TD-LTE頻率規劃及組網策略研究

王鵬 克瀟穎

摘要：TD-LTE國際標準化和產業鏈的發展已經取得了突破性的進展。目前,需要對TD-LTE的組網策略進行相應的研究,為將來的TD-LTE網絡的建設打好基礎。

關鍵詞：TD-LTE頻率規劃組網策略關鍵技術

中圖分類號： TU984文獻標識碼：A文章編號：

引言

TD-LTE是目前全球移動通信領域研究熱點之一。作為TD-SCDMA未來的技術演進方向,TD-LTE的研究日益受到重視,越來越多的運營商、設備商和研究機構投入到TD-LTE的研究中。TD-LTE采用OFDM技術,這就意味著,因各子載波相互正交,TD-LTE的小區內干擾不是TD-LTE系統中干擾的主要因素。

1.TD-LTE頻率規劃

1.1 LTE頻率范圍

與FDD LTE規劃的頻率資源相比，TD-LTE頻率面臨頻率資源少、頻率分布失衡的問題。頻率問題是TD-LTE發展的基礎性問題，為了更好的實現TD-LTE組網，本文重點研究TD-LTE頻率規劃相關問題。

1.2 TD-LTE頻率規劃特點

TD-LTE在頻率規劃方面與2G/3G系統有很大的差異。TD-LTE信道帶寬可變，包括1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz，系統分別使用6個、15個、25個、50個、75個和100個資源塊（Resource Block，RB），支持對已使用的頻率資源的重復利用，信道帶寬的選擇可根據運營商擁有的頻率范圍以及用戶的業務量需求來決定，選擇最合理的信道帶寬來組網。

運營商獲得一段固定的TD-LTE頻段后，信道帶寬和頻點數量是反比的關系，頻點越多信道帶寬越窄，為了保證載干比要求，實現減小組網時同頻干擾影響的目標，LTE系統面臨如何獲得高效頻率復用方式的挑戰，因此LTE的頻率規劃具有一定的獨特性和難度。

TD-LTE系統是基于OFDMA多載波調制技術的系統OFDMA技術雖然并沒有刻意地設計小區間多址機制，但并不意味著OFDMA系統不具備任何小區間多址的能力。事實上，OFDMA系統是通過“隨機窄帶傳輸”來實現一種自然的干擾隨機化的。由于LTE是寬帶系統，一個用戶通常占用多個RB傳輸，并在這些RB之間采用聯合信道編碼。在這多個RB中，通常只有一部分發生隨機碰撞，而其他RB則并不受影響，因此，通過聯合信道解碼，對那些受到干擾影響的RB中的誤碼進行糾錯，從而將同頻干擾的影響降低。綜上所述，即使不采用ICIC技術，基于OFDMA的LTE系統通過自然的干擾隨機化，也可以具有一定的同頻組網能力。

2. TD-LTE組網策略

2.1同頻組網

目前，在TD-LTE初期，可用頻率資源較少，同頻組網可有效提高頻譜利用率，具體方案如下： 宏蜂窩頻點f1，帶寬20M（2575-2595MHz），可增加載波f2用于擴容，帶寬20M（2595-2615MHz）。 同頻組網是TD-LTE提升頻譜效率的關鍵，雖然TD-LTE具備同頻組網能力，但隨著系統負載的增大，抗干擾能力逐漸減弱。因此，如何解決同頻組網的小區間干擾，是目前TD-LTE研究的熱點。ICIC(Inter Cell Interference Coordination)技術是解決TD-LTE同頻干擾的重要技術方案。ICIC以小區間協調的方式對各個小區中無線資源的使用進行限制，包括限制時頻資源的使用或者在一定的時頻資源上限制其發射功率等。一般來說，ICIC從資源協調方式上可分為：部分頻率復用(Fractional Frequency Reuse, FFR)、軟頻率復用(Soft Frequency Reuse, SFR)和全頻率復用(Full Frequency Reuse)三類。

目前實際組網時，同頻組網的相鄰小區頻率規劃實際是基于SFR的ICIC算法，同頻組網小區間干擾抑制效果很大程度上決定于設備技術成熟度。

2.2異頻組網

LTE系統在同頻干擾特性上和GSM系統相似，兩種系統都是屬于“窄帶傳輸、窄帶干擾”類型，GSM系統采用異頻組網方式，各小區采用的頻率資源是采用網絡規劃方法規劃好的，因此可以完全避免若干相鄰小區之間的同頻干擾。

