TD—LTE建設(shè)中遇到的若干問(wèn)題和解決方案

吳英華

摘 要：本文提出了TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中組網(wǎng)及選址兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題的解決方案。對(duì)組網(wǎng)方案進(jìn)行了對(duì)比，提出了F+D混合組網(wǎng)的組網(wǎng)模式；對(duì)基站選址問(wèn)題，我們提出利用全頻段天線方案以減少基站數(shù)量，降低選址難度并降低成本。

關(guān)鍵詞：TD-LTE；組網(wǎng)選擇；基站選址；全頻段天線

1 前言

當(dāng)今，隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，移動(dòng)通信的更新?lián)Q代的速度越來(lái)越快。現(xiàn)有的2G，3G技術(shù)已經(jīng)不能滿足人們對(duì)于高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需要。而LTE（Long Term Evolution）是3GPP的長(zhǎng)期演進(jìn)，是3G與4G技術(shù)之間的一個(gè)過(guò)渡，是3.9G的全球標(biāo)準(zhǔn)。LTE采用OFDM和MIMO作為其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)，在20MHz的頻帶內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率。同時(shí)，由于LTE采用MIMO和OFDM技術(shù)，可以有效的克服無(wú)線通信中的多徑衰落的問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)近幾年的研究，LTE技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。國(guó)內(nèi)外都在加緊部署商用的LTE網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)GSA的統(tǒng)計(jì)，今年年底將有87個(gè)國(guó)家部署248個(gè)LTE網(wǎng)絡(luò)。在LTE終端方面，目前已經(jīng)有97個(gè)設(shè)備商提供821款商品，全球用戶已經(jīng)達(dá)到1.07億。

2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀及問(wèn)題

今年將是中國(guó)4G的開(kāi)局之年。據(jù)悉，中國(guó)移動(dòng)已于日前正式啟動(dòng)2013年度TD-LTE無(wú)線網(wǎng)勘察設(shè)計(jì)服務(wù)集采工作。根據(jù)中國(guó)移動(dòng)之前發(fā)布的規(guī)劃，今年將會(huì)在344個(gè)城市部署超過(guò)20萬(wàn)個(gè)TD-LTE基站。廣東移動(dòng)的TD-LTE基站數(shù)已經(jīng)達(dá)到7000多個(gè)，在建TD-LTE基站近1000個(gè)，主要分布在深圳、廣州等大城市，2013年規(guī)劃增加TD-LTE基站2.4萬(wàn)個(gè)。

有組織對(duì)TD-LTE中國(guó)市場(chǎng)的發(fā)展進(jìn)行兩種預(yù)測(cè)，稱中國(guó)TD-LTE用戶發(fā)展取決于運(yùn)營(yíng)商格局，在一家TD-LTE運(yùn)營(yíng)商情況下，2016年中國(guó)TD-LTE用戶（僅中國(guó)移動(dòng)）將會(huì)超過(guò)1.1億；而在樂(lè)觀預(yù)期下，由于其他運(yùn)營(yíng)商（指中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信）在3G階段已經(jīng)有了巨大的投入，中國(guó)移動(dòng)的TD-LTE市場(chǎng)策略將會(huì)促進(jìn)其他運(yùn)營(yíng)商發(fā)展TD-LTE。

同時(shí)，眾所周知，LTE可以提供高速的數(shù)據(jù)傳輸。不需要網(wǎng)線，一部幾個(gè)G的高清電影，幾分鐘就能下載完成；公司可以利用視頻開(kāi)會(huì)，不僅高清，而且可以在移動(dòng)中進(jìn)行；乘車(chē)時(shí)可以隨時(shí)打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)社區(qū)，與好友進(jìn)行視頻聊天、傳送有趣的文件；在地鐵車(chē)廂里不僅能快速上傳下載大容量資料，還能用互聯(lián)網(wǎng)電視流暢觀看高清大片。然而，在LTE的巨大光環(huán)之下，LTE網(wǎng)絡(luò)的部署卻遭遇到很多問(wèn)題。

2.1 組網(wǎng)方案的選取問(wèn)題

首先需要解決的一個(gè)問(wèn)題就是組網(wǎng)方案的選擇。據(jù)悉，在運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部和設(shè)備商中對(duì)于建網(wǎng)方案都沒(méi)有形成一個(gè)統(tǒng)一的意見(jiàn)，分歧主要在于是新建網(wǎng)絡(luò)還是升級(jí)原有的網(wǎng)絡(luò)。

