中國移動LTE TDD/FDD融合組網相關問題

王祖陽

（中國移動通信集團設計院有限公司山東分公司，山東 濟南250101）

1 引言

TD-LTE和LTE FDD作為新一代移動通信的國際標準，技術標準同源、相似度很高，在系統網絡架構、協議規范、幀結構、物理層技術、無線資源配置等方面大同小異。在協議棧MAC層以上部分LTE FDD與TD-LTE基本上100%相同，物理層協議部分LTE FDD與TD-LTE基本上90%相同，這為LTE FDD與TD-LTE融合發展奠定了堅實基礎。兩者是相互融合、共同發展的，已經成為全球移動通信產業未來的發展趨勢。在現階段，全球的LTE建設中大部分網絡為LTE FDD制式，但隨著其網絡建設的逐步推進，頻率資源受限引起的容量不足等問題逐漸凸顯，而TD-LTE網絡在頻譜資源上擁有更多的資源，因此TD-LTE與LTE FDD融合組網可以有效緩解FDD頻譜緊張問題；另外TD-LTE和LTE FDD融合組網還使得LTE全球漫游成為可能，為終端用戶帶來極大的方便和較好的業務體驗。因此說TD-LTE與LTE FDD融合組網是未來LTE網絡建設的趨勢，最終“one LTE”會成為必然。

中國移動通信集團公司（以下簡稱中國移動）雖然目前尚未分配到LTE FDD頻段，但考慮到其擁有豐富的GSM頻率資源，隨著4G網絡的進一步發展和GSM網絡承載負荷的降低，中國移動未來將已有的GSM頻率資源翻頻，用于LTE FDD網絡建設將是必然的選擇。中國移動TD-LTE與LTE FDD融合組網，可以利用LTE FDD低頻段提升網絡覆蓋深度和廣度，利用TD-LTE豐富的頻率資源進一步提升網絡容量。這是中國移動多年來不斷追求的目標。目前，在中國移動全力進行TD-LTE網絡建設確保4G領先優勢的同時，著眼LTE網絡未來演進與融合發展，提前考慮未來LTE FDD網絡布局和工程建設中的相關問題，做到未雨綢繆，具有重要的現實意義。

對于中國移動而言，未來引入LTE FDD實現LTE TDD/FDD融合組網，為企業持續快速發展帶來機遇的同時，在網絡布局及工程建設方面也面臨著許多挑戰，如GSM頻率重置方案如何進行；頻率重置后GSM頻率資源大幅減少，GSM網絡性能如何保障；900 MHz頻率重置后，如何解決GSM 900 MHz（以下簡稱GSM900）和LTE FDD 900 MHz（以下簡稱LTE FDD900）間的同頻和鄰頻干擾；在干擾場景下如何保證用戶體驗和網絡KPI；GSM900的天饋是否可以為LTE FDD900重用；如何在保障網絡質量前提下，為運營商節省更多的成本。此外，還涉及LTE FDD主設備選取、站址布局及網絡結構優化調整等問題，以下對其中的部分問題進行探討。

