TD_LTE网络的引入策略研究

责任编辑：罗茜文　luoqianwen@mbcom.cn64 2010年2月（3-4期） “TD-SCDMA网络建设与未来演进”专题 【摘 要】文章主要从LTE引入时期、引入路径、业务定位、频谱规划以及LTE的设备支持情况等方面出发，对LTE的 引入策略进行了研究和分析，给出引入LTE需要考虑的因素以及引入LTE的覆盖策略。 【关键词】 LTE 频谱规划 业务定位 TD-LTE网络的引入策略研究 收稿日期：2010年1月28日 胡恒杰 梁 璟 朱 强 中国移动通信集团设计院有限公司 刘煜鹏 中国移动通信集团河南有限公司 1 前言 TD-LTE 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 在国际上被广泛接受，成为3GPP唯一 的TDD标准，同时已经启动的TD-LTE产业与国际LTE产 业基本同步。TD-LTE为中国下一代移动通信产业步入国 际主流带来了历史性的机遇。而如何引入TD-LTE网络是 中国运营商目前亟需考虑的问题。 本文从TD-LTE的引入时期、引入路径、业务定位、 频谱规划、设备情况以及覆盖策略几方面对TD-LTE的引 入策略进行了初步研究。 2 TD-LTE网络的引入时期 TD-LTE国际标准化和产业链的发展已经取得了突 破性的进展。从标准方面来看，TD-LTE物理层高层的相 关接口和射频标准都已经完成。从产业来看，国际国内 很多制造商都已经加入到TD-LTE产业链当中。2009年 底，很多设备制造商就可以提供TD-LTE商用或者准商用 的主设备。中国移动也准备在2010年5月份上海世博会上 展示TD-LTE，进行较大规模的外场试验。 同时，TD－SCDMA是保障TD-LTE成功的前提条 件，而TD-LTE产业链发展有赖于TD-SCDMA产业链的 强大和完善。 根据TD-LTE的网络建设和业务应用的特点，从整 个移动通信系统演进的角度来看，TD-LTE的发展有赖于 TD-SCDMA的快速发展。 从终端的发展情况来看，预计多数厂家提供第一款 LTE FDD商用芯片的时间在2010年下半年，而相对于 责任编辑：罗茜文　luoqianwen@mbcom.cn 2010年2月（3-4期） 65 “TD-SCDMA网络建设与未来演进”专题 LTE FDD，TD-LTE商用芯片的时间 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 大概将晚半年左 右。 总的来看，TD-LTE网络的引入时间，主要应考虑以 下几点： ◆技术标准的成熟度； ◆设备厂家等整个产业链的发展情况； ◆手机等终端的成熟度； ◆3G系统引导的数据业务的发展情况； ◆市场竞争。 3 TD-LTE网络的引入路径 由于LTE实质性部署至少还需三年左右的时间，而 市场竞争带来的压力，使HSPA+（高速链路分组接入演 进）成为运营商的另外一项选择。 这样，从3G网络到LTE网络有如下两种策略： ◆策略一：3G网络直接升级到LTE； ◆策略二：3G网络通过引入HSPA+升级到LTE。 策略一的优点是：标准制定进度较顺利，厂家重视 与支持程度好。策略一的缺点是：演进过程过于激烈， 大量HSPA用户需要更换LTE终端，HSPA网元无法再利 用；3G网络投资保护性差，大量的HDPA投资浪费；演 进周期将会很长，一是处于投资保护考虑，HSPA系统将 长期运行，吸收不少用户，二是剧烈演进将影响LTE系统 发展用户，大大拉长LTE系统的成长期，影响其商用进 程。 策略二的优点是：演进平滑，现有无线网络投资 可以得到最大限度的保护。策略二的缺点是：HSPA+ 应先于LTE得到应用，但HSPA+技术研究和标准制定 进度远落后于LTE，尤其是基于TDD的HSPA+标准化 工作更是处于初始阶段；HSPA+存在一定的不确定 性。 通过比较，两种策略各有长短。究竟采用哪种引入 路径，将取决于市场竞争以及相关技术的成熟度如何。 