成本的50%[1]。因此，在忽略地區間站址獲取難易程度、站址租金、廠家設備間的價格和施工費用的差異，單D頻段組網的建設成本遠高于單F頻段。

3 D頻段和F頻段協同組網方案

在TD-LTE組網方式的問題上，通過上述D頻段和F頻段的各項對比，若全部都采用D頻段新建，那么在覆蓋性能上便會出現空洞，不能做到深度覆蓋；若全部都采用F頻段組網，那么這20 MHz有限的頻譜資源在人流密集區域可能會出現各種嚴重的干擾，大大影響用戶通信質量。因此，只有D頻段和F頻段共同規劃、共同組網，兩者互補，才有可能達到最好的組網效果。

如圖1所示，采取靈活的建設方式，利用設備成本較低的F頻段進行全網建設，首先考慮F頻段升級為主，如果存在網絡結構不合理的情況，再選擇F頻段新建優化調整，這樣基本能滿足廣度覆蓋要求及少部分深度覆蓋要求。針對業務量較大的主城區域，例如體育館、寫字樓等熱點區域，通過構建D頻段網絡，從而保證深度覆蓋。城區采用D＋F雙層網建設，將有利于填補單層網的覆蓋空洞區域，也有利于滿足容量需求，起到分流的作用。

圖1 D頻段和F頻段協同組網建設方式

對比D頻段和F頻段的優劣勢，這樣的組網方案基本能取其優勢，補其劣勢。一方面，F頻段憑借設備比D頻段成本低廉和傳播穿透的優勢，既實現了一定的覆蓋性能，又比采用D頻段建設減少了基站數；另一方面，熱點區域業務量較大，所需容量也較大，采用F＋D頻段建設，雙層覆蓋，提升了一定的網絡容量。

4 協同組網存在的挑戰及解決方法

在LTE F頻段和D頻段協同組網方案的實際建網過程中，可能會有部分問題難以避免。

4.1 干擾排查

表1 D頻段和F頻段的干擾排查

如表1所示，就TD-SCDMA和TD-LTE來看，D頻段僅在TD-LTE建網，因此不存在與TD-SCDMA產生交叉時隙干擾；F頻段可同時在TD-SCDMA和TD-LTE建網，因此需要對其進行干擾排查。

鑒于協同組網方案涉及的F頻段升級，已有的TD-SCDMA網絡對F頻段進行平滑升級雖然控制了經濟成本，但避免不了F頻段嚴重干擾局部區域的存在。同為采用F頻段工作的TD-SCDMA和TD-LTE，如果沒有達到同步，將出現干擾問題。只有保證上下行切換點對齊，才可以盡可能避免2個系統間的干擾。就同個頻段、不同系統間干擾這種情況來說，有專業人士提出F頻段升級后可能出現嚴重干擾的局部區域可以采用D頻段建設，從而解決干擾這一問題。對此，大唐廠家提出并實踐抗阻塞性能改進等方案，用以處理TD-SCDMA和TD-LTE等系統間可能出現的干擾問題[2]。

4.2 雙網協同的優化

控制成本、優先考慮升級的方案固然理想，但TD-SCDMA和TD-LTE共用天線也增大了后期優化的難度。不同頻段對應天線陣的增益差別較大，這會影響智能天線的覆蓋性能。其中，包括智能天線的算法、參數的優化、射頻通道的校準等各方面的優化都應考慮進去[3]。

4.3 雙網協同的立體覆蓋

雙網協同的重點是發揮D頻段和F頻段各自的優勢，互補不足，才能將協同效果發揮出來。立體覆蓋的站點布置思路是解決方法之一。在高層站點采用F頻段，擴展覆蓋廣度；在低層站和業務密集區域采用D頻段，解決覆蓋空洞、補盲、業務分流、容量等問題。充分利用D頻段和F頻段的優點，在空間中形成立體的雙層網絡，為用戶提供更好的網絡覆蓋。

5 總結

TD-LTE的F/D頻段協同組網能實現更好的覆蓋性能，提升用戶體驗，從覆蓋性能、用戶體驗、頻率干擾、容量擴展和建設成本等方面進行更多的實踐，繼而發展出更優的協同組網方案。而TD-SCDMA和TD-LTE 2大系統共存難免會存在干擾問題，如果出現已有的TD-SCDMA站點結構不合理的情況，除了放棄F頻段升級改用F頻段新建外，還可以有計劃地將對TD-LTE網絡影響較大的TD-SCDMA站點逐步退網。TD-LTE F/D頻段協同組網的建設經驗將會為日后4.5G和5G的建設發展提供更豐富的實踐經驗。

［1］吳英華.TD-LTE建設中遇到的若干問題和解決方案［J］.無線互聯科技，2013（7）.

［2］魯義軒.F頻段升級：已被規模組網驗證的4大理由［J］.通信世界，2013（14）.

［3］王啟星.TD-LTE 2/8天線優化與實踐［J］.移動通信，2012，36（15）.

〔編輯：劉曉芳〕

TN929.5

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.003

2095－6835（2017）16－0003－03