面向FDD-LTE網絡的多系統天面設計研究

陸　威，楊　燦，呂耀坤

(江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司，江蘇 南京 210019)

0　引　言

近年來移動通信的發展呈現出網絡建設、用戶規模及運營收入的高速增長態勢。為了滿足爆炸式增長的業務需求，需要不斷地進行網絡規劃建設。FDD-LTE網絡具備覆蓋范圍廣、信號強的優點，使其在通信領域中得到了非常廣泛的應用，并逐步進入大規模部署階段。FDD-LTE與原有系統有著較大的區別，與GSM的頻率復用相比為同頻組網，與WCDMA相比其無軟切換，因此需要根據其技術特點進行網絡規劃建設[1]。

在多網協同發展的背景下，網絡規模不斷膨脹，基站天面資源緊張和系統間相互干擾的問題日益凸顯。隨著LTE擴大規模建設，城區大部分基站天面需安裝GSM、DCS、TD-SCDMA、LTE(D頻段)、LTE(F頻段)五種頻段的天線，而且3G和4G天線采用智能天線(TD-L不是全8通道)，天線體積和重量都要遠大于2G天線，這給建設和業主維系帶來很大的壓力。此外，由于天面空間的局限性，系統間的隔離度難以達到規劃指標要求，從而造成系統間干擾，嚴重影響了網絡性能。因此，FDD-LTE網絡規劃需充分考慮利舊2G/3G站址配套資源，實現快速、低成本FDD-LTE網絡建設。

1　無線基站建設類型現狀

移動通信基站提供無線覆蓋，實現了有線通信網絡與無線終端之間的無線信號傳輸。基站的建設需要從性能、配套、兼容性及使用要求等方面綜合考慮，其大致由機房、天饋系統、路由走線三部分構成，具體組成如圖1所示。

圖1　移動通信基站結構圖

1.1　基站機房建設類型

基站機房的建設一般包括土建裝修、空調、防雷和接地、消防和安保、機房動力環境監控，以及電氣、照明、外電的引入。從現有機房的建設類型來看，市區、鄉鎮基本相似，農村場景有所區別，具體見表1。

1.2　天線桿塔建設類型

天線一般搭載在通信桿塔上，而不同場景選用不同的桿塔類型。目前天線桿塔類型主要有以下3類：

(1)自立式鐵塔，包括支撐桿、角鋼塔、拉線鐵塔、以及抱桿或增高架等；

(2)單管塔(通信桿)，包括普通單管塔(插接、螺栓接)；

(3)美化天線，包括美化罩型、美化水罐型、美化排氣管型等。

表1　無線基站機房建設類型

1.3　天線類型選擇

基站天線是發射和接收無線電波的裝置，目前基站天線的頻段有：

(1)GSM900/FDD：890～960 MHz；

(2)GSM1800/FDD：1 710～1 880 MHz；

(3)WLAN：2 400～2 485 MHz；

(4)TD-SCDMA：2 010～2 025 MHz；

(5)TD-LTE：1 885～1 915 MHz，2 320～2 370 MHz，2 575～2 635 MHz；

(6)室內全向天線為寬帶天線，帶寬一般為800～2 500 MHz。

為滿足不同建設場景需求，天線的類型多樣，國內FDD-LTE擴大試點階段的天線主要由華為、中興、愛立信、諾基亞、大唐等主設備廠家提供。FDD-LTE系統有2天線、4天線、8天線三種選型，分別對應2T2R、2T4R和2T8R三種方案。根據3GPP TS 36.104報告及外場測試情況，4R比2R的上行接收信噪比增益為3.5～4.5 dB，8R比2R的上行接收信噪比增益7～9 dB左右[2]，如表2所示。

2　FDD-LTE多系統天面設計方案

為確保多網獨立優化，在天面空間允許的場景，原則上考慮新建獨立天線，可通過利舊或新增、騰挪抱桿等方式安裝。對于天面空間受限的場景，優先考慮對現網天饋進行改造，在滿足網絡質量的前提下，可采用多系統合路或新增小型化天線等解決方案[3]。

根據網絡的發展和天面使用情況，天線規劃需考慮一定的前瞻性，預留好天線接口，為后續網絡建設做好前期準備。結合現網多網設備情況，FDD-LTE系統優先使用四通道天線，對于高鐵及常規升級基站可考慮采用雙通道天線，有三種建設方式，分別為新增FDD-LTE設備、利用原有GSM升級部署和替換原有GSM設備。對于天面空間有限無法新增天線的站點，考慮目前未有廠家提供GSM與FDD共用的900M 6端口天線，有以下解決方案。