2 GSM頻率重置策略分析

目前中國移動GSM網絡頻率資源包括兩部分：900MHz頻段20 MHz（889～909 MHz）、1 800 MHz頻段25 MHz（1 805～1 830 MHz）。由于GSM900小區覆蓋能力比GSM 1 800 MHz（以下簡稱GSM1 800）小區有明顯優勢，GSM1 800頻段主要用于城區分擔GSM系統容量，故現網GSM900網絡負荷及頻率復用度遠高于GSM1 800。從GSM網絡頻率重置實施可行性看，先從GSM1 800頻率開始頻率重置更為容易實現。但是從中國移動LTE FDD網絡建設需求看，由于中國移動TD-LTE網絡分配使用的頻段較高，目前TD-LTE網絡建設最迫切需要解決的問題是城區深度覆蓋及農村地區的廣度覆蓋，尤其中國移動未來將全面開啟的VoLTE業務對網絡覆蓋的深度、廣度和連續性有著更高的要求，更需要盡快引入LTE FDD900網絡，協助更高效解決4G網絡深度覆蓋和廣度覆蓋。故從應用需求來看，中國移動未來2G網絡頻率翻頻應選擇從900 MHz頻段開始做起，后期隨著4G業務的發展，根據容量需求情況考慮適時引入LTE FDD1 800網絡作為局部熱點區域容量補充。從業務提供能力需求及市場競爭角度考慮，LTE FDD建網初期應至少采用900 MHz 2×5 MHz帶寬組網，以確保單小區能提供上下行10/35 Mbit/s以上的峰值速率。在TD-LTE成為流量主要承載網絡、VoLTE商用后，2G業務逐步遷移過程中，清退900 MHz 2×5～10 MHz頻率資源是可行的。考慮到農村地區GSM網絡負荷相對較低，農村GSM現網絡6載頻配置以下的小區占比較高，農村大部分區域現階段基本具備清退900 MHz 2×5 MHz的條件。中國移動GSM頻率重置工作初期可以從農村開始，逐步向郊區、城市推進。及早在農村引入LTE FDD 900 MHz網絡，利用900 MHz頻段具有較低的空間傳播損耗特性，實現低成本、高效率的4G網絡覆蓋，這對中國移動來說具有非常重要的意義。

3 干擾隔離帶設置

LTE FDD900頻率重置過程中，要注意規避LTE FDD900覆蓋區域與其他區域間GSM900信號間的干擾。LTE FDD900頻率重置通常從農村開始，按照“農村→郊區→城區”的順序布網。一般全網都有GSM900網絡廣覆蓋，對于只在農村/郊區進行頻率重置的階段，沒有進行頻率重置的區域（城區）的GSM900網絡可能使用農村/郊區LTE FDD 900系統占用的頻率。農村/郊區的LTE FDD900與城區的GSM900系統間的同頻干擾，只能在頻率重置區域和沒有頻率重置區域之間預留保護帶（buffer zone），通過地理上的隔離來克服同頻干擾。理論分析表明，通常需要2～3圈站點作為同頻保護帶，如圖1所示。

圖1 同頻保護帶示意

4 天饋建設方式及主設備選取

從工程建設可實施性、工程投資節省以及網絡未來演進等方面來看，天饋建設方式及主設備選取問題對中國移動LTE FDD900網絡建設至關重要。中國移動LTE-FDD天饋線部署應統籌考慮當期工程和未來演進部署的綜合需求。目前中國移動宏蜂窩基站有GSM900/1 800、TD-SCDMA（F/A頻段）、TD-LTE（F/D頻段）3種制式，5個或6個具體工作頻段，現有市區基站通常會有多套天饋線系統，有些場景可能會出現天面資源受限的情況，LTE FDD900網絡建設新增天饋線往往會受到天面空間的限制，工程實施難度可能會較大。此外，中國鐵塔公司正式成立運營以后，新增天饋線系統意味著中國移動需要付出更多的天面租賃費，因此，當LTE FDD900和共站的GSM900同覆蓋時，LTE FDD900首選與GSM900系統共天饋；否則，從網絡性能出發，不建議LTE FDD900和GSM900共天饋。共天饋方案的優勢是：節省建網成本，兩個系統共用原有的饋線和天線，既減少了物料成本，也減少了人工成本；節省天面空間，不需要額外的天線支架或者抱桿，減少天面租金和天線支架或者抱桿開銷；減少了天線數目，避免站址周邊民眾對增加天線的反對。共天饋方案包括合路器合路共天饋方案以及基于SDR多模基站的共天饋方案。

合路器合路共天饋方案：使用傳統同頻合路器方案將會帶來3 dB的插入損耗（約20%的覆蓋損失），即使采用高性能的同頻合路器也會帶來約1 dB左右的插入損耗（約7%的覆蓋損失，價格上萬元）。