运营商既要保持技术领先，同时又要考虑合理的建设成 本，建议采取策略二进行网络的平滑过渡，以保护TD- SCDMA网络的投资。 4 TD-LTE网络的业务定位 早期2G提供的数据业务传输速率太低，时延太长， 无法提供舒适的使用体验。 LTE将支持更多用户，其更高的速率可以与目前应用 于家庭的DSL速率相媲美。简化的协议结构、简化的网 络架构、基站网络间的功能分离和功能重定义，作为LTE 提高网络效率的手段，使运营商有机会将传统互联网业 务移植到手机平台，向手机提供高数据率业务、融合语 音业务（VoIP语音业务）。 总的来看，在很长一段时期内，2G/3G网络与TD- LTE网络的业务定位有以下一些特点： ◆2G/3G网络与TD-LTE将在一定时期内共存，相 互竞争和互补，各自对不同需求和业务定位混合组网运 营，并有部分重叠； ◆2G/3G将在语音等电路域业务以及低速数据业务 等方面充分发挥其特有的技术特点； ◆TD-LTE网络的大容量、高速率、低延迟、低成本 特性能够保证有效的海量数据传输，在高速率数据业务 上填补2G/3G的不足； ◆TD-LTE的网络发展的业务发展是一个渐进的过 程，3G网络数据业务发展情况将在一定程度上影响TD- LTE网络的业务发展。 5 TD-LTE网络的频谱规划 中国移动在前三期的TD-SCDMA网络建设中，已经 采用了A、B频段进行网络建设，在四期建设中有可能增 加使用C频段。而最近，中国在低频段增加了新的TDD频 谱：700M频段：746MHz～806MHz（60MHz）。在将 来的TD-LTE网络建设时，可以采用A、B、C频段以及 700MHz频段。 这样，TD-LTE与TD-SCDMA既可以同频组网，也 可以异频组网。 同频组网时，TD-LTE与TD-SCDMA可以同时采用 A、B频段，或者同时采用A、B、C频段；异频组网时， TD-SCDMA采用A、B频段，而TD-LTE可以采用C频段 或者C频段与700MHz频段。 责任编辑：罗茜文　luoqianwen@mbcom.cn66 2010年2月（3-4期） “TD-SCDMA网络建设与未来演进”专题 5.1 TD-LTE与TD-SCDMA同频组网 TD-LTE与TD-SCDMA可以同时采用A、B频段， 或者同时采用A、B、C频段，在这种情况下，主要考虑 TD-LTE与TD-SCDMA的时隙分配以及系统之间的干 扰。如果采用C频段组网，还要考虑TD系统与WLAN系 统之间的干扰，特别是室内分布系统的干扰。 TD-LTE网络和TD-SCDMA网络的同频共存，也 就是LTE的DL/UL必须经过时间调整和TD-SCDMA子 帧相一致。但并不是所有的DL/UL配置比例都支持TD- SCDMA和TD－LTE两网的共存，DL/UL比例为6:1和3:4 的两种配置不支持两个网络的共存。 在同频段且无额外保护带的情况下，TD-LTE系统和 TD-SCDMA系统共站组网时必须实现设备的严格同步， 以彻底解决干扰问题。但对于中国移动来说，频谱资源 较为丰富，因此不建议采用同频组网。 5.2 TD-LTE与TD-SCDMA异频组网 TD-SCDMA采用A、B频段，而TD-LTE可以采用C 频段或者C频段与700MHz频段。 如果TD-LTE只采用C频段组网，由于TD-LTE与 TD-SCDMA间的频率间隔，基本可以不考虑两者之间的 系统干扰，但仍需要考虑TD系统与WLAN系统之间的干 扰，特别是室内分布系统的干扰。 TD-LTE也可以采用700MHz频段组网。如果TD- LTE只使用2GHz以上的频段，即C频段组网，那么高频 段的无线网络特性是覆盖范围小，限制了单基站的覆盖 能力，使广域覆盖的建网成本较高。如果采用采用较低 的频段，就可以获得更大的覆盖范围，使建网的成本降 低。特别是对于室内覆盖，较低的频段有着更好的穿透 性，能够提供更好的室内覆盖。 TD-LTE可以同时采用C频段与700MHz频段组网， 即由双频或是多频段网络组成未来的TD-LTE系统，系统 的广覆盖由低频段的网络来承载，高容量、大业务需求 的区域则由高频段的网络来承载。 