700MHz LTE網絡部署探討

萬俊青　劉昕　李虓江

【摘要】通過分析3G網絡建設運營中頻譜對業務發展的重要作用，指出我國現有LTE頻譜分配中缺乏1GHz以下優質頻譜，不利于LTE業務發展。結合國際700MHz LTE應用和國內廣電模數轉換退頻分析，提出推動我國700MHz LTE網絡部署實施需要關注的問題，并給出相應解決建議。

【關鍵詞】LTE 700MHz 網絡部署

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1010（2014）-16-

[Abstract]In the light of the importance of spectrum to business development in 3G network construction， it is pointed out that the lack of high-quality spectrum below 1GHz in China is disadvantageous to LTE business development. In view of the experiences abroad on 700MHz LTE network application and domestic analog-to-digital telecast conversion， the corresponding suggestions and solutions to promote 700MHz LTE network deployment in China are presented.

[Key words]LTE 700MHz network deployment

1 引言

隨著2013年12月4日工信部正式向中國移動、中國電信和中國聯通三大運營商發布LTE牌照，我國正式進入4G時代。LTE可提供最高達百M級的數據服務能力，基于LTE技術基礎上的移動互聯網應用如虎添翼，更多體現永遠在線和移動屬性價值的互動分享、移動視頻、體感游戲、定位導航、移動商務、移動醫療等新型應用將得到快速發展?！耙苿右I式”的移動互聯網應用將給人們的工作、生活、娛樂等帶來全方位的變革。

LTE智能終端的加快普及和可預期的業務資費加速下調，使得更多用戶將使用LTE業務，從而對運營商LTE網絡容量、覆蓋和質量提出更高要求。由于目前各運營商所獲得的LTE頻譜均為1.8～2.6GHz的高頻段，其覆蓋能力上大幅弱于1GHz以下低頻譜，因此尋求更優質的頻譜實現更低成本LTE覆蓋成為運營商的關注焦點?？捎妙l譜較寬、傳播特性好、國際標準支持的700MHz頻譜成為LTE低成本覆蓋的首選。

2 700MHz LTE網絡部署的技術經濟分析

2.1 我國移動通信頻譜分配現狀

根據工信部頒布的頻譜和運營牌照許可，運營商所獲頻譜概況如表1所示：

目前運營商已獲得/預期將獲得的LTE頻譜資源集中在1.8～2.6GHz，FDD和TDD制式均尚未獲得覆蓋能力更優的1GHz以下頻譜。

2.2 從3G網絡建設運營經驗看優質頻譜的重要性

我國三大運營商的2G網絡主要采用800MHz（CDMA）/900MHz（GSM）低頻段保障網絡覆蓋。雖然三大運營商網絡建設起步時間有所不同，但經過多年建設后，2G網絡整體覆蓋水平差異不大，均可提供較為完善的覆蓋保障。

3G網絡各運營商發展進程則明顯不同。2009年三大運營商正式獲得3G牌照后基本同步啟動升級換代。但中國移動TD-SCDMA和中國聯通WCDMA網絡受限于1.9～2.1GHz高頻段覆蓋能力差距，大量新增基站規模需求大幅提高建設成本，影響建設進度，網絡建設投入5年后其3G網絡覆蓋仍明顯弱于2G水平，尤其是市區深度覆蓋和業務量需求較少的廣大農村、山區等廣度覆蓋水平差距明顯。而中國電信在建設3G網絡時，決策采用CDMA1X 800MHz頻譜中空閑頻段（而非隨3G牌照發放新獲得的2.1G頻段），同頻段優勢使其可采用共2G網絡（CDMA1X）站點布局，共用2G網絡的基礎設施方式低成本快速部署，3G網絡覆蓋快速提升至2G網絡相近水平，拉開與中國移動和中國聯通3G覆蓋差距。中國電信作為移動通信領域后進入者，在運營經驗和用戶基礎薄弱、網絡技術和產業鏈成熟度不如中國聯通、資金實力遠遜于中國移動的情況下，利用基于800MHz頻譜的3G網絡覆蓋差異化競爭優勢快速搶占3G市場，使其實現3G網絡運營的彎道超越。