目前可供中移動(dòng)建網(wǎng)的頻段至少有F頻段和D頻段，其中，D頻段是國(guó)際電信聯(lián)盟確定的全球主流TD-LTE頻段，中國(guó)工信部也已經(jīng)明確該頻段的共計(jì)190MHz頻率（2500-2690MHz）用于TD-LTE。F頻段則是此前中國(guó)移動(dòng)TD-SCDMA的主頻段。這樣一來(lái)，中國(guó)移動(dòng)的4G建網(wǎng)就有F頻段、D頻段，以及F/D混合組網(wǎng)等多種方案，而F頻段又有基于原TD-SCDMA基站升級(jí)和共址新建兩種方案。從技術(shù)指標(biāo)、運(yùn)營(yíng)商長(zhǎng)遠(yuǎn)利益等因素出發(fā)，新建方案更加理想。因?yàn)椋紫菷頻段所處位置復(fù)雜，既有小靈通，又有TD-SCDMA，設(shè)備射頻性能的先天不足，會(huì)讓網(wǎng)絡(luò)受到干擾，影響網(wǎng)絡(luò)性能，只有通過(guò)大規(guī)模替換原有3G設(shè)備的RRU才能解決問(wèn)題；其次，TD-LTE使用時(shí)分雙工的方式，上下行時(shí)隙配比決定了兩種方案的時(shí)間資源分配，F(xiàn)頻段升級(jí)方案會(huì)造成下行容量下降約25%；第三，TD-LTE技術(shù)與現(xiàn)有2G、3G網(wǎng)絡(luò)存在較大差異，對(duì)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提出了不同的要求，升級(jí)方案會(huì)加大運(yùn)營(yíng)商后期的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化難度。然而，升級(jí)方案不僅可以實(shí)現(xiàn)快速部署，而且有助于運(yùn)營(yíng)商節(jié)省投資近50%。如果一個(gè)城市現(xiàn)有的3G網(wǎng)絡(luò)符合LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要求，采用F頻段升級(jí)是最合理的方案。

2.2 選址問(wèn)題

另一個(gè)重要的問(wèn)題是LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的選址問(wèn)題。近年來(lái)，人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到基站會(huì)對(duì)于人體造成輻射。當(dāng)在小區(qū)樓頂安裝基站時(shí)，附件的居民會(huì)不可避免的遭到電磁輻射的影響。LTE網(wǎng)絡(luò)選取的頻段更高，覆蓋面積越小，所以基站的數(shù)量相對(duì)于GSM基站來(lái)說(shuō)會(huì)更多。過(guò)多的基站不僅影響美觀，增加選址的難度，增加建設(shè)的費(fèi)用。據(jù)悉，上海的TD-LTE建設(shè)六期宏基站規(guī)劃的2400個(gè)基站中，無(wú)法完成購(gòu)足的近500個(gè)，占比約20%，其中有近一半源于業(yè)主阻撓，有30%為居民區(qū)及學(xué)校，均由于對(duì)電磁輻射等的擔(dān)憂，對(duì)建設(shè)TD-LTE基站表示極度反感與不配合，難以協(xié)調(diào)。國(guó)際經(jīng)驗(yàn)證明，信號(hào)的廣泛覆蓋是TD-LTE取得先機(jī)的重要保障。目前，TD-LTE在我國(guó)還處于擴(kuò)大規(guī)模試驗(yàn)階段，產(chǎn)業(yè)鏈還有待完善，很多問(wèn)題都阻礙著TD-LTE進(jìn)一步擴(kuò)大規(guī)模試驗(yàn)覆蓋范圍乃至商用化的步伐。

一個(gè)基站的拆遷，不只是影響覆蓋范圍內(nèi)的信號(hào)，更有可能改變整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的布局，可謂“遷”一發(fā)而動(dòng)全身。對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)越快，覆蓋越好，越早進(jìn)入大規(guī)模商用階段，就越能吸引全球產(chǎn)業(yè)鏈加入，從而實(shí)現(xiàn)全球漫游能力、規(guī)模化、低成本化，帶動(dòng)全社會(huì)進(jìn)入4G時(shí)代。為此，需要國(guó)家在政策制定、頻率規(guī)劃等方面給予TD-LTE更多的指導(dǎo)，需要地方政府在基站選址和性能測(cè)試等方面給予更多的支持，需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游在芯片研發(fā)、終端制造、應(yīng)用開(kāi)發(fā)等方面與運(yùn)營(yíng)商共同努力。

