TD—LTE關鍵技術與網絡規劃策略

摘要：OFDM和MIMO是TD-LTE運用的關鍵技術，與傳統的2G/3G相比較，其在物理層空口傳輸上有著本質的改變，所以TD-LTE的網絡規劃策略也與其有著較大的區別。本文主要從TD-LTE的業務背景入手，重點對TD-LTE三項關鍵技術進行了分析闡述，并有針對性的提出了TD-LTE網絡規劃策略，希望給行業相關人士一定的參考和借鑒。

關鍵詞：TD-LTE；關鍵技術；網絡；規劃

1.引言

TD-LTE又稱為分時長期演進，一方面對TD-SCDMA的兼容性和相關的技術特性予以充分的保留，另一方面又增強和改進了TD-SCDMA技術，尤其是關鍵的物理層接入技術，因此TD-SCDMA高度對TD-LTE的網絡規劃產生直接的影響。

2.TD-LTE業務發展的背景

最近幾年以來，移動數據業務出現井噴式增長，離不開3G網絡的規模化應用。當前，各大運營商進行業務發展的主要內容就是移動數據業務，其興起和蓬勃發展還帶來了新的運用方式和廣闊的市場前景。而導致3G業務承載壓力和網絡容量大大提升的主要原因就是移動視頻、移動互聯網以及大容量文件傳輸等高帶寬業務的實現。具體來說，當前用戶對移動業務主要有下面幾個方面的新需求：

2.1滿足移動互聯網業務發展的需要

雖然話音通信依然是2G/3G網絡的主要業務，并兼于支持高速移動網絡。然而隨著互聯網和移動網絡不斷的進行融合，移動互聯網上被移植了許多互聯網業務，且其具有隨時隨地接入的優勢，被人們廣泛應用。因此，有效提升移動數據的傳輸速率將成為為各大運營商亟待解決的重要問題之一。

2.2滿足視頻類業務的需要

作為3G網絡的主要業務特征之一，移動視頻在未來的數據業務中將會有著更大的發展空間，其能夠占據網絡總流量的三成，躍居第二。因視頻類業務對帶寬有著非常高的要求，而當前3G網絡尚無法完全滿足其對帶寬的這一高要求，因此為了給視頻業務提供更多的支持，有效提高網絡帶寬以及數據的傳輸速率成為各大運營商重點關注的問題。

2.3交互性業務需求

就當前而言，在各類移動增值業務中，休閑娛樂類業務顯然成為交互性業務的重要組成部分，然而因受到傳輸速率的限制，導致移動辦公等業務無法得到有效的推廣。隨著網絡技術以及業務層面的進一步發展，只有大力提高網絡速率，才能對移動辦公、大容量的文件傳輸、與生活緊密相連的移動支付、導航、醫療等業務的開展提供強有力的技術支撐。

2.4物聯網發展

眾所周知，物聯網能夠有效實現物與物以及人與物之間的通信，使得信息成為社會發展的重要因素，因此物聯網也被看作信息社會的第三次大變革，其主要是其互聯網為前提，對無線數據通信以及RFID技術進行了科學應用，給網絡的發展及應用提出了更高的要求，進一步促進了新生代寬帶無線接入技術的發展和廣泛應用。隨著無線寬帶接入技術的迅猛發展給移動通信技術帶來了新的挑戰與機遇，為了能夠在激烈的市場競爭中贏得一席之地，3G PPR8相繼推出了以OFDM接入為核心的技術，并用來支持20MHz系統帶寬以及LTE技術。具體說來，LTE技術具有以下幾點需求目標：進一步提高了小區邊緣數據的傳輸速率；較高的頻譜利用率以及數據傳輸率；無線接入網絡延時不超過10ms；支持不同系統的系統工作、可變帶寬以及增強的IMS和核心網；有效降低CAPEX和OPEX以及R6UTRA空口和網絡架構演進的造價；終端和系統具有科學的造價和功耗；可支持多種業務類型尤其是VoIP等。

3.TD-LTE三項關鍵技術

3.1 OFDM技術

OFDM技術又稱為正交頻分復用技術，是TD-LTE與TD-SCDMA相區別的最為關鍵的技術，TD-LTE在上行性鏈路具有不同特征的基礎上，采用了基于OFDM的二種不同的多址技術。在上行，因其終端發射功率受到一定的限制，其多采用SC-FDMA多址技術，對于下行則多采用頻譜效率較高的OFDMA多址技術，也就是正交頻分多址技術。此外，根據OFDM可將其劃分為不同的多個子載波，并在子載波的基礎上對頻率資源進行相應的分配，以此來對不同內容的信息加以承載。具體而言，15kHz的子載波帶寬是TD-LTE應用的主要形式，并根據子載波數目的差異，分別可對1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15和20MHz等多種系統帶寬給予一定的支持。與CDMA（TD-SCDMA運用的技術）訪問技術相比，TD-LTE的OFDM主要有下面幾個特征：

