TD-LTE F頻段和D頻段組網(wǎng)對比分析研究

王浩年+劉冰婷

【摘要】 在TD-LTE組網(wǎng)頻率選擇上，D頻段（2.6GHz）和F頻段（1.9GHz），有著不同的特點，兩者在頻率干擾、網(wǎng)絡(luò)部署以及容量擴展等方面都有各自的優(yōu)劣勢。本文將從F/D頻段的頻譜特性、覆蓋性能、容量擴展、網(wǎng)絡(luò)性能、用戶體驗、組網(wǎng)優(yōu)劣等方面來對F頻段和D頻段組網(wǎng)性能進行對比分析。

【關(guān)鍵詞】 LTE F頻段 D頻段

一、概述

根據(jù)無線通信向?qū)拵Щ较虬l(fā)展的趨勢，2005年開始，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP啟動LTE（Long…Term…Evolution）項目，研究3G之后長期演進的新一代移動通信技術(shù)。LTE包括FDD和TDD…兩種模式，其中的TDD…模式即為TD-LTE。

TD-LTE室外可用的頻率資源有F頻段（1880-1900MHz）和D頻段（2570-2620MHz），TD-LTE建網(wǎng)初期，在充分利用異頻組網(wǎng)以降低干擾的同時，又不影響兩個頻段未來的使用和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，成為早期構(gòu)建TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。

二、頻譜特性

2.1 TD-LTE頻率范圍

目前中國移動TD-LTE可用的頻段如下：

2.2 D頻段和F頻段路損比較

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃常用的室外宏蜂窩模型為：COST…231-Hata、Okumura-Hata、SPM（Standard…Propogation…model）傳播模型等。

為定性的分析D頻段和F頻段之間的頻譜差，以COST… 231-Hata模型進行分析，COST231-Hata模型一般形式如下：

式中：

K1…：常數(shù)偏移（dB）

d：發(fā)射天線和接收天線之間的距離（m）

K2：與距離有關(guān)的衰落系數(shù)

Heff：發(fā)射天線高度（m）

K3：與發(fā)射天線高度有關(guān)的衰減系數(shù)

K4：與衍射損耗有關(guān)的衰落系數(shù)

Diff_loss：阻隔路徑上的衍射造成的損耗（dB）

K5：與發(fā)射天線高度和距離都相關(guān)的衰落系數(shù)

hm：接收天線高度（m）

Clutte_offset：地形損耗（dB）

對于TD-LTE系統(tǒng)，在選取常規(guī)參數(shù)下，參照TDSCDMA系統(tǒng)2G頻段模型，通用模型公式可以簡化為：

Pathloss（dB）=46.3+33.9log（f）-13.82log（Hb）-a（Hm）+（44.9-6.55log（Hb））log（d）+Cm

其中，f表示系統(tǒng)的工作載頻（單位MHz），Hb為基站高度（單位m），Hm為UE天線修正因子（dB），d為UE與eNB之間的距離（單位km），Cm為城市修正因子。

從上面公式可以計算出，當(dāng)采用D頻段時，路徑損耗要比F頻段高出4.62dB。另外，TD-LTE在D頻段時，穿透能力較F頻段高0.5dB左右。

三、覆蓋性能

相比2.6GHz的D頻段，F(xiàn)頻段處在TDD頻譜的最低位置，比前者低了近800MHz，用來進行室外宏峰窩連續(xù)覆蓋，具有天然優(yōu)勢。通過計算可知，采用F頻段的單站覆蓋面積將達到D頻段的1.8倍，這也意味著采用D頻段無疑要比F頻段占用更多的站址資源。對室外多場景測試結(jié)果也印證了上述理論。