從運營商3G網絡建設、運營發展經驗可以看出，頻譜作為移動通信網絡的基礎核心資源，對于移動通信網絡建設模式、運營成敗和業務發展影響極其深遠。

2.3 700MHz LTE網絡部署的技術經濟優勢

700MHz頻譜無線電波傳播能力大大優于現有LTE的高頻譜，非常適合移動通信網絡部署。在達到相同覆蓋指標條件下，理論測算1個700MHz基站可提供約9個2.6GHz基站、7個2.1GHz基站或5個1.8GHz基站的覆蓋范圍。實際網絡部署時，需綜合考慮覆蓋、容量、質量和規劃選址等現實限制而使差異小于理論值，但采用700MHz頻譜建設LTE，站點規模仍將比1.8～2.6GHz高頻譜大幅減少。

參照對某南方省會級城市進行規劃仿真和勘查選址測算，全網采用700MHz頻譜建設LTE網絡，僅需建設1.8～2.6GHz高頻譜30%～50%的站點即可實現同等廣度覆蓋效果，更佳深度覆蓋體驗。如僅以郊區、農村、山區等廣度覆蓋為主的場景進行對比，25%～40%的基站建設規模即可滿足覆蓋要求，可大幅節約LTE網絡建設投資，實現快速建網。

此外，由于和中國電信CDMA800MHz、中國移動、中國聯通GSM900MHz頻段相近，無線傳播特性類似，使700MHz LTE更適合依托現有C網/G網拓撲結構共址建設，從而可充分利用運營商已有傳輸、鐵塔、電源、機房、分布系統、天饋及站點安裝空間等，大幅減少配套建設規模，進一步節約建設投資，使運營商可更快提升LTE覆蓋水平，全面提供4G服務能力。endprint

3 700MHz LTE網絡部署的可行性分析

3.1 700MHz LTE標準和國際應用情況

2007年世界無線電大會確定將700MHz廣播電視空閑“數字紅利”頻譜用于移動通信[1]。當前全球700MHz LTE主要特點是全球的發展節奏不統一，700MHz頻譜、制式劃分標準多樣，區域差異性較大，劃分的標準主要依賴于相應國家廣播頻譜清理的節奏和可用帶寬。

美國是當前700MHz LTE網絡部署和應用最成熟的國家，在頻譜規劃中將700MHz頻譜（698～806MHz）分為多個較為零散的成對和不成對的頻率塊。美國700MHz LTE的主要運營商包括Verizon Wireless（FDD-LTE，頻段746～787MHz）和AT&T（FDD-LTE，頻段704～746MHz）。其中，Verizon已快速部署了1.5萬個基站，覆蓋了全國70%的人口，并計劃在2013年底達到當前3G網絡的覆蓋水平，覆蓋全國95%的人口[2]。

除美國的700MHz頻譜方案外，亞太電信組織（APT）提出的APT 700MHz頻譜實施規劃為LTE國際漫游、統一規劃協調提供了更優選擇，因而得到更為廣泛的關注[3]。APT700頻譜方案由3GPP于2012年底完成FDD/TDD制式全球統一規劃，并在3GPP R11完成相應標準化工作。其中，FDD-LTE 700MHz頻譜規劃為3GPP Band28，規劃為2×45MHz（上行703～748MHz，下行758～803MHz）和10MHz（748～758MHz）保護帶。TD-LTE 700MHz頻譜規劃為3GPP Band44，規劃頻譜為703～803MHz。現已有20多個亞太和拉美國家支持APT700頻譜方案，部分國家已按方案拍賣或計劃拍賣700MHz頻譜。

根據GSA統計數據，截至2013年底，全球已有97個國家和地區共部署263個商用LTE網絡[4]。如圖1所示，已部署的商用網絡中頻譜使用最多的依次為1.8GHz、2.6GHz和700MHz，700MHz頻譜的LTE商用網絡部署超過40個，已成為全球LTE主流頻譜之一。

700MHz LTE自2010年起開始商用，其產業鏈已較為成熟。全球主流芯片廠商已推出或計劃推出支持APT700的終端芯片，根據GSA統計，至2013年底已有超過500款支持700MHz（多頻多模為主）的終端[4]，端到端的產業鏈和終端已基本成熟，可保障業務發展的需要。

3.2 700MHz頻譜在我國使用概況

我國當前700MHz頻譜主要應用于廣播電視行業模擬電視，其特點是頻譜利用率不高，具備頻道清理的空間。從現有廣播電視臺站數據庫信息、監測結果和廣電部門公布的模擬電視覆蓋情況來看，主要大中城市700MHz頻譜中，700MHz頻段使用非常少，大功率臺站更少[5]。多個城市的掃頻結果也表明700MHz廣播頻率整體利用率較低。而隨著地面電視模數轉換工作的持續推進，700MHz頻譜將有更多的空閑頻譜可以讓出給移動通信行業。