这样，在网络建设初期，主要覆盖热点地区可以采 用C频段进行网络建设；在网络建设的中后期，可以采用 700MHz进行大覆盖的网络建设。另外，对于室内覆盖， 也可以采用700MHz进行建设，以解决目前还不好解决的 与WLAN系统的干扰问题。 5.3 TD-LTE系统室内外异频组网 在频率资源支持的情况下，建议室内覆盖与室外覆 盖尽量采用异频组网方式。采用异频可减少干扰，降低 规划和优化工作量，同时室内外可设置不同上下行切换 点，以满足不同业务要求。 6 TD-LTE网络的设备情况 6.1 TD-LTE网络设备的分类 从基站产品的扇区配置、应用场景以及成本出发， TD-LTE基站产品可以分为三类：宏基站、微基站和微微 基站（又包括Femto基站和Pico基站）。 而根据硬件结构，宏基站和微基站又可以分为一体 化基站和分布式基站。其中分布式基站是由BBU和RRU 两部分组成。根据TD-SCDMA网络的设备应用情况，分 布式基站是TD-LTE的主要使用的产品。 6.2 TD-LTE微微基站 TD-LTE微微基站，又称为家庭型基站。是近年来根 据3G发展和移动宽带化趋势推出的超小型化移动基站， 它采用IP协议、通过用户IP宽带网接入运营商的移动核心 网，具有超小型化、即插即用等创新特性，是为移动宽 带用户体验而提出的一个新概念。 Femtocell使用IP协议，通过用户已有的ADSL、LAN 等宽带电路连接，远端由专用网关实现从IP网到移动网 的联通。从网络建设和运营角度来看，其具有安装方 便、自动配置、自动网规、即插即用的特点。 6.3 TD-LTE网络设备特点 根据目前各个厂家的设备开发情况，TD-LTE网络设 备主要有以下特点： RRU设备采用宽带收发信机设计，每载波带宽高达 20MHz；采用64QAM、MIMO、OFDM等技术，具有高 峰均比；采用高效率功率放大器技术，基站整机功率效 率高达20%；能够支持2×2MIMO、4×2MIMO、8天线 波束赋形。 对于BBU设备，对于TD-SCDMA厂家，TD-LTE的 责任编辑：罗茜文　luoqianwen@mbcom.cn 2010年2月（3-4期） 67 “TD-SCDMA网络建设与未来演进”专题 BBU设备与TD-SCDMA设备可以共模块；对于非TD- SCDMA厂家，TD-LTE的BBU设备可以与GSM设备共机 架。能够支持2×2MIMO、4×2MIMO、8天线波束赋形 的信号处理。 而在TD-LTE系统应用中，有以下几种天线结构： ◆标准X-极化、双极化天线结构。 ◆双波束板天线结构：用户由最近的固定波束提供 服务；天线波束由天线列生成；每个波束都通过双极化 方式支持MIMO。 ◆自适应波束SDMA-MIMO：每个用户由多个波 束提供可能最大的C/(I+N)；零值波束指向其他SDMA用 户；每个用户都可应用双极化MIMO。 6.4 对现有TD-SCDMA网络设备的升级要求 根据前面的分析，TD-LTE系统基本上可以利用TD- SCDMA网络的站址进行基站建设。 TD-LTE与TD-SCDMA进行共址建设，可以共用机 房、电源、传输等配套设施，节约建网成本。如果TD- SCDMA网络在建设期间能够考虑到将来向TD-LTE系统 过渡，就可以进一步利用现有投资，而节约建设成本。 根据厂家目前的产品开发情况，BBU基本采取的是 共模开发，只需要考虑TD-LTE与TD-SCDMA的总的基 带处理能力的分配。 TD-LTE系统与TD-SCDMA系统共用RRU，主要要 考虑带宽、时隙配比和输出功率等因素。受限于器件带 宽能力，共RRU最多支持30MHz带宽，这种情况下两个 系统只能采用同频方式组网；如果是异频组网，两个系 统只能通过合路器将两个RRU合路到宽频天线上。由于 共收发通道，要求TD与LTE时隙转换点一致，此时两系 统间无须干扰隔离带宽。同时需提升现有TD－SCDMA 2W输出功率至5W以上。