TD-LTE異頻組網可以通過傳統頻率規劃方法降低同頻小區間干擾，但由于TD-LTE是寬頻系統，因此綜合考慮單頻點帶寬與頻點個數關系，TD-LTE宏蜂窩采用異頻組網時，可劃分為f1，f2，f3，f4四個頻點，每個頻點10M（2575-2585MHz、2585MHz-2595MHz、2595-2605MHz、2605-2615MH），其中f1-f3用于宏蜂窩小區，同站點小區頻點不同，f4用于微蜂窩進行盲點及熱點進行補充覆蓋。

實際組網時可通過傳統頻率規劃算法，各個相鄰小區配置不同頻點，可減少小區間干擾，但相對于同頻組網異頻組網單個頻點帶寬變窄，頻譜效率較低。并且由于TD-LTE頻點數量少，大規模組網時頻率規劃效果有待測試。

2.3移頻組網

除了上面提到同頻組網和異頻組網方案以外，還有介于同頻組網和異頻組網之間的移頻組網。雖然控制信道采用了一系列的技術手段盡可能的減少干擾，某些相鄰小區的控制信道可以在一定的頻率資源上錯開，但有一些控制信道不能完全錯開，這樣控制信道仍然存在干擾的可能性。TD-LTE宏蜂窩采用移頻組網時，可劃分為f1，f2，f3三個頻點，每個頻點20M（2575-2595MHz、2585-2605MHz、2595-2615MHz）。

3.TD-LTE的關鍵技術

3.1MIMO多天線技術 下行利用公共天線端口，LTE系統可以支持單天線發送（1x），雙天線發送（2x）以及4天線發送（4x），從而提供不同級別的傳輸分集和空間復用增益，利用專用天線端口以及靈活的天線端口映射技術，LTE系統可以支持更多發送天線，比如8天線發送，從而提供傳輸分集、空間復用增益同時，提供波束賦形增益。上行目前LTE系統上行僅支持單天線發送，可以采用天線選擇技術提供空間分集增益

3.2鏈路自適應技術 鏈路自適應技術可以通過兩種方法實現：功率控制和速率控制。一般意義上的鏈路自適應都指速率控制，LTE中即為自適應編碼調制技術（Adaptive Modulation and Coding），應用AMC技術可以使得eNode B能夠根據UE反饋的信道狀況及時地調整不同的調制方式（QPSK、16QAM、64QAM）和編碼速率。從而使得數據傳輸能及時地跟上信道的變化狀況。這是一種較好的鏈路自適應技術。 對于長時延的分組數據，AMC可以在提高系統容量的同時不增加對鄰區的干擾。

3.3信道調度與快速調度 基本思想是對于某一塊資源，選擇信道傳輸條件最好的用戶進行調度，從而最大化系統吞吐量。LTE系統支持基于頻域的信道調度，相對于單載波CDMA系統，LTE系統的一個典型特征是可以在頻域進行信道調度和速率控制。

3.4小區間干擾消除 小區間干擾消除技術方法包括如下幾個：

（1）加擾：LTE系統充分使用序列的隨機化避免小區間干擾。

（2）跳頻傳輸：目前LTE上下行都可以支持跳頻傳輸，通過進行跳頻傳輸可以隨機化小區間的干擾。

（3）發射端波束賦形以及IRC：通過此技術可提高期望用戶的信號強度，降低信號對其他用戶的干擾。

（4）小區間干擾協調：主要是以小區間協調的方式對資源的使用進行限制，包括限制哪些時頻資源可以使用，或者在一定的時頻資源上限制它的發射功率。

（5）功率控制：包括小區間功率控制和小區內功率控制。

4.結語

本文通過相同組網條件下同頻組網、異頻組網和移頻組網三種頻率規劃方式下室外網絡覆蓋能力，干擾水平，并在相同用戶模型下進行蒙特卡羅仿真，從仿真結果中可以看出移頻組網能力略強于其他兩種組網方式。目前TD-LTE仍處于發展階段，希望本文的工作能夠為TD-LTE的發展進一份貢獻。

參考文獻

[1]羅偉民,陳其銘,羅凡云.TD-LTE同頻組網可行性研究[J].移動通信,2010年05期.

[2]劉寶昌,胡恒杰,朱強.TD-LTE無線網絡規劃研究[J].電信工程技術與標準化,2010年01期.