破解TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)的四大難題
近年來,用戶對移動數(shù)據(jù)業(yè)務需求的不斷增長,推動了LTE網(wǎng)絡商用進程的加速??v觀全球,現(xiàn)階段LTE商用網(wǎng)絡仍以LTE FDD制式為主,但隨著其網(wǎng)絡建設逐步推進,用戶和業(yè)務的增加,LTE FDD網(wǎng)絡頻率資源不足、容量不足等問題將逐漸凸顯,而TD-LTE網(wǎng)絡在頻譜資源上擁有更多的資源,可以有效緩解FDD頻譜緊張問題。因此,TD-LTE和LTE FDD的融合組網(wǎng)將成為未來趨勢。
然而,由于TD-LTE與LTE FDD網(wǎng)絡在頻段選擇、天線類型、覆蓋特性、容量特性等方面存在差異,TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)還面臨一些挑戰(zhàn),尤其需要解決網(wǎng)絡定位、頻段選擇、天線選擇以及終端策略四大問題。
性能對比
TD-LTE與LTE FDD各有千秋
從覆蓋性能上看,LTE FDD略優(yōu)于TD-LTE網(wǎng)絡。根據(jù)3GPP關于TD-LTE與LTE FDD的頻段分配,TD-LTE網(wǎng)絡工作頻段要高于LTE FDD網(wǎng)絡,因此單從頻段使用角度上看,鑒于LTE FDD網(wǎng)絡頻段優(yōu)勢,其在覆蓋性能上會優(yōu)于TD-LTE網(wǎng)絡。
除頻段外,信噪比也會在一定程度上影響LTE網(wǎng)絡的覆蓋性能。在其他配置相同的情況下,基于20MHz帶寬TD-LTE系統(tǒng)的熱噪聲比基于2×10MHz帶寬的LTE FDD系統(tǒng)大3dB左右,在這一條件下,根據(jù)鏈路預算,LTE FDD網(wǎng)絡的上行覆蓋半徑將比TD-LTE網(wǎng)絡大18%左右。
TD-LTE網(wǎng)絡可以采用8天線組網(wǎng),而LTE FDD網(wǎng)絡主要采用2天線組網(wǎng)。使用8天線波束賦形時,TD-LTE網(wǎng)絡在下行可以獲得1dB~3dB的增益;TD-LTE利用8天線分集接收,在上行可獲得3dB~5dB的分集增益。
總而言之,從國內頻段分配情況上看,TD-LTE主要工作于2.6GHz頻段,而LTE FDD目前尚未發(fā)放牌照,頻段未定,我們預測其可能的頻段是1.8GHz.在這一背景下,LTE FDD的覆蓋性能要優(yōu)于TD-LTE網(wǎng)絡。
在容量性能上,LTE FDD相對于TD-LTE在容量上有一定優(yōu)勢,但是差距有限。
LTE網(wǎng)絡中衡量容量性能的指標主要有小區(qū)平均吞吐量、小區(qū)邊緣吞吐量、同時在線用戶數(shù)、同時調度用戶數(shù)等,上述指標與LTE小區(qū)的信道配置、參數(shù)配置、調度算法、小區(qū)間干擾協(xié)調算法等因素有關。
TD-LTE與LTE FDD系統(tǒng)的容量的差異,主要表現(xiàn)在三個方面:第一,TD-LTE與LTE FDD在上下行網(wǎng)絡容量上互有優(yōu)勢;第二,TD-LTE與LTE FDD的同時在線用戶數(shù)、同時調度用戶數(shù)性能相近;第三,LTE FDD的小區(qū)吞吐量要大于TD-LTE網(wǎng)絡。
融合組網(wǎng)
四大問題不容忽視
1.網(wǎng)絡定位
TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)建設,首先要解決兩種制式網(wǎng)絡定位問題,通過合理定位,力爭以最小投資滿足用戶和業(yè)務的發(fā)展需求。
從國際上TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)部署案例來看,一般根據(jù)工作頻段來確定網(wǎng)絡定位:頻段較低的系統(tǒng)發(fā)揮其廣覆蓋優(yōu)勢,主要解決網(wǎng)絡覆蓋;而頻段較高的系統(tǒng),由于覆蓋能力不足,多用于熱點區(qū)域的業(yè)務吸收。
目前我國只發(fā)放了TD-LTE一張牌照,TD-LTE網(wǎng)絡需要重點考慮密集城區(qū)、一般城區(qū)和發(fā)達鄉(xiāng)鎮(zhèn)的覆蓋和業(yè)務吸收問題。隨著TD-LTE與LTE FDD混合組網(wǎng)試驗的推進,未來我國必將是TD-LTE與LTE FDD共同發(fā)展。TD-LTE主要工作于2GHz以上頻段,而LTE FDD預計將工作在1.8GHz頻段,從長遠的發(fā)展角度上看,LTE FDD網(wǎng)絡將主要用于覆蓋,TD-LTE網(wǎng)絡則主要用于容量吸收。
由于GSM技術本身的局限性,對數(shù)據(jù)業(yè)務的承載能力較弱,不適應移動互聯(lián)網(wǎng)時代的業(yè)務承載需求,在未來將逐漸退出。在GSM退網(wǎng)后,其900MHz頻段可以用于LTE FDD網(wǎng)絡建設,以更好地發(fā)揮LTE FDD網(wǎng)絡廣覆蓋優(yōu)勢。