第一，較高的頻譜利用率。以信道相互正交的方式，OFDM技術能夠促使各子信道相互重疊，進一步提升了頻譜的利用效率。

第二，TD-LTE系統能夠達到最優比特率離不開動態子信道分配技術的有效發展及應用。依據信息論中的“注水定理”，OFDM技術將對各自信道的信息進行逐一分配，即低劣信道無法承載業務，較差的子信道承載業務較少、優秀的子信道承載業務較多的原則。

除此之外，應用OFDM技術，TD-LTE還具有抗多徑衰落較強、帶寬擴展性更好、超高速調度更容易等技術上的優勢。

3.2 MIMO技術

MIMO技術又被稱為多輸入多輸出，如果在其無線通信系統收發的兩旁能夠相應配置多個天線，那么在不增加帶寬的情況下，即可大大提升頻譜利用效率以及通信系統的容量。依據天線部署情況以及實際應用不同，TD-LTE可運用不同的MIMO實現方案，比如空間復用、發射分集以及波束賦形等方式，從而使其能夠在不同的自然環境中都能夠達到性能上最優值。就目前而言，LTE R10版本最多可以實現發送八副天線，其空間最大可復用八個數據流并可將其同時予以傳送。此外，在上行中運用MIMO技術，最多可以支持四副天線的發送，其空間最大能夠復用四個數據流。

3.3超高速調度技術

在TD-LTE中，PRB也就是物理資源塊概念是由十二個連續的子載波構成的，占用一個時隙，并在這個前提下實現快速調度，從而使得資源得以有效利用。在TD-LTE中，1ms是進行數據處理的基本時間單位，也就是一個子幀的時間長度。在對數據進行傳輸時，需要將上行、下行頻域的物理資源組成有效的PRB，并依據信道改變的具體情況，予以快速調度，使得用戶能夠分到最優質的物理資源。此外，還可有效利用AMC即自適應編碼調制技術實現物理資源的合理選擇和最佳利用。這樣一來，整個系統內的資源都可以有效的實現優化和配置，從而大大提升了整個系統的性能。

4.TD-LTE網絡規劃與應用

4.1 TD-LTE覆蓋范圍研究

資料表明，在對TD-LTE網絡結構及關鍵技術進行研究的基礎上，并通過為對應網絡參數進行調整，可以有效實現兩種制式的基站覆蓋半徑的實地測試。數據顯示因其編碼、調試等無線技術以及路徑損耗、頻段等存在一定的差異使得TD-LTE覆蓋半徑要比TD-SCDMA明顯要小很多。具體來說，如果635m是進行TD-SCDMA實測的室外覆蓋半徑，那么對TD-LTE進行實測的室外覆蓋半徑只有433m。就室內覆蓋來說，如果8-12m為TD-SCDMA相對應的覆蓋半徑，那么TD-LTE的覆蓋半徑只有6-10m。

4.2 TD-LTE網絡規劃的具體應用

依據上文對TD-LTE覆蓋能力實測的研究結果可以看出，要想使得TD-SCDMA能夠達GSM的覆蓋效果，估計需要2G宏基站數量的1.5倍，而對于TD-LTE來說則需要2G宏基站數量的兩倍左右。就當前而言，針對TD-SCDMA的覆蓋規劃，其建筑密集的城區的業務半徑為310m，而TD-LTE基本可以覆蓋整個TD-SCDMA的基站。具體來說TD-LTE的網絡規劃主要體現在以下幾點：為了實現對現有資源的最大利用率，著力提升現有基站對物力資源的利用率，在建筑物以及用戶較為密集的城區，TD-SCDMA和TD-LTE選擇基站的地址時都可以運用共站方式，在市區，TD-LTE平均覆蓋范圍為350-420m；在農村或者用戶稀疏地段，則可通過TD-SCDMA實現網絡規劃的有效不是，大大提升TD-LTE的覆蓋半徑。

5.結語

總而言之，TD-LTE作為準4G技術，其將高速率、大容量的數據傳輸作為重要目標，網絡結構以及關鍵技術與2G/3G相比都有著較大的改變。就目前而言，尤其是在2G/3G將會長期共存的情勢下，混合組網成為滿足不同業務需求的理想策略，LTE在高速率數據業務上對2G/3G網絡進行了有效的補充。隨著經濟及科技的不斷發展，LTE網絡的規劃策略也將會進一步的細化。

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