FDD/TDD融合组网的城市覆盖建设方案

张旭 文武

引言：针对LTE的覆盖，本文根据实际工程的实践经验，分析了FDD与TDD融合组网和城市环境下存在的覆盖问题。提出了一套完整的LTE网络覆盖规划方案，并根据提出的覆盖规划方案，提出了一套某市LTE FDD与TDD融合组网的建设方案，使用Atoll仿真软件进行了仿真验证。

The LTE coverage， this paper analyzes the coverage problem of FDD and TDD hybrid network and city environment exist according to actual engineering practice.Put forward a complete set of LTE network coverage planning scheme，and put forward a set of a LTE FDD and TDD hybrid network construction scheme， the simulation is carried out using the Atoll simulation software.

2013年底三家运营商都已拉开了4G市场的序幕。中国移动采用TD-LTE覆盖，而电信和联通采用FDD/TDD融合组网的方式。显然FDD/TDD融合组网是具有挑战性的，最大的挑战来源于国际上尚没有CDMA网络向TD-LTE网络过渡的可参考的例子，这对于中国电信下一步网络演进带来不确定影响。因此，中国电信需要走出这业界的第一步，FDD/TDD融合组网方案的可行性直接影响着中国电信在4G时代的成败。本文主要介绍了一种CDMA网络向FDD/TDD融合组网演进的城市广覆盖建设方案。

一、电信FDD与TDD融合组网所面临的问题及解决方案

一个运营商采取何种方式建设其4G网络，不仅仅取决于技术方案的可行性，更多的还要从市场和工程实施角度来考虑。FDD与TDD属于两种不同的4G制式，他们之间存在着许多的异同点[1]，通过分析它们的区别来制定合理的融合组网方式是很重要的。

1.1互操作问题

FDD与TDD融合组网首先涉及到TDD/FDD的互操作及网络重选问题，TDD/FDD与3G/2G的互操作问题等，互操作问题不仅仅涉及到网络层面，也关系到终端层面。

网络层面，TDD和FDD在同一平台上具有可实现性。TD-LTE与FDD LTE在技术规范上存在非常大的共通性和统一性。TD-LTE与FDD LTE共享相同的二层和三层结构，一层（物理层）差异主要表现在帧结构。因此，TD-LTE与FDD LTE在系统侧和终端侧都能比较容易且低成本地实现对双模的支持。TD-LTE与FDD LTE之间的互操作基本可视为系统内互操作。

另一方面，在终端制造商方面，华为、中兴、大唐、爱立信、诺基亚西门子、阿尔卡特朗讯等全球主要系统供应商都推出了TDD/FDD的共平台产品，TDD/FDD共芯片的产品也成为国内外芯片厂家的共同研发方向，端到端产业已经全面从技术上支持融合组网的发展。但支持TDD/CDMA以及TDD/WCDMA互操作的手机终端尚需商业应用验证。TDD/CDMA以及TDD/WCDMA之间的互操作问题，在实践上仍需经受大规模网络应用的考验。

1.2建网成本问题

从工程建设的角度来看，FDD/TDD融合组网的建设成本要远高于单模组网方式，研究表明，采用FDD/TDD融合组网，其建网成本要高30%左右。因此，如果采取FDD与TDD融合组网，在网络建设的初期，从建设进度以及建设成本的方向考虑，使用FDD/TDD建网确实会提高建网成本。

融合组网也有它的好处，大多数使用移动数据业务的用户，下载多于上传，这时，可以利用TDD网络时隙灵活分配的特点，合理的分配上下行占比。这样，运营商可以最大限度的优化自身频谱资源。

1.3融合组网解决方案

因此，从FDD与TDD融合组网的技术特点和工程实施的角度考虑：

互操作方面：LTE与CDMA电路域没有互操作关系，语音方案初期还是使用SVLTE方式，后期演进VOLTE方式，分组域的互操作在业务在线时，采用非优化切换方式保证LTE与eHRPD数据业务连续，用户待机时，终端收听CDMA 基站下发的“OtherRATNeighborlist”消息，根据该消息对指定的LTE频点进行搜索。

业务方面；语音业务仍由原有的3G网络承载，数据业务以FDD为承载主体，全面提供移动互联网业务，TDD主要提供热点地区的数据卡的无线数据接入业务。

总的来说，FDD应突出网络覆盖，TDD应突出网络容量。FDD与TDD融合组网可以采用以FDD作为广覆盖，TDD做热点地区的补充，实现对FDD的业务分流及负载均衡，这样不仅可以充分發挥各自的技术优势也可以提高用户感知。

二、城市环境下覆盖的主要问题

2.1上下行链路不平衡问题

上下行链路不平衡问题[2]是普遍存在于城市无线移动网络中的一种现象，有上行受限和下行受限两种类型。在城市的复杂环境中大多数情况为上行受限引起，信号的路径损耗很大，手机离基站较远、小区过覆盖、地物遮挡这些原因导致在手机发射功率达到最大时，基站接收到的信号仍然很弱。上下行链路不平衡的覆盖问题容易导致接入失败、掉话等。

2.2同频干扰问题

由于LTE组网在初期采用同频组网，干扰主要是小区间的同频干扰，LTE小区间的同频干扰是一种“随机窄带干扰”，两个相邻小区传输的RB是随机分布的，因此在小区边缘会形成随机碰撞、随机干扰，不过，只有发生碰撞的RB才会存在同频干扰，其它RB不受影响。基于OFDMA的LTE系统通过自然的干扰随机化，具有一定的同频组网能力，但是随着网络负载的增加，抗负载能力会越来越弱，这也是所有蜂窝系统普遍存在的问题。

