TD-LTE F/D频段的协同组网理论研究

韩玉琪，容静宝

（1.广东邮电职业技术学院，广东广州510630；2.中睿通信规划设计有限公司，广东广州510630）

TD-LTE F/D频段的协同组网理论研究

韩玉琪1，容静宝2

（1.广东邮电职业技术学院，广东广州510630；2.中睿通信规划设计有限公司，广东广州510630）

在这个移动互联网不断进步的时代，网络性能直接影响着用户的体验，而网络性能的好坏在很大程度上取决于频谱效率和带宽。为了更好地优化LTE的网络性能，对频谱的部署研究就显得格外重要了。当下，F频段和D频段为常用的TD-LTE频谱，分别部署所带来的效果早已满足不了用户的需求。通过从不同方面对比F频段和D频段的优劣势，并基于各自的优势介绍TD-LTE的F频段与D频段协同组网的理论方案，分析在实际建网中存在的挑战并提出解决方法。

TD-LTE；F频段；D频段；协同组网

中国移动TD-LTE网络建设的2个频段为F频段和D频段。其中，F频段的范围为1 880～1 900 MHz，而D频段的范围为2 570～2 620 MHz，这2个频段各有优劣。因此，从长远角度考虑，F频段和D频段的协同组网能更好地优化LTE网络性能，两者可以互补，F频段能保证覆盖的范围，而D频段则保证了F频段频谱资源的拓展。从两者的不同方面进行对比，进而分析其协同组网方案以及在实际建网中出现的问题。

1 国内TD-LTE资源分配背景

LTE技术已经成为全球运营商选择的主流技术，而TD-LTE作为LTE技术的一个重要组成部分，不仅受到中国市场的关注，同样地，国外运营商及设备商也百般青睐。

中国政府宣布将2.6 GHz频段（2 500～2 690 MHz）的190 MHz频谱资源用于TDD当中，而3大运营商获得的TD-LTE频段分别为：中国移动F频段1 880～1 900 MHz，E频段2 320～2 370 MHz，D频段2 575～2 635 MHz；中国联通2 300～2 320 MHz，2 555～2 575 MHz；中国电信2 370～2 390 MHz和2 635～2 655 MHz。按目前的频谱资源分配来看，D频段有190M、E频段50M、F频段仅40M，而且F频段已规划的资源除了被小灵通占用20M资源以外，还会带来不小的干扰。简单来说，只有D频段的频谱资源较充足，主要用于主城区和宏基站覆盖，E频段主要用于分布系统，F频段主要用于室外覆盖，包括农村广覆盖的建设。

2 D频段和F频段的对比分析

2.1 覆盖性能

由于各地人口分布不均，因而在主城区这样人口密集、产生高流量的移动宽带客户的地方会建设较多站点，其站点间平均距离均小于500 m。中国移动在不同城市的实测数据表明，在几百米的站间距范围内，D频段网络可以完全达到热点区域中的覆盖需求，这与F频段网络所带来的覆盖效果一样。但就农村等区域较广阔、业务量较低的环境来说，F频段具有传播穿透的优势，覆盖性能远远超过了D频段，测试数据反映2个频段的覆盖性能相差8～12 dB。由此可得，F频段在广阔区域的覆盖性能较有优势，但是就处于同一片热点区域来看，D频段和F频段的覆盖效果却是一致的。

2.2 用户体验

不管是各种外部因素的干扰，还是移动负载的变化等，均会影响信噪比，进而降低吞吐率和用户体验。诸如大型体育馆、演唱会现场此类场景，中国移动TD-LTE网络采用D频段建设，但其地方宽阔、客流量大，D频段网络不能解决深度覆盖的问题，倘若短时间内大批用户同时发送图片或者上传现场视频，会大大降低用户体验，甚至从4G网络退至3G网络。F频段能够提供连续覆盖，若在D频段的基础上建设F频段网络，便能解决人流密集区域的深度覆盖问题。爱立信在广州萝岗区的实测结果显示，同等测试条件下，D频段和F频段的下行速率均在50～60 Mbps，可见差异并不大；反而，从上行速率来看，D频段的20 Mbps已经是F频段10 Mbps的2倍。由此可得，更适合的建网方案只能是D频段和F频段协同组网。可见，D频段与F频段协同组网可以起到互补的作用，具有一定的潜在价值。

2.3 频率干扰

F频段频率周围干扰源较多，有GSM系统中由于非线性负载所致的干扰，有TD-SCDMA等系统所引起的阻塞干扰等，若从密集城区的角度来看，F频段会造成较严重的干扰；恰恰相反，D频段频率资源丰富且周围的频率没有被任何系统所使用，基本没有太多干扰，再加上其本身就拥有良好的隔离度。仅仅从密集城区的频率干扰角度考虑，D频段的选择胜过F频段。

2.4 容量扩展

D频段拥有190 MHz的频谱资源，F频段虽拥有40 MHz的频谱资源，但已被小灵通占用了20 MHz，无法对其进行扩容。众所周知，扩展LTE网络容量可以保证更多用户的网络接入，继而缓解像主城区之类的人流密集、业务量大的区域，同时为未来业务发展奠定一定的基础。恰好D频段具有扩展性强的特点，实现载频扩容是轻而易举之事，但就目前情况来看，短时间内D频段要实现载频扩容，势必就需要D频段和F频段共同规划协同组网了。