基于SDR多模基站共享方案：當使用SDR基站進行LTE FDD900頻率重置時，SDR基站的GSM900和LTE FDD900信號從同一射頻端口輸出，天然支持LTE FDD900和LTE FDD900共天饋。基于SDR的共天饋方案不需要合路器，不會帶來合路損耗。SDR基站應用需要考慮基帶和射頻兩部分，射頻是投資最大的部分，約占基站成本的70%以上。SDR基站包括以下兩種類型。

·僅基帶處理部分支持SDR：不同通信系統的基帶板是相同硬件平臺，可通過注入不同軟件而支持多個不同的通信系統。工程中需考慮現網基站是否有空間插入新基帶板、未來設備升級、通過合路器實現天饋系統合路共用。

·射頻處理部分支持SDR：需考慮現網基站射頻處理部分的工作帶寬是否能包含未來用于LTE的頻率、現網射頻部分的瞬時工作帶寬是否能滿足多系統同時工作的要求、現網射頻部分的功放是否支持多通道能力、現網射頻部分的功放大小是否能滿足多系統同時工作的要求。

應用SDR的優點：減小天饋安裝的需求；減少基站電源的消耗；對于新建系統，成本較兩套獨立系統要便宜；后期操作、維護工作相對簡化。應用SDR的缺點：系統間獨立優化的空間較小；如果GSM系統原來是機柜式主設備，需要改造成BBU+RRU架構，會帶來較大的主設備改造量和投資；原GSM系統的網管可能需要升級；考慮到LTE部署的范圍，可能會造成在一個地區GSM基站出現異廠商情況或插花部署情況。

此外，對于共址建設LTE FDD900的場景，理論上講，LTE FDD主設備可以采用與共址的GSM主設備同廠商，也可采用與共址的TD-LTE主設備同廠商，前者更有利于保護已有的GSM主設備投資，后者更有利于未來網絡演進及LTE TDD/FDD融合組網，因為同廠商LTE TDD/FDD設備在異系統負載均衡、干擾協調、載波聚合、雙鏈接（DC）、SON等深度融合方面更容易實現，或者說在同廠商的情況下性能更優。建議根據現網GSM主設備支持SDR多模基站平滑升級的情況以及各個地市公司的已有TD-LTE主設備廠商分配情況綜合考慮，放眼長遠，盡量爭取未來LTE TDD/FDD主設備能做到同區域、同廠商，減少異廠商設備插花布網，以方便組網和系統未來演進。

5 未來站址布局及網絡結構優化

LTE FDD900頻率重置以后，需要按同頻組網方式進行網絡建設，因而對網絡結構及站址布局有著更為嚴格的要求，需要對現有的GSM站址重新進行梳理和優化，才能保證共址建設LTE FDD900網絡質量達到最優。因此，現階段需要提前做好GSM頻率翻頻相關籌劃和準備工作，重點包括以下幾個方面：提前考慮LTE FDD900網絡布局站址布局、四超基站處理、干擾隔離帶規劃等，為未來LTE FDD網絡布局奠定基礎；現階段TD-LTE網絡建設中新增的一些4G基站站址，可以根據需要考慮為LTE FDD900網絡天饋預留空間，尤其是一些關鍵站址，如目前TD-LTE新增站址、其他運營商的位置較理想的站址等。此外，結合相關的市場營銷策略推動GSM網絡負荷遷移，尤其GSM900網絡負荷向3G/4G網絡或向GSM1 800網絡遷移，為LTE FDD900頻率重置預備更多的頻率資源。

6 結束語

TD-LTE與LTE FDD融合組網是未來LTE網絡演進的必然趨勢。中國移動擁有GSM共45 MHz FDD頻率資源，未來實現LTE TDD/FDD融合組網、最終將走向“one LTE”會成為必然。中國移動LTE FDD900頻率重置與網絡建設為中國移動持續快速發展帶來機遇的同時，也在網絡布局及工程建設方面帶來了許多新的挑戰。目前中國移動在全力做好TD-LTE網絡建設的同時，放眼未來網絡演進，未雨綢繆，提前謀劃LTE FDD網絡布局，具有重要的現實意義。

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