TD—LTE建設中遇到的若干問題和解決方案

吳英華

摘 要：本文提出了TD-LTE網絡建設中組網及選址兩個關鍵問題的解決方案。對組網方案進行了對比，提出了F+D混合組網的組網模式；對基站選址問題，我們提出利用全頻段天線方案以減少基站數量，降低選址難度并降低成本。

關鍵詞：TD-LTE；組網選擇；基站選址；全頻段天線

1 前言

當今，隨著通信技術的飛速發(fā)展，移動通信的更新換代的速度越來越快?，F有的2G，3G技術已經不能滿足人們對于高速的數據業(yè)務的需要。而LTE（Long Term Evolution）是3GPP的長期演進，是3G與4G技術之間的一個過渡，是3.9G的全球標準。LTE采用OFDM和MIMO作為其無線網絡演進的唯一標準，在20MHz的頻帶內能夠實現下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率。同時，由于LTE采用MIMO和OFDM技術，可以有效的克服無線通信中的多徑衰落的問題。

經過近幾年的研究，LTE技術已經趨于成熟。國內外都在加緊部署商用的LTE網絡。根據GSA的統(tǒng)計，今年年底將有87個國家部署248個LTE網絡。在LTE終端方面，目前已經有97個設備商提供821款商品，全球用戶已經達到1.07億。

2 國內發(fā)展現狀及問題

今年將是中國4G的開局之年。據悉，中國移動已于日前正式啟動2013年度TD-LTE無線網勘察設計服務集采工作。根據中國移動之前發(fā)布的規(guī)劃，今年將會在344個城市部署超過20萬個TD-LTE基站。廣東移動的TD-LTE基站數已經達到7000多個，在建TD-LTE基站近1000個，主要分布在深圳、廣州等大城市，2013年規(guī)劃增加TD-LTE基站2.4萬個。

有組織對TD-LTE中國市場的發(fā)展進行兩種預測，稱中國TD-LTE用戶發(fā)展取決于運營商格局，在一家TD-LTE運營商情況下，2016年中國TD-LTE用戶（僅中國移動）將會超過1.1億；而在樂觀預期下，由于其他運營商（指中國聯通和中國電信）在3G階段已經有了巨大的投入，中國移動的TD-LTE市場策略將會促進其他運營商發(fā)展TD-LTE。

同時，眾所周知，LTE可以提供高速的數據傳輸。不需要網線，一部幾個G的高清電影，幾分鐘就能下載完成；公司可以利用視頻開會，不僅高清，而且可以在移動中進行；乘車時可以隨時打開網絡社區(qū)，與好友進行視頻聊天、傳送有趣的文件；在地鐵車廂里不僅能快速上傳下載大容量資料，還能用互聯網電視流暢觀看高清大片。然而，在LTE的巨大光環(huán)之下，LTE網絡的部署卻遭遇到很多問題。

2.1 組網方案的選取問題

首先需要解決的一個問題就是組網方案的選擇。據悉，在運營商內部和設備商中對于建網方案都沒有形成一個統(tǒng)一的意見，分歧主要在于是新建網絡還是升級原有的網絡。

目前可供中移動建網的頻段至少有F頻段和D頻段，其中，D頻段是國際電信聯盟確定的全球主流TD-LTE頻段，中國工信部也已經明確該頻段的共計190MHz頻率（2500-2690MHz）用于TD-LTE。F頻段則是此前中國移動TD-SCDMA的主頻段。這樣一來，中國移動的4G建網就有F頻段、D頻段，以及F/D混合組網等多種方案，而F頻段又有基于原TD-SCDMA基站升級和共址新建兩種方案。從技術指標、運營商長遠利益等因素出發(fā)，新建方案更加理想。因為，首先F頻段所處位置復雜，既有小靈通，又有TD-SCDMA，設備射頻性能的先天不足，會讓網絡受到干擾，影響網絡性能，只有通過大規(guī)模替換原有3G設備的RRU才能解決問題；其次，TD-LTE使用時分雙工的方式，上下行時隙配比決定了兩種方案的時間資源分配，F頻段升級方案會造成下行容量下降約25%；第三，TD-LTE技術與現有2G、3G網絡存在較大差異，對網絡優(yōu)化提出了不同的要求，升級方案會加大運營商后期的網絡優(yōu)化難度。然而，升級方案不僅可以實現快速部署，而且有助于運營商節(jié)省投資近50%。如果一個城市現有的3G網絡符合LTE網絡結構要求，采用F頻段升級是最合理的方案。

2.2 選址問題

另一個重要的問題是LTE網絡建設的選址問題。近年來，人們越來越意識到基站會對于人體造成輻射。當在小區(qū)樓頂安裝基站時，附件的居民會不可避免的遭到電磁輻射的影響。LTE網絡選取的頻段更高，覆蓋面積越小，所以基站的數量相對于GSM基站來說會更多。過多的基站不僅影響美觀，增加選址的難度，增加建設的費用。據悉，上海的TD-LTE建設六期宏基站規(guī)劃的2400個基站中，無法完成購足的近500個，占比約20%，其中有近一半源于業(yè)主阻撓，有30%為居民區(qū)及學校，均由于對電磁輻射等的擔憂，對建設TD-LTE基站表示極度反感與不配合，難以協調。國際經驗證明，信號的廣泛覆蓋是TD-LTE取得先機的重要保障。目前，TD-LTE在我國還處于擴大規(guī)模試驗階段，產業(yè)鏈還有待完善，很多問題都阻礙著TD-LTE進一步擴大規(guī)模試驗覆蓋范圍乃至商用化的步伐。