3.4測試結(jié)論

1、無論在何種場景F頻段場強一般比D頻段強大約4～6dB。2、F頻段覆蓋明顯比D頻段要好，F(xiàn)頻段適合做廣覆蓋。3、F頻段頻率資源有限，只有大約20Mhz帶寬可以使用，但D頻段在我國比較干凈，有大約190M，頻率資源豐富，可作為大容量深度覆蓋使用。4、在一般區(qū)域和開闊區(qū)域適宜用F頻段進行大面積覆蓋，從而可以減少基站數(shù)量，降低投資，同時獲得較好的覆蓋效果。5、在密集城區(qū)，對于站點建設(shè)較難的敏感區(qū)域也可以使用F頻加D頻的組網(wǎng)模式。通過在敏感區(qū)域外圍建設(shè)站點，通過F頻覆蓋敏感區(qū)域。

四、容量擴展

D頻段擴展性強，擁有190MHz頻譜資源可以容易實現(xiàn)載頻擴容。F頻段目前僅20M頻譜可用，由于頻段限制，無法在原有頻段上進行第二載波擴容，只能使用單頻點組網(wǎng)，在小區(qū)邊緣重疊區(qū)域，性能下降嚴(yán)重。隨著網(wǎng)絡(luò)后續(xù)發(fā)展，勢必要采用新建D頻段作為第二載波進行擴容，即需要F+D頻段混合組網(wǎng)。

結(jié)合中長期發(fā)展需要，綜合考慮未來的容量建設(shè)便捷性（第二載波），在密集市區(qū)和市區(qū)上D頻段有較大優(yōu)勢，因此在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，建議大城市的密集城區(qū)，F(xiàn)頻段和D頻段要同步規(guī)劃，考慮F+D混合組網(wǎng)的方式。在郊區(qū)和農(nóng)村可以采用F頻段新建或升級，以滿足覆蓋的需求。

五、網(wǎng)絡(luò)性能

D頻段容易實現(xiàn)獨立組網(wǎng)，多載頻擴容方便，軟件升級即可支持，減少了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度。D頻段資源豐富，可以采用異頻組網(wǎng)，使得網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃難度大大降低，也降低了工程建設(shè)的難度，可以實現(xiàn)獨立優(yōu)化，從而打造優(yōu)異高品質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)。雖然F頻段升級可以在初期實現(xiàn)快速網(wǎng)絡(luò)部署，對于升級方案，TD-SCDMA和TD-LTE兩張網(wǎng)無法同時達到性能最優(yōu)，無法展開獨立網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，會造成性能損失最高達到20%～40%，如果采用F頻段新建的方式，也可提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

六、用戶體驗

在之前移動進行的外場測試研究發(fā)現(xiàn)，4G系統(tǒng)的用戶體驗在很大的程度上取決于系統(tǒng)的信噪比（SINR）而不是3G系統(tǒng)中的信號強度（RSRP）。所以僅僅去提高系統(tǒng)的信號強度并不能使用戶體驗有大幅度提升，相反的，信噪比的提升可以帶來更好的用戶體驗。而信噪比會受到系統(tǒng)間干擾、外部干擾等一系列因素的影響。而D頻段因為自身頻段帶寬較F頻段大，可用的頻率資源十分寬裕，所以可以通過雙倍增強時隙等技術(shù)，能夠提供更好的用戶體驗。此外在F頻段中，當(dāng)3G系統(tǒng)和4G系統(tǒng)共享無線射頻設(shè)備時，會導(dǎo)致無線射頻阻塞特征惡化，導(dǎo)致干擾增強，產(chǎn)生更多的噪聲，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降，用戶體驗也隨之下降。

七、組網(wǎng)優(yōu)劣

基于F頻段和D頻段各自的特點，從多個角度，分析得出F頻段、D頻段的優(yōu)劣勢及建議部署場景如下表所示。

結(jié)語：本文綜合分析D頻段和F頻段的相關(guān)性能，并分析了各自優(yōu)劣勢。雖然D頻段與F頻段有著各自的性能優(yōu)勢，但在現(xiàn)階段，充分利用F+D多頻段混合組網(wǎng)已經(jīng)是TD-LTE發(fā)展的必然趨勢。因為頻率資源相對緊張，一直都無法滿足移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的需求。只有靈活的進行F+D頻段網(wǎng)絡(luò)部署，分階段的進行F+D頻段混合組網(wǎng)才能讓現(xiàn)有資源得到充分利用。

參 考 文 獻

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