TD-LTE F频段和D频段组网对比分析的理论研究

林玉瑛

(中睿通信规划设计有限公司,广东广州 510630)

TD-LTE F频段和D频段组网对比分析的理论研究

林玉瑛

(中睿通信规划设计有限公司,广东广州 510630)

频率是无线网络建设中最宝贵的资源,在移动的TD-LTE的建设中,F频段和D频段都可用于室外覆盖建设。本文将从F/D频段的覆盖性能、频谱特性、网络部署等方面来对F频段和D频段组网性能进行对比分析。

TD-LTE F频段 D频段 组网性能

1 室外覆盖性能分析

有国外运营商在对LTE网络研究时发现，百分之八十的移动业务是通过百分之二十的“热点”小区站点承担着的，这就是所谓的“二八”原则。在中国同样有着相同的情况，即少数的主城区站点承担着大多数的流量传送业务。我们通过采用Cost231HATA室外密集市区模型进行仿真计算，可以得出D频段相比于F频段的传播损耗会大4.6dB，在相同条件和相同要求之下，F频段比D频段小区覆盖半径多百分之二十，所以每平方公里站点数量也将减少百分之四十五。但在实际应用中，因为密集市区的现网站点分布不均匀等因素的影响，两者之间的差别可能不会有这么大。在对中国移动在多个城市进行的大规模外场测试结果进行分析，我们可以看出在站间距400～500米范围内，D频段网络可以达到与F频段一样的覆盖效果，满足密集城区的覆盖要求。所以，我们可以得出，在流量密集的主城区内，D频段与F频段的覆盖能力相当，但在远郊区，F频段在覆盖性能方面有着一定的优势。

2 从频谱上分析

相对于D频段，F频段传播特性较好，穿透能力强，传输距离也有很大的提升，覆盖相同的局域，采用F频段组网要比采用D频段组网的站点数少。但是F频段的可使用频率范围从1 8 8 0MH z到1900MHz，共20MHz的带宽，剩余的1900MHz到1920MHz频段被小灵通的PHS系统占据着。为了确保不对TD-SCDMA网络产生干扰，09年工信部发文要求2011年底前完成小灵通PHS系统的清频退网工作。同时F频段可以直接通过TD-SCDMA进行升级使用，减少初期建设成本。

相反的，相对于F频段，D频段频谱资源较为丰富，目前中国移动的TD-LTE频率范围为2575MHz到2615MHz共40MHz带宽可用。D频段作为LTE专用频段，且作为国际主流的频段，已有多个国家进行使用，有着较为成熟的商用产品支持并通过实验验证，有利于产业链的发展。但同样存在的问题是D频段的衰减较大，穿透能力较差，覆盖距离较小，需要建设跟多的基站来达到覆盖要求。另一方面，D频段也不支持现有的TD-SCDMA进行直接升级。

总的来说，D频段频谱比较干净，没有其他系统使用周围频谱，所以没有频谱干扰，频段隔离度比较高。此外，D频段可用频谱范围较大，有利于以后的扩展扩容。而F频段在1900MHz附近有众多其他系统的频谱干扰，特别在市区更为严重，这也会给以后F频段网络优化干扰排查带来很多困难。此外F频段被PHS系统占据着一定的频段，自身可用频段较少，不利于以后的扩展。

3 从网络部署和容量扩展方面分析

在LTE网络部署初期，运营商首先要考虑的是覆盖问题。如果中国移动使用现有网点的TD-SCDMA的网络资源充分利用，将原有F频段进行TD-LTE升级，不仅初期投资成本低，节约了大量资金，而且部署方便，省去重新组网麻烦，建设相对迅速，有利用迅速抢占4G市场。

但是综合长期的发展需要，D频段拥有更高的容量，在未来容易实现载频扩容。而目前F频段被小灵通占用，仅20M频谱可用，所以在未来的发展中不能在原有频段上进行载波扩容。此外D频段容易实现独立组网，降低了网络的复杂度，为以后的网络维护带来了方便，并且能进行独立优化，从而进一步提高网络质量。