多數發達國家已經于2012年完成國際地面電視模數轉換，而我國地面數字電視發展過程相對滯后。各省、市不同區域廣電模擬站臺對700MHz頻譜占用情況較為分散，實際使用頻點差異較大。而且各省、市推進模數轉換進度不一致，東、中部省份、經濟發達城市、人口密集、城鎮化程度高的區域推進較快，經濟相對欠發達、人口分散、城鎮化程度相對較低的部分中西部城市相對滯后。按目前進度難以在短期內全面實現模數轉換進程，需要相應政府、行業主管部分政策引導和專項補貼或其它經濟激勵手段加快推進速度，統一安排實施，才能具備將700MHz頻譜整體清頻后重新劃分用于LTE的條件。在滿足全面清理條件前，可根據廣電實際頻點占用情況進行區域性分段清頻，優先清理相對空閑的部分頻段供移動通信網絡實現區域性應用。

4 700MHz LTE網絡部署實施建議

4.1 政府主導推動700MHz LTE總體規劃實施

參照1.8～2.6GHz頻譜發放實踐，預計我國仍會采用行政管控手段規劃700MHz頻譜應用。因此，政府主管部門明確700MHz頻譜應用于LTE的整體規劃方案，尤其是通過頻率規劃（明確規劃為TDD、FDD或兩者兼顧）實現制式應用引導，按總體時間表指導進度安排等，對推動和引領相應產業鏈投入、發展成熟影響重大。

此外，700MHz頻譜清頻后用于LTE方案涉及廣電和電信兩大行業，行業間壁壘更需政府相關部門主導，通過積極地行政干預方能打破。相關政府主管部門協調明確行業間的合理經濟補償機制，保障廣電行業積極推進模數轉換、配合頻譜清退，才能實質性推動700MHz頻譜重新劃分應用于LTE網絡進程。

4.2 700MHz LTE主要應用場景建議

和1.8～2.6GHz可用頻譜相比，700MHz頻譜的覆蓋優勢更為明顯，但可用頻譜帶寬更少。因此，LTE網絡部署宜采用高、低頻譜搭配方式，不同應用場景各有側重，優勢互補構建異頻覆蓋網絡。主要應用場景建議如下：

（1）市區、縣城、發達鄉鎮、重要景區、重點交通干線等業務需求密集區主要以1.8～2.6GHz高頻譜為基礎規劃網絡布局，兼顧覆蓋和容量需求，700MHz重點在部分特定區域（如高層、干擾嚴重區域）作為異頻覆蓋補充手段，提升網絡覆蓋和質量水平。

（2）郊區、農村、山區、非重點交通線等數據業務需求密度相對較低的區域，可充分利用700MHz LTE覆蓋優勢，依托運營商已有800MHz/900MHz拓撲結構共址布局為主，大力推進共享基站各類配套設施，實現低成本覆蓋、快速布網，提供高速數據業務接入能力。

4.3 700MHz LTE應用需關注的主要問題和建議

在完善總體規劃、均衡行業間利益推動700MHz LTE網絡部署應用目標的前提下，還需重點關注以下主要技術和經濟問題：endprint

（1）700MHz廣電系統和LTE系統間干擾問題

700MHz主要頻譜目前由廣電系統占用，盡管總體利用率不高，但在不同的區域廣電系統臺站占用頻點不同，清頻進度有差異。在700MHz LTE網絡部署推進過程中，必然會出現700MHz LTE系統與廣電系統區域性、階段性共存帶來的干擾問題。根據廣電系統和移動通信系統的特點，主要需關注以下干擾共存場景：

場景1：廣電基站干擾LTE基站；

場景2：廣電基站干擾LTE終端；

場景3：LTE基站干擾廣電接收機；

場景4：LTE終端干擾廣電接收機。

其中解決難度最大、需重點關注的是廣電大功率基站對LTE終端的干擾問題。

建議組織通信、廣電行業技術專家和相應科研單位、系統設備、終端廠商等對相應干擾控制問題科技立項攻關，完善相應工程技術標準和應用實踐規范制定、指導系統設備和終端設備研發，解決干擾問題。

（2）高、低頻譜LTE網絡互補兼容問題

隨著LTE牌照的正式發放，各運營商已在部分業務需求密集區域部署高頻譜LTE網絡。700MHz LTE起步較晚，產業鏈成熟度仍有差距，運營商缺乏建設實施和運營經驗，尤其需要通過實踐解決700MHz LTE網絡與高頻譜LTE網絡之間的互補兼容問題。