2.頻率策略
我國TD-LTE牌照發(fā)放時,相關頻段已經(jīng)確定。從目前TD-LTE頻段劃分結果上看,主要有1.8GHz、2.3GHz和2.6GHz三個頻段,其中2.3GHz頻段用于室內覆蓋,而1.8GHz和2.6GHz兩個頻段用于室外覆蓋。對于中國移動,由于其獲得了1.8GHz和2.6GHz兩個頻段,從組網(wǎng)性能及投資上考慮,廣覆蓋以1.8GHz為主,可以發(fā)揮其廣覆蓋優(yōu)勢,減少站址需求,降低網(wǎng)絡投資,而對于2.6GHz頻段,為了發(fā)揮其頻譜資源相對豐富的優(yōu)勢,主要用于熱點區(qū)域的容量吸收。
對于LTE FDD網(wǎng)絡,目前看來可能采用1.8GHz和2.1GHz兩個頻段,根據(jù)國際上的組網(wǎng)經(jīng)驗和產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀考慮,1.8GHz成熟度較高,有可能成為LTE FDD網(wǎng)絡的主流頻段,但1.8GHz頻譜的匱乏和較小隔離帶可能會帶來系統(tǒng)間的干擾,尤其需要重點考慮對1.8GHz TD-LTE的干擾。
3.天線策略
3GPP R9版本規(guī)定了8種傳輸模式,但在實際應用中主要采用2天線和8天線兩種技術,這兩種天線技術互為補充,根據(jù)實際信道的變化靈活運用。
從國內相關TD-LTE試驗網(wǎng)及商用網(wǎng)建設的測試結果來看,8天線和2天線組網(wǎng)存在區(qū)別:首先,在成本上8天線比2天線單設備成本高;其次,在網(wǎng)絡性能上,8天線TD-LTE網(wǎng)絡的覆蓋性和容量性能都優(yōu)于2天線網(wǎng)絡;再次,在工程施工以及運營維護難度上,8天線尺寸較大,施工難度相對較大,對站點天面資源要求較高,而2天線尺寸較小,施工難度較小,便于工程施工和快速建網(wǎng)。
對于LTE FDD系統(tǒng)建設而言,目前主要有2T2R和2T4R兩種天線。與2T2R天線相比,2T4R天線在覆蓋性能上,可以獲得3.5dB~4.5 dB的反向增益,但其工程造價和工程實施難度要高于2T2R天線,因此在實際建網(wǎng)過程中,應根據(jù)不同場景和需要,靈活選擇2T2R和2T4R天線進行網(wǎng)絡部署。
4.終端策略
目前LTE終端主要有數(shù)據(jù)卡、CPE、模塊、平板電腦、上網(wǎng)本、智能手機等。在網(wǎng)絡初期,LTE終端將以數(shù)據(jù)卡為主,之后可能逐漸采用LTE智能手機、平板電腦等終端。
在TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)時,終端需要支持更多的制式。考慮到國際漫游問題,融合終端至少要支持TD-LTE、LTE FDD、GSM、WCDMA、WiFi等制式。
3GPP定義的FDD頻段有26個,TDD頻段有12個,LTE頻段離散、頻率間跨距大,且沒有集中的全球漫游頻段,終端支持多模頻段已經(jīng)成為必然選擇。隨著載波聚合技術的應用,對于TD-LTE與LTE FDD融合網(wǎng)絡終端的多頻段支持能力要求將更高,這也將增加TD-LTE與LTE FDD融合網(wǎng)絡終端實現(xiàn)難度。
針對LTE終端,中國移動提出了五模十頻的要求,加大了芯片廠商的實現(xiàn)難度,目前只有高通、海思、聯(lián)發(fā)科等少數(shù)廠商的產(chǎn)品,可以滿足五模十頻的要求。因此從芯片角度考慮,滿足未來TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)要求,還有一段很長的路要走。
總工點評
TD-LTE與LTE FDD融合發(fā)展成為必然趨勢。隨著全球LTE商用網(wǎng)絡的不斷開通,用戶數(shù)和業(yè)務量的增長,LTE FDD頻譜資源不足的問題逐漸凸顯,而TD-LTE具有較豐富的頻譜資源,兩者融合組網(wǎng),可以有效緩解FDD頻譜緊張問題。同時也該看到,與LTE FDD相比,TD-LTE在產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展等方面,還有一定的差距。為促進TD-LTE發(fā)展和成熟,也需要走融合發(fā)展的國際化路線??傮w來說,TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)將成為未來LTE網(wǎng)絡建設的必然趨勢。目前我國“國家鐵塔”公司正在籌備中,其成立將進一步推動電信基礎設施的共建共享工作,有利于TD-LTE與LTE FDD多模設備的發(fā)展與成熟。
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