2.3站址资源问题

在全球移动运营商的LTE网络建设中，LTE选址困难已经成为共同难题。由于新建站址需要面临寻找合适的站址，与业主进行谈判、资金、合同等一系列的问题，城市环境下的基站分布密度又非常大，所以站址资源问题是实际工程实施的一个不可忽视的难点。如何利用旧站址（如同2G/3G共站址、小灵通站址的利旧升级）是LTE建网的关键。

三、城市覆盖建设方案

一个网络前期建网时网络规划做的好坏与否对后期网络质量的影响很大，建网初期，覆盖是主要问题，重点在与提升网络覆盖范围及覆盖水平。LTE建网的前期主要考虑是城市的广覆盖，室分覆盖在后期逐渐增加。因此做好前期城市的广覆盖对LTE网络的发展起着至关重要的意义。

一般LTE的覆盖流程[3]与传统2G/3G的差别不大：

表 3-1 覆盖规划流程

3.2业务预测

在无线网络规划的前期，通过对基础数据的处理可以得到现有网络的实际发展情况，并通过业务预测所规划的业务在规劃期内的发展量。这是规划的基础，任何方面的规划都是需要满足业务发展需求的。

LTE时代的业务主要是：高清视频业务、高清视频通话、高清视频监控、高速上网业务。同频组网、20MHz带宽的情况下边缘速率应达到：上行4Mbps，下行256Kbps。

3.2链路预算

链路预算仍是评估LTE无线通信系统覆盖能力的主要方法，通过链路预算，可以估算出各种环境下的最大允许路径损耗，选取合适的传播模型，从而估算出小区半径，并规划出需要的覆盖站数。在进行链路预算分析时，需确定一系列参数[4]，FDD链路预算结果如下表：

其中：

最大路径损耗=最大发射功率+增益-损耗-余量-接收机灵敏度

结合传播模型，得出小区半径，建议各区域小区覆盖半径如下：

密集市区：0.3～0.5km；

一般市区：0.5～0.8km；

郊区：0.8～1.3km。

3.3站址规划

站址规划阶段主要从两个方面来进行，由于LTE前期只考虑数据业务，所以首先需要根据数据业务流量的密度分布来确定覆盖的重点区域，其次再结合链路预算得出的小区半径进行站点的规划。

（1）覆盖区域

用户群：由于LTE以高速数据业务为主，所以主要考虑数据业务需求量大的用户群如：

大中专学生——学校

年轻人——商业街（星巴克、KFC、咖啡馆）

高端用户（商务人士、城市白领）——写字楼、星级酒店、知名餐厅

2、高数据区域：原C网/W网/T网高数据流量区域。

输出：覆盖区域

（2）站址分布

1、站间距要求：600m；

2、连续覆盖要求；

3、考虑建设成本、站址获取等因素，优先利旧现网站；考虑站间距和连续覆盖的要求，对部分区域需新增站点。

输出：站点分布

TDD与FDD融合组网的情况下，需要建设两张并行的网络，考虑各自的特点和技术，在站点布放时建议以FDD作为广覆盖，TDD做热点地区的补充覆盖。综合考虑原有网络的站址资源来进行站址规划。

四、案例分析

根据本文提出的覆盖规划方法和作为参考，针对某地电信FDD/TDD融合组网商用网络的建设进行覆盖规划和仿真验证。

4.1基本情况及覆盖目标

位于省境东部，游河谷盆地。总面积7665平方千米，其中市辖区面积350平方千米。总人口212.73万人，城镇化率为59.59%。现需要进行FDD/TDD融合组网，覆盖目标如下：

实现主城区覆盖面积比例达到95%以上（公共参考信号接收功率（RSRP）≥-100dBm）。

覆盖要求在覆盖区域95%或以上的面积，上行数据业务速率大于256kbps，下行数据业务速率大于4Mbps（单用户满RB资源）。

4.2站址分布结果

参照链路预算的结果在地图上点出规划站点，整个网络TDD-LTE无线网共计建设81个室外站，236个扇区，具体建设情况见下图：

图 4-1TDD规划站点分布图

FDD-LTE无线网共计建设414个室外站，1248个扇区，具体建设情况见下图：

图 4-2FDD规划站点分布图

4.3规划仿真结果

基本仿真参数如下表：

经过仿真得到的RSRP分布效果如图：

图 4-3RSRP仿真效果图

仿真效果如下表：

通过仿真可以看出，此网络规划方案满足目标要求。

五、结束语

本文主要根据目前的LTE商用的发展趋势，围绕着LTE网络规划中的覆盖规划进行研究分析，主要分为业务预测、链路预算、站址规划几个个部分。并且根据实际的工程，提出了一种TDD与FDD融合组网的规划方案，结合某市电信FDD/TDD混合组网工程，运用本文的规划方法进行了验证。结果证明运用这种方案做出的覆盖规划能够较好的达到覆盖目标要求。以上为本文的主要内容，希望能够为实际工程中的LTE覆盖规划起到指导和借鉴意义。

参考文献

[1]王洪 许光斌.TD-LTE与FDD-LTE异同点分析[J].移动通信，2013，（10）：57-60.

[2]武海斌.TD-LTE网络重叠覆盖分析[J].计算机与网络，2013，（18）：64-67.

[3]李强.LTE网络规划设计手册[M].北京：人民邮电出版社，2013：55.

[4]夏宇星. FDD链路预算和覆盖估算方法探析[J].信息通信，2012，（6）：183-184.

（作者单位：1.重庆邮电大学通信新技术应用研究中心；2.重庆信科设计有限公司）