分時長期演進系統F頻段和D頻段組網選擇

江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司安剛 宗春 王明久

分時長期演進系統F頻段和D頻段組網選擇

江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司安剛 宗春 王明久

摘要：TD-LTE（分時長期演進）系統建設面臨著頻譜資源受限，新舊網絡并存，多運營商并存的諸多問題，靈活地進行F和D頻段網絡部署，策略地分階段、按不同側重點來進行混合部署方可有效的化解這些難題。從理論分析、網絡規劃建設出發，討論TD-LTE系統采用F和D頻段組網的優劣并進行對比分析，給出優選方案。建議采用F加D多頻段混合組網的方式，即初期采用F頻段快速建網做基礎覆蓋，后續采用D頻段做容量補充。關鍵詞：分時長期演進；F頻段；D頻段；傳播特性；頻率干擾；容量擴展

2013年12月4日中國移動、中國聯通和中國電信分別獲得一張TD-LTE（分時長期演進）牌照。在三大運營商中，中國移動作為TD-LTE標準的主導運營商在拿到牌照后即開始緊鑼密鼓的建設。TD-LTE系統的宏蜂窩基站采用F頻段還是D頻段組網一直是一個比較困惑的問題，這里探討一下兩者組網的不同之處以及優選的方案。

1　TD-LTE系統介紹

TD-LTE是基于3GPP（第3代合作伙伴計劃）長期演進技術的一種通信技術與標準，屬于LTE的一個分支。作為國際主流4G標準之一，TD-LTE具有網速快、頻譜利用率高、靈活性強的特點。TD-LTE制式具有靈活的帶寬配比，非常適合4G時代用戶的上網瀏覽等非對稱業務帶來的數據井噴，更能充分提高頻譜的利用效率。

目前國際上3GPP共為TD-LTE定義了12個頻段，編號從33到44。國際上應用較為廣泛的頻段包括頻段38、39、40、41、42和43，見表1。

在我國，目前已經劃分給TDD（時分雙工）使用的頻譜有：A頻段（band 34）、F頻段（band 39）、E頻段（band 40）和D頻段（2 500～2 690 MHz）。根據《工業和信息化部關于同意中國移動TD-LTE擴大規模試驗使用頻率的批復》（工信部無函〔2013〕470號），中國移動4G網絡可用頻率包括F頻段（1 880～1 900 MHz）、D頻段（2 575～2 635 MHz）。為了滿足競爭需求，充分發揮4G技術優勢，4G網絡單載波頻率帶寬為20 MHz，因此按照同頻組網規劃，F頻段有1個可用頻點，D頻段有3個可用頻點。

2　F頻段和D頻段組網優劣對比

2.1傳播特性

F頻段相對D頻段具有較好的傳播特性，覆蓋能力更優。

F頻段在傳播特性上大大優于D頻段。F頻段處于TDD頻譜的最低位置，1.9 GHz的F頻段無線信號傳播性能優于2.6 GHz的D頻段信號，相對D頻段低了近800 MHz。根據COST231-Hata模型，當頻率大于1 500 MHz時，在密集城區的室外典型傳播損耗為：

式中L為傳播損耗，F為載頻頻率，Hb為基站天線高度，Hm為移動臺天線高度，a(Hm)為天線修正因子，D為基站和移動臺之間的距離，C為地形校正因子。通過上式計算可以得出2.6 GHz信號的傳播損耗比1.9 GHz大4.6 dB。因此，在進行室外宏蜂窩連續覆蓋時，F頻段具有天然優勢，采用D頻段要比F頻段占用更多的站址資源，建設更密集的基站。同時，傳播損耗的差異直接影響了兩種頻段組網的網絡建設要求和覆蓋性能。從網絡建設要求角度分析，由于傳播特性帶來的覆蓋性能差異，在單位面積內達到相同覆蓋要求，所需D頻段基站數量是F頻段基站數量的1.9倍。從覆蓋性能角度分析，參考典型TD-SCDMA（時分同步碼分多址）小區，在相同覆蓋范圍下，F頻段上下行速率明顯高于D頻段，網絡性能上優勢明顯。

2.2頻率干擾

D頻段頻譜干凈，F頻段周圍干擾較多。

目前，2.6 GHz的D頻段頻譜周圍沒有其他系統使用，頻率比較干凈，幾乎不存在帶外干擾。1.9 GHz的F頻段頻譜周邊有PHS（個人無繩電話系統）（1 900～1 920 MHz）和DCS（數字蜂窩系統）1 800（下行頻段1 805～1 880 MHz）帶來嚴重阻塞干擾。另外，GSM（全球移動通信系統）900 MHz的二次諧波也會對F頻段帶來頻率干擾。后期工信部已明確通過調整已規劃的2G和3G頻率，在1 800 MHz和2 100 MHz頻段使用LTE-FDD系統，到時也會對F頻段有干擾，影響正常業務。

F頻段附近干擾源眾多，密集城區尤為嚴重，從頻率規劃的角度來看，應盡可能簡單。另外，F頻段干擾排查和優化成本也會變得較高，這會給TD-LTE網絡帶來質量隱患[1]。單從干擾角度看，在密集城區采用D頻段要優于F頻段。

2.3網絡部署

F頻段升級部署快捷，初期建設成本低。

由于現網TD-SCMDA基站不支持D頻段，需要新增D頻段RRU（射頻拉遠單元）及天線等，F頻段TD-LTE平滑演進在改造工作量、工程難度、工程進度、資金投入方面明顯優于D頻段的建設。因此，TD-LTE網絡部署初期F頻段升級建設相對快速、部署方便、初期投資成本低，大大節省站址資源。而這也正是D頻段部署所需要面臨的重要難題。D頻段優勢在于頻譜寬，后續擴容只需要軟件升級即可，綜合長期的投資成本而言，D頻段也是有優勢的。