2.1　新增FDD-LTE設備

根據天面現有天線情況選擇不同的建設方案，具體如下：

(1)僅有LTE網絡場景，可用“4+4+8+8”天線更換原有天線，新增FDD-LTE與LTE網絡共天線。

(2)僅有GSM900網絡場景，如不能新增FDD-LTE四端口天線，將原有兩端口天線更換為四端口天線，新增FDD-LTE與GSM900各用兩個900M端口，FDD-LTE網絡采用2T2R方案。

(3)現有GSM900、LTE-F/D，采用獨立天線的場景，可將其中一副LTE天線更換為FA/D天線，LTE F與D頻段共天線，將另一副LTE天線更換為900M四端口天線用于FDD-LTE網絡接入。

(4)現有GSM900和1800，各網絡獨立天線場景，可將原有GSM1800天線更換為“4*900+4*1800”天線，新增FDD-LTE與原有GSM1800系統共天線。

(5)現有GSM900、1800、LTE-F/D，采用獨立天線的場景，可將原有GSM1800天線更換為“4*900+4*1800”天線，新增FDD-LTE與GSM1800共天線。

(6)現有GSM900、1800、LTE-F/D，其中GSM900與1800共用天線，LTE F頻段和D頻段共天線場景，有兩種方案：

方案1：將LTE天線更換為“2+2+8+8”天線，GSM900/1800與LTE共天線，將原有GSM雙頻天線更換為四端口天線。

方案2：將LTE天線更換為“4+4+8+8”天線，新增FDD-LTE設備接入更換后的LTE天線。

(7)現有GSM900、LTE-F/D，LTE F頻段和D頻段共天線，GSM采用獨立天線的場景，有兩種方案：

方案1：將LTE天線更換為“4+4+8+8”天線，新增NB-IoT/FDD接入更換后的LTE天線四端口。

方案2：將LTE天線更換為“2+2+8+8”天線，GSM900與LTE共天線，將GSM900天線更換為900M四端口天線用于FDD-LTE網絡接入。

(8)現有GSM900和1800，GSM900及1800共用天線場景，如不能新增FDD-LTE四端口天線，可將原有雙頻天線更換為“4*900+4*1800”天線，新增FDD-LTE系統與GSM900各用兩個900M端口，FDD-LTE網絡采用2T2R方案。

(9)現有GSM900、1800、LTE-F/D，GSM900與1800共用天線，LTE F頻段和D頻段獨立天線場景，可將其中一副LTE天線更換為FA/D天線，LTE FA與D頻段共天線，將另一副LTE天線更換為四端口天線用于FDD-LTE網絡接入。

(10)現有GSM900、1800、LTE-F/D，各網絡共用天線場景，如不能新增FDD-LTE四端口天線，可將原有天線更換為“4+4+8+8”天線，新增FDD-LTE與GSM900各用兩個900M端口，FDD-LTE網絡采用2T2R方案。

2.2　替換原有GSM設備

(1)現有GSM900獨立天線場景，可采用四端口天線更換原有GSM900兩端口天線。

(3)現有GSM900與1800共用天線場景，可采用“4*900+4*1800”天線更換原有GSM天線。

(3)現有GSM900、1800、LTE網絡共天線場景，有兩種方案：

方案1：將天線更換為“4+4+8+8”天線，FDD-LTE網絡接入天線四個900M端口。

方案2：不調整天線，FDD-LTE網絡接入原有天線兩個900M端口，采用2T2R方案。

2.3　升級原有GSM設備

可利用原有GSM設備直接升級的場景，利舊原有GSM雙通道天線，FDD-LTE網絡采用2T2R方案。

3　結束語

移動通信已進入多網絡共存的時代，網絡互補、融合和有效的利用是必然選擇，基站天線的發展呈現出智能化、集成化、有源化的趨勢。本文分析了多網協同發展的無線基站建設類型現狀，從新增、替換、升級三個角度對不同區域多系統網絡類型提出了對應行之有效的建設方案，爭取利舊現網2G/3G站址配套資源實現快速、低成本并且保質保量地開展FDD-LTE網絡建設。希望能對目前建設高品質網絡提供幫助，也希望能對今后加快LTE的建設發展思路有所啟迪。如今社會發展瞬息萬變，通信技術日新月異，在實際的LTE網絡規劃中還需要不斷地進行探索和總結，調整和制定出更優化的規劃方案。

參考文獻：

[1]田宇博,秦培松,李峰. 關于LTE FDD網絡部署中干擾控制的探討[J]. 中國新通信,2015,17(23):60-61.

[2]中國電信.基站安裝典型場景下的設備及天線配置建議[EB/OL].百度文庫,2013,12.

[3]矯南. 基于多維度優化分析FDD-LTE網絡的優化設計[J]. 電子技術與軟件工程,2017,(20):25.