实际由于TD-LTE后续的输出功 率要求高达20w，整个RRU的输出功率就更高了。 7 TD-LTE网络的覆盖策略 从网络演进及部署等方面来考虑，类似目前3G网络 建设，以现有用户和网络覆盖为基础，3G网络目前必须 叠加在2G网络上才会有较好的赢利模式，应充分利用目 前2G网络网覆盖广泛、用户众多的资源。 所以，如果未来的LTE网络布局叠加在3G的网络 上，以3G业务应用的数据为基础进行网络布局，将达到 更好的网络建设目标。 根据前面的分析，结合TD-LTE网络的业务定位， 可以将TD-LTE网络建设阶段分为三个阶段：网络建设 初期、网络建设中期、网络建设后期。如表1所示，TD- LTE网络建设各阶段发展策略如下： ◆网络建设初期：根据移动数据业务的发展情况， 在3G业务应用出现饱和的热点区域建设TD-LTE网络， TD-LTE系统作为3G业务饱和区域的补充覆盖；同时， 对于室内等有高速率数据要求的区域，要进行重点覆盖 建设。 ◆网络建设中期：根据市场对超高速数据业务的需 求情况，逐步在城区进行TD-LTE网络的建设，为城区提 供高速率的业务速率。这个阶段，在城区TD-LTE网络与 TD-SCDMA网络共存，相互竞争和互补，各自针对不同 需求和业务定位混合组网运营，并有部分重叠。 ◆网络建设后期：根据数据业务发展的情况，由城 区向郊区、县城、农村等区域逐步扩大TD-LTE网络的覆 盖，进行全网广覆盖。在数据热点地区，由于TD-LTE网 络的低成本等因素，2G/3G网络逐步退出市场，基本完 全依靠TD-LTE网络来提供各种业务。在其它区域，TD- LTE提供高速率的数据业务，TD-SCDMA网络提供话音 和低速率数据业务。 表1 TD-LTE网络建设各阶段发展策略 时期 网络 热点 城区 郊区 初期 GSM（话音） √ √ √ TD-SCDMA（话音/数据） √ √ √ TD-LTE（VoIP/数据） √ 　 　 中期 GSM（话音） 　 √ √ TD-SCDMA（话音/数据） √ √ √ TD-LTE（VoIP/数据） √ √ 　 后期 GSM（话音） 　 　 √ TD-SCDMA（话音/数据） 　 √ √ TD-LTE（VoIP/数据） √ √ √ 责任编辑：罗茜文　luoqianwen@mbcom.cn68 2010年2月（3-4期） “TD-SCDMA网络建设与未来演进”专题 8 总结 综上所述，对TD-LTE的引入策略初步总结如下： ◆TD-LTE网络建设各阶段发展策略：TD-LTE的 引入时期的确定要充分考虑技术标准的成熟度、设备厂 家等整个产业链的发展情况、手机等终端的成熟度、3G 系统引导的数据业务的发展情况、市场竞争等几方面因 素。 ◆采用哪种技术引入路径，将取决于市场竞争以及 相关技术的成熟度。 ◆2G/3G网络与TD-LTE将在一定时期内共存，相 互竞争和互补，应各自针对不同需求和业务定位混合组 网运营，并有部分重叠；2G/3G将在语音等电路域业务 以及低速数据业务等方面充分发挥其特有的技术特点； TD-LTE网络的大容量、高速率、低延迟、低成本特性能 够保证有效的海量数据传输，在高速率数据业务上填补 2G/3G的不足。 ◆TD-LTE的频谱规划，既要考虑系统的频谱效率， 也要考虑系统的干扰情况，同时还要考虑不同TDD频段 的无线传播特性，可以采用高低双频段组网。 ◆TD-LTE与TD-SCDMA进行共址建设，可以共 用机房、电源、传输等配套设施，节约建网成本。如果 TD-SCDMA网络在建设期间能够考虑到将来向TD-LTE 系统过渡，就可以进一步保护现有投资，节约建设成 本。 ◆TD-LTE网络的建设是逐步进行的，而且应该走一 步看一步，根据用户及业务应用分布再确定下一步的建 网策略以及覆盖区域。 参考文献 [1]李新.TD—LTE无线网络覆盖特性浅析[J] . 电信科 学,2009(1) . 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