所以，综上所述，从长远发展的角度来考虑的话，D频段网络在话务量大的密集市区使用有较大的优势，而偏远郊区站点，可以通过升级F频段来满足覆盖的需求。

4 从用户体验分析

在之前移动进行的外场测试研究发现，4G系统的用户体验在很大的程度上取决于系统的信噪比(SINR)而不是3G系统中的信号强度(PSRP)。所以仅仅去提高系统的信号强度并不能使用户体验有大幅度提升，相反的，信噪比的提升可以带来更好的用户体验。而信噪比会受到系统间干扰、外部干扰等一系列因素的影响。而D频段因为自身频段带宽较F频段大，可用的频率资源十分宽裕，所以可以通过双倍增强时隙等技术，能够提供更好的用户体验。此外在F频段中，当3G系统和4G系统共享无线射频设备时，会导致无线射频阻塞特征恶化，导致干扰增强，产生更多的噪声，导致网络性能下降，用户体验也随之下降。

5 产业链与生态系统分析

众所周知，D频段是国际通用频段，中国移动如果使用D频段，可以更好的实现国际漫游，以避免3G时代国际漫游进不来出不去的窘迫。中国移动把TD-LTE做成国际标准也是其上马4G的一个重要思路。

放眼全球LTE市场，D频段在产业链上应用是最广泛的也是最成熟的。产业链中最重要的就是用户终端，若采用全球统一的D频段，可以推动三星、苹果等设备厂商研发进程，提供更好的、更丰富的高端智能手机终端，同时还可以实现智能手机终端的批量规模生产，从而降低手机终端的生产成本，实现良好的产业经济循环。如果中国采用1.9GHz频段升级网络，手机终端设备厂商将不得不针对中国市场安排专门的人力物力进行研发生产相应的手机终端，不仅会耗费更多的人力物力，国外的设备厂商也将不会积极参与，这将使得国内的4G产业链环境变得更加封闭，无法实现将TD-LTE推向全球化。

在GSA四月的报告中我们可以看到在所有的八百种LTE终端类产品中，有多达20%的终端设备工作于2.3GHz频段和2.6GHz频段，由此可见在LTE市场上D频段已经占据一定的规模比较慢慢的趋于成熟。此外我们还可以看到个人热点类的产品目前的市场占有率仍高于手机终端。着说明用户对高速宽带接入服务的需求还是十分的强劲，用户在选用LTE服务时首要的还是考虑到4G网络能提供高速的宽带接入能力。因此综于以上考虑，采用D频段的网络具有速度快，容量大，抗干扰等得天独厚的优势。

6 结语

虽然D频段与F频段有着各自的性能优势，但在现阶段，充分利用F+D多频段混合组网已经是TD-LTE发展的必然趋势。因为频率资源相对紧张，一直都无法满足移动通信网络建设的需求。在不久将来LTE普及以后更是会加剧对频谱资源的争夺。此时“一刀切”的选择F频段或者D频段将过于浪费现有频段资源，只有灵活的进行F+D频段网络部署，分阶段的进行F+D频段混合组网才能让现有资源得到充分利用。此外，爱立信、主流的设备厂商也支持F+D频段的混合组网方式，并纷纷推出相应技术，搭建现网实验，完成相应的研究和测试。

[1]张冰.用户预测在无线网络规划中的方法研究[J].科技创新导报,2008:31-32.

[2]赵旭淞,张新程,徐德平,张炎炎.TD-LTE无线网络规划及性能分析[J].电信工程技术与标准化,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.

林玉瑛(1982—),女,广东广州人,本科,工程师,毕业于集美大学自动化专业,现任中睿通信规划设计有限公司无线网络设计院综合支撑室经理助理,主要从事无线通信网络规划咨询、工程设计等工作。