2.5 建设成本

在同等覆盖目标范围下，D频段需要比F频段多建设26%的基站数。假如单用F频段来建设，利用原有站址且采用F频段升级进行组网建设，建设成本大约是F频段新建站点成本的50%[1]。因此，在忽略地区间站址获取难易程度、站址租金、厂家设备间的价格和施工费用的差异，单D频段组网的建设成本远高于单F频段。

3 D频段和F频段协同组网方案

在TD-LTE组网方式的问题上，通过上述D频段和F频段的各项对比，若全部都采用D频段新建，那么在覆盖性能上便会出现空洞，不能做到深度覆盖；若全部都采用F频段组网，那么这20 MHz有限的频谱资源在人流密集区域可能会出现各种严重的干扰，大大影响用户通信质量。因此，只有D频段和F频段共同规划、共同组网，两者互补，才有可能达到最好的组网效果。

如图1所示，采取灵活的建设方式，利用设备成本较低的F频段进行全网建设，首先考虑F频段升级为主，如果存在网络结构不合理的情况，再选择F频段新建优化调整，这样基本能满足广度覆盖要求及少部分深度覆盖要求。针对业务量较大的主城区域，例如体育馆、写字楼等热点区域，通过构建D频段网络，从而保证深度覆盖。城区采用D＋F双层网建设，将有利于填补单层网的覆盖空洞区域，也有利于满足容量需求，起到分流的作用。

图1 D频段和F频段协同组网建设方式

对比D频段和F频段的优劣势，这样的组网方案基本能取其优势，补其劣势。一方面，F频段凭借设备比D频段成本低廉和传播穿透的优势，既实现了一定的覆盖性能，又比采用D频段建设减少了基站数；另一方面，热点区域业务量较大，所需容量也较大，采用F＋D频段建设，双层覆盖，提升了一定的网络容量。

4 协同组网存在的挑战及解决方法

在LTE F频段和D频段协同组网方案的实际建网过程中，可能会有部分问题难以避免。

4.1 干扰排查

表1 D频段和F频段的干扰排查

如表1所示，就TD-SCDMA和TD-LTE来看，D频段仅在TD-LTE建网，因此不存在与TD-SCDMA产生交叉时隙干扰；F频段可同时在TD-SCDMA和TD-LTE建网，因此需要对其进行干扰排查。

鉴于协同组网方案涉及的F频段升级，已有的TD-SCDMA网络对F频段进行平滑升级虽然控制了经济成本，但避免不了F频段严重干扰局部区域的存在。同为采用F频段工作的TD-SCDMA和TD-LTE，如果没有达到同步，将出现干扰问题。只有保证上下行切换点对齐，才可以尽可能避免2个系统间的干扰。就同个频段、不同系统间干扰这种情况来说，有专业人士提出F频段升级后可能出现严重干扰的局部区域可以采用D频段建设，从而解决干扰这一问题。对此，大唐厂家提出并实践抗阻塞性能改进等方案，用以处理TD-SCDMA和TD-LTE等系统间可能出现的干扰问题[2]。

4.2 双网协同的优化

控制成本、优先考虑升级的方案固然理想，但TD-SCDMA和TD-LTE共用天线也增大了后期优化的难度。不同频段对应天线阵的增益差别较大，这会影响智能天线的覆盖性能。其中，包括智能天线的算法、参数的优化、射频通道的校准等各方面的优化都应考虑进去[3]。

4.3 双网协同的立体覆盖

双网协同的重点是发挥D频段和F频段各自的优势，互补不足，才能将协同效果发挥出来。立体覆盖的站点布置思路是解决方法之一。在高层站点采用F频段，扩展覆盖广度；在低层站和业务密集区域采用D频段，解决覆盖空洞、补盲、业务分流、容量等问题。充分利用D频段和F频段的优点，在空间中形成立体的双层网络，为用户提供更好的网络覆盖。

5 总结

TD-LTE的F/D频段协同组网能实现更好的覆盖性能，提升用户体验，从覆盖性能、用户体验、频率干扰、容量扩展和建设成本等方面进行更多的实践，继而发展出更优的协同组网方案。而TD-SCDMA和TD-LTE 2大系统共存难免会存在干扰问题，如果出现已有的TD-SCDMA站点结构不合理的情况，除了放弃F频段升级改用F频段新建外，还可以有计划地将对TD-LTE网络影响较大的TD-SCDMA站点逐步退网。TD-LTE F/D频段协同组网的建设经验将会为日后4.5G和5G的建设发展提供更丰富的实践经验。

［1］吴英华.TD-LTE建设中遇到的若干问题和解决方案［J］.无线互联科技，2013（7）.

［2］鲁义轩.F频段升级：已被规模组网验证的4大理由［J］.通信世界，2013（14）.

［3］王启星.TD-LTE 2/8天线优化与实践［J］.移动通信，2012，36（15）.

〔编辑：刘晓芳〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.003

2095－6835（2017）16－0003－03