2.4容量擴展

D頻段有豐富的頻譜，擴展容易[1]。

TD-LTE系統的D頻段擴展性強，擁有190 MHz頻譜資源，容易實現載頻擴容。而F頻段目前僅有20 MHz頻譜資源可用，由于頻譜資源有限，無法在原有頻段上進行第二載波的擴容。目前，F頻段只能使用單頻點組網，在小區邊緣重疊區域，性能下降嚴重。后期隨著TD-LTE網絡發展，勢必需要采用新建D頻段作為第二載波方式，即采用F加D頻段混合組網。結合中長期發展需要，綜合考慮未來的容量建設便捷性（第二載波），在密集城區和一般城區上D頻段具有較大優勢。因此，在網絡建設初期建議大城市的密集城區和一般城區同步規劃F頻段和D頻段，考慮F加D混合組網的方式；在郊區和農村可以采用F頻段新建或升級，以滿足基本的覆蓋需求[1]。

2.5產業鏈

D頻段產業鏈優勢明顯。

截至2014年2月，全球商用的TD-LTE網絡已經開通28個，大多數網絡使用的頻段都是國際通用的D頻段。可以看出，采用D頻段能夠更好地實現TD-LTE國際漫游，以免重蹈TD-SCDMA時代國際漫游進不來出不去的困境。產業鏈中最重要的環節是手機終端。復雜的終端需要支持2G/3G4G（LTE）多模和主流頻譜，采用全球統一的D頻段可以推動iPhone、三星等主流智能手機的研發進程。若全球僅有中國唯一使用F頻段開通TD-LTE網絡，則國外設備廠商將無法積極全力參與，這也會使得中國TD-LTE產業鏈變得更加封閉，無法把TD-LTE推向全球。

2.6網絡性能

F/D頻段新建網絡優化簡單，F頻段升級無法聯合優化。

D頻段在網絡性能上的優勢主要表現在以下方面：第一，D頻段容易實現獨立組網，多載頻擴容方便，軟件升級即可支持，減少了網絡的復雜度；第二，D頻段資源豐富，可以采用異頻組網，使得網絡規劃難度大大降低，也降低了工程建設的難度；第三，D頻段可以實現獨立優化，從而打造優異、高品質的LTE網絡[1]。

如果采用F頻段新建的方式，同樣也可以提升網絡質量。但是，如果采用F頻段升級方式，雖然可以在建網初期實現快速網絡部署，但是升級方案對于TD-SCDMA和TD-LTE兩個系統無法同時達到性能最優，無法展開獨立網絡優化。因此，不建議以犧牲長期網絡質量為代價，綜合考慮采用D頻段新建或F頻段新建方式更合適。

2.7四網協同

F頻段促進四網協同，均衡發展。

如果說F頻段的選擇，可令短期內節省投資，那么長遠來看，也契合了四網協同策略。四網協同，即2G、3G（TD-SCDMA）、WLAN（無線局域網）及4G（TDLTE）四張網的協同發展，該理念主要基于均衡網絡負載、引導流量分流、保障用戶體驗，提升整體管道價值的網絡運維考慮。由于在F頻段TD-LTE與TD-SCDMA覆蓋能力相當，在TD-LTE建設的同時，新增的TD-LTE站址資源就自然擴展了TD-SCDMA的覆蓋。同樣，在TD-LTE發展初期，由于覆蓋不夠，用戶可以回落到3G網絡，亦可正向拉動TD-SCDMA流量的提升。選擇F頻段顯然更有利于形成TD-SCDMA和TD-LTE齊頭并進的雙贏局面。建設初期，TD-SCDMA網絡可以成為TD-LTE網絡的有力后盾，而TD-LTE網絡的初期覆蓋不足也可反向促進TD-SCDMA網絡的精品化建設。

3　采用F加D多頻混合組網

合組網的方式，即初期采用F頻段快速建網做基礎覆蓋，后續采用D頻段做容量補充。在網絡建設中不一定要先全部建完F頻段基站后再建設D頻段基站，可以采取按需選擇，對有容量需求的區域可以同步建設D頻段基站，使F和D頻段組網相輔相成，提升TD-LTE網絡綜合服務能力。

4　小結

TD-LTE的F頻段盡管傳播特性較好，但資源相對少、干擾較大，又要兼顧TD-SCDMA網絡的發展。D頻段盡管傳播特性略差、投資高，但其資源豐富，有190 MHz帶寬。鑒于F和D頻段各自存在一定的優缺點，單獨選用任何一個頻段都無法解決TD-LTE網絡建設的各種問題。因此，建議采用F加D多頻段混

TD-LTE系統建設面臨著頻譜資源受限，新舊網絡并存，多運營商并存的諸多問題，靈活的進行F和D頻段網絡部署，策略地分階段、按不同側重點來進行混合部署方可有效的化解這些難題。對于中國的TD-LTE系統，只有建設成一張高質量、可持續發展的網絡，才能扭轉TD-SCDMA系統在3G中的不利競爭局面，對抗FDD-LTE的國際競爭，推動TD-LTE在全球的發展。

參考文獻：

[1]陳洪濤. TD-LTE組網的選擇題：向左向右？[J]. 通信世界, 2013(12): 39.◆