建議參照推動TD-SCDMA和TD-LTE應用成熟的方式，由政府主管部門指定相應運營商專項開展700MHz LTE網絡成熟化項目。可考慮在廣電模數轉換進程較快的東部經濟發達省份和低成本覆蓋要求更高的中西部省份分別選取城市、農村、山區等典型場景，指定運營商承接、開展700MHz LTE網絡建設和運營先行試點。通過分步驟推進700MHz LTE網絡技術分析驗證、小規模試驗網組網測試、大規模試商用網建設運營等階段，摸索高、低頻譜LTE網絡互補兼容建設和運營實踐經驗，推動技術發展，引導產業鏈成熟。

（3）多個運營商獨立建設網絡導致低效和重復建設問題

盡管700MHz頻譜具備更好的覆蓋性能，但可用總頻譜帶寬有限。如仍參照高頻譜方式獨立分配給多家運營商，每家運營商可獲取頻譜資源非常有限（如APT700規劃最大可用頻譜100MHz，考慮廣電清頻進程和必要的頻率預留、控制干擾所需的頻率間隔等，可供分配頻率資源更少）。如3家運營商獨立分配，每個運營商平均可獲頻譜20MHz左右，僅能支持一個標準20MHz的TD-LTE頻點或一個低配（10MHz×2）的LTE FDD頻點，帶寬限制導致LTE提供更高速率的技術優勢難以充分體現。此外，若運營商僅有一個頻點可用，無法在特定頻點受廣電存續700MHz系統或其它干擾時進行頻點調整規避，將影響700MHz LTE網絡覆蓋、質量和建設、運營成本。

建議在700MHz LTE網絡牌照發放時附加更高的運營商共建共享要求（除傳統的鐵塔、傳輸線路、機房等配套設施共建共享外，進一步推動基站設備、天饋系統、室內分布系統等無線主設備系統的共建共享），引導不同運營商間建立合理的協作和結算機制[6]，共建、分享LTE網絡資源或分區域合作互補建設、相互開放共享網絡資源，以進一步節約700MHz網絡建設、維護成本，大幅提升頻譜資源使用效益。

5 總結

本文通過分析3G網絡建設采用低頻段運營商的建設運營優勢，指出現有LTE頻譜規劃中因缺乏頻譜，對LTE網絡實現低成本快速部署不利。700MHz LTE已成為國際應用主流頻譜之一，而我國尚未明確700MHz頻譜的應用規劃。隨著廣電行業地面電視模數轉換進程的推進，如能盡快明確將700MHz頻譜規劃應用于LTE網絡，對LTE網絡部署意義重大。

根據國內頻譜占用的現狀，本文指出700MHz LTE網絡部署實施需要政府主導推動總體規劃、打破行業壁壘，通過頻率、牌照發放等政策性制度安排，引導運營商LTE網絡建設時在不同應用場景采用高、低頻譜搭配方式，優勢互補構建異頻覆蓋網絡。對于700MHz LTE網絡部署中需要重點關注的系統間頻率干擾，高、低頻LTE網絡兼容和更高層次的網絡資源共建共享問題，本文也給出了相應的分析和建議。

參考文獻：

[1] 李進良. 為確保TD-LTE的發展應盡快補充劃分并合理應用頻譜[J]. 移動通信， 2013（20）： 5-9.

[2] 王倩. 國外4G建網和運營經驗對中國的啟示[J]. 移動通信， 2013（23）： 33-37.

[3] GSA. APT700 LTE Whitepaper（Huawei）[EB/OL]. （2013-11-27）[2014-1-30]. http：//www.gsacom.com/apt700.

[4] GSA. New GSA Evolution to LTE report： 2013 ends with 260 LTE networks in service[EB/OL]. （2014-01-15）[2014-1-30]. http：//www.gsacom.com/news/gsa_397.php.

[5] 王鵬，楊驊. TD-LTE頻率資源規劃與展望[J]. 移動通信， 2013（22）： 10-15.

[6] 萬俊青. LTE網絡室內分布系統共建共享探討[J]. 移動通信， 2013（6）： 19-20.

作者簡介

萬俊青：高級工程師，碩士，現任華信咨詢設計研究院有限公司無線設計研究院院長，主要從事移動通信網絡規劃、設計和咨詢工作。

劉昕：高級工程師，現任職于華信咨詢設計研究院有限公司無線設計研究院，主要從事移動通信網絡規劃和設計工作。

李虓江：高級工程師，博士，現任華信咨詢設計研究院有限公司無線設計研究院總工程師，主要從事移動通信網絡課題研究、設計和咨詢工作。endprint