一個基站的拆遷，不只是影響覆蓋范圍內的信號，更有可能改變整個網絡的布局，可謂“遷”一發(fā)而動全身。對于我國來說，TD-LTE網絡建設越快，覆蓋越好，越早進入大規(guī)模商用階段，就越能吸引全球產業(yè)鏈加入，從而實現全球漫游能力、規(guī)模化、低成本化，帶動全社會進入4G時代。為此，需要國家在政策制定、頻率規(guī)劃等方面給予TD-LTE更多的指導，需要地方政府在基站選址和性能測試等方面給予更多的支持，需要產業(yè)鏈上下游在芯片研發(fā)、終端制造、應用開發(fā)等方面與運營商共同努力。

3 解決方案

3.1 F+D混合組網的確定

通過建設和試用經驗總結，已經明確未來的網絡形態(tài)采用F+D混合組網，F頻段的建設以升級為主，網絡結構不合理站點采用新建方式，D頻段全部新建。從成本上比較，利用F頻段新建的設備投入成本比F頻段升級高出近50%，而利用D頻段建設的話，同一片區(qū)域相同的覆蓋范圍，單純用F頻段建設，與單純用D頻段建設相比，D頻段要多建設約26%的基站量。由于中國移動整體規(guī)劃2013年4G一期網絡建設以快速實現覆蓋為目標，頻段側重以F頻段升級為主，對原F頻段站址站高等網絡結構不合理的站點則采用新建方式，D頻段則在合適的區(qū)域進行輔助建設。那么一個城市的網絡就會形成這樣的結構：第一層網絡是F頻段的覆蓋，里面有一個小圈是D頻段的，D頻段所覆蓋的區(qū)域肯定是F+D頻段的同覆蓋，F頻段用來解決廣覆蓋以及部分區(qū)域的深度覆蓋，D頻段用來解決熱點區(qū)域以及主城區(qū)的容量吸納。因為F頻段只有一個載頻，D頻段可以做到兩到三個載頻，這樣的話，F頻段做第一層網絡，D頻段做容量的吸納，會是一個比較科學合理的網絡結構。

F頻段的TD-LTE網絡建設是以升級為主，還是以新建為主呢？如果一個城市現有的3G網絡符合LTE網絡結構要求，采用F頻段升級是最合理的方案；如果部分3G站點結構不夠合理，比如說站址、站高、站間距的不合理設計，采用F頻段升級建設方案的話，LTE網絡就難以達到優(yōu)質網絡的這個目標，而這部分站點需要進行新建。

3.2 減小基站數量和選擇問題

而對于選址困難的問題，一方面需要增大宣傳力度，向群眾耐心說明。電磁輻射強度是與距離的平方成反比，也就是發(fā)射基站越高，對人體的影響就越小。通信基站產生的輻射值不如一臺電磁爐甚至電視機對人體的影響大。由于TD基站采用智能天線，發(fā)射功率只需要8W左右，大大降低了對周圍環(huán)境的影響，實際輻射更小。

另一方面，在部署網絡時，應當盡量少建基站。因為，在我們的生活環(huán)境中，到處都布滿了各種各樣的天線。包括我們通話用的GSM網絡、3G TD-SCDMA網絡、用于數據業(yè)務的無線局域網WLAN以及即將商用的LTE網絡。這些通信網絡需要不同的天線，因為他們的工作頻段不同，不能采用一種天線來實現所有網絡的覆蓋。如果采用單一的天線，同時覆蓋GSM、TD-SCDMA、WLAN、TD-LTE這些網絡所需要的頻段，就可以大量的減少基站的數量。這樣既可以大幅度的節(jié)省建設成本，還可以減少布網中選址的難度。同時，也可以美化我們的生活環(huán)境。根據當前的研究現狀來說，實現LTE的1.71-2.69 GHz的頻段范圍的天線設計已經不再是一個難題，很多設備供應商都已近生產出多種LTE天線。但是，能同時將800～900MHz GSM頻段和LTE頻段同時實現的天線還很少。個別廠商采用在一個大的天線罩中同時安裝兩組不同的天線來達到全頻段的覆蓋。但是，這樣使得天線的尺寸大大的增加，饋電變得復雜。如果采用單個天線陣子可以同時實現全頻段的覆蓋將是一個很大的進步。不僅可以減小天線的尺寸，還可以大大降低生產成本，據悉這方面的研究已經有了一定的成果，相信不久的將來會出現這種結構簡單，覆蓋全頻段的天線。屆時，將大大減小中國移動LTE網絡建設的投入。

4 總結

LTE通信已經是當今通信的主流方向，中國也已經進入了LTE無線通訊投資和布網的關鍵時期，中國移動作為國內電信運營商的龍頭，更需要把握好方向和發(fā)展進度。在組網方面的選擇和無線通訊設備的選擇上需要更加睿智，著眼于未來，把握好方向，以較低的成本實現更高的效益。

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