3 解決方案

3.1 F+D混合組網(wǎng)的確定

通過(guò)建設(shè)和試用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，已經(jīng)明確未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)采用F+D混合組網(wǎng)，F(xiàn)頻段的建設(shè)以升級(jí)為主，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理站點(diǎn)采用新建方式，D頻段全部新建。從成本上比較，利用F頻段新建的設(shè)備投入成本比F頻段升級(jí)高出近50%，而利用D頻段建設(shè)的話，同一片區(qū)域相同的覆蓋范圍，單純用F頻段建設(shè)，與單純用D頻段建設(shè)相比，D頻段要多建設(shè)約26%的基站量。由于中國(guó)移動(dòng)整體規(guī)劃2013年4G一期網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以快速實(shí)現(xiàn)覆蓋為目標(biāo)，頻段側(cè)重以F頻段升級(jí)為主，對(duì)原F頻段站址站高等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理的站點(diǎn)則采用新建方式，D頻段則在合適的區(qū)域進(jìn)行輔助建設(shè)。那么一個(gè)城市的網(wǎng)絡(luò)就會(huì)形成這樣的結(jié)構(gòu)：第一層網(wǎng)絡(luò)是F頻段的覆蓋，里面有一個(gè)小圈是D頻段的，D頻段所覆蓋的區(qū)域肯定是F+D頻段的同覆蓋，F(xiàn)頻段用來(lái)解決廣覆蓋以及部分區(qū)域的深度覆蓋，D頻段用來(lái)解決熱點(diǎn)區(qū)域以及主城區(qū)的容量吸納。因?yàn)镕頻段只有一個(gè)載頻，D頻段可以做到兩到三個(gè)載頻，這樣的話，F(xiàn)頻段做第一層網(wǎng)絡(luò)，D頻段做容量的吸納，會(huì)是一個(gè)比較科學(xué)合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

F頻段的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是以升級(jí)為主，還是以新建為主呢？如果一個(gè)城市現(xiàn)有的3G網(wǎng)絡(luò)符合LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要求，采用F頻段升級(jí)是最合理的方案；如果部分3G站點(diǎn)結(jié)構(gòu)不夠合理，比如說(shuō)站址、站高、站間距的不合理設(shè)計(jì)，采用F頻段升級(jí)建設(shè)方案的話，LTE網(wǎng)絡(luò)就難以達(dá)到優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的這個(gè)目標(biāo)，而這部分站點(diǎn)需要進(jìn)行新建。

3.2 減小基站數(shù)量和選擇問(wèn)題

而對(duì)于選址困難的問(wèn)題，一方面需要增大宣傳力度，向群眾耐心說(shuō)明。電磁輻射強(qiáng)度是與距離的平方成反比，也就是發(fā)射基站越高，對(duì)人體的影響就越小。通信基站產(chǎn)生的輻射值不如一臺(tái)電磁爐甚至電視機(jī)對(duì)人體的影響大。由于TD基站采用智能天線，發(fā)射功率只需要8W左右，大大降低了對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，實(shí)際輻射更小。

另一方面，在部署網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量少建基站。因?yàn)椋谖覀兊纳瞽h(huán)境中，到處都布滿了各種各樣的天線。包括我們通話用的GSM網(wǎng)絡(luò)、3G TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)、用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的無(wú)線局域網(wǎng)WLAN以及即將商用的LTE網(wǎng)絡(luò)。這些通信網(wǎng)絡(luò)需要不同的天線，因?yàn)樗麄兊墓ぷ黝l段不同，不能采用一種天線來(lái)實(shí)現(xiàn)所有網(wǎng)絡(luò)的覆蓋。如果采用單一的天線，同時(shí)覆蓋GSM、TD-SCDMA、WLAN、TD-LTE這些網(wǎng)絡(luò)所需要的頻段，就可以大量的減少基站的數(shù)量。這樣既可以大幅度的節(jié)省建設(shè)成本，還可以減少布網(wǎng)中選址的難度。同時(shí)，也可以美化我們的生活環(huán)境。根據(jù)當(dāng)前的研究現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)LTE的1.71-2.69 GHz的頻段范圍的天線設(shè)計(jì)已經(jīng)不再是一個(gè)難題，很多設(shè)備供應(yīng)商都已近生產(chǎn)出多種LTE天線。但是，能同時(shí)將800～900MHz GSM頻段和LTE頻段同時(shí)實(shí)現(xiàn)的天線還很少。個(gè)別廠商采用在一個(gè)大的天線罩中同時(shí)安裝兩組不同的天線來(lái)達(dá)到全頻段的覆蓋。但是，這樣使得天線的尺寸大大的增加，饋電變得復(fù)雜。如果采用單個(gè)天線陣子可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)全頻段的覆蓋將是一個(gè)很大的進(jìn)步。不僅可以減小天線的尺寸，還可以大大降低生產(chǎn)成本，據(jù)悉這方面的研究已經(jīng)有了一定的成果，相信不久的將來(lái)會(huì)出現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，覆蓋全頻段的天線。屆時(shí)，將大大減小中國(guó)移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投入。

4 總結(jié)

LTE通信已經(jīng)是當(dāng)今通信的主流方向，中國(guó)也已經(jīng)進(jìn)入了LTE無(wú)線通訊投資和布網(wǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，中國(guó)移動(dòng)作為國(guó)內(nèi)電信運(yùn)營(yíng)商的龍頭，更需要把握好方向和發(fā)展進(jìn)度。在組網(wǎng)方面的選擇和無(wú)線通訊設(shè)備的選擇上需要更加睿智，著眼于未來(lái)，把握好方向，以較低的成本實(shí)現(xiàn)更高的效益。

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