TD-LTE頻率規(guī)劃及組網(wǎng)策略研究

王鵬 克瀟穎

摘要：TD-LTE國際標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展。目前,需要對TD-LTE的組網(wǎng)策略進(jìn)行相應(yīng)的研究,為將來的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)打好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：TD-LTE頻率規(guī)劃組網(wǎng)策略關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號： TU984文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號：

引言

TD-LTE是目前全球移動(dòng)通信領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一。作為TD-SCDMA未來的技術(shù)演進(jìn)方向,TD-LTE的研究日益受到重視,越來越多的運(yùn)營商、設(shè)備商和研究機(jī)構(gòu)投入到TD-LTE的研究中。TD-LTE采用OFDM技術(shù),這就意味著,因各子載波相互正交,TD-LTE的小區(qū)內(nèi)干擾不是TD-LTE系統(tǒng)中干擾的主要因素。

1.TD-LTE頻率規(guī)劃

1.1 LTE頻率范圍

與FDD LTE規(guī)劃的頻率資源相比，TD-LTE頻率面臨頻率資源少、頻率分布失衡的問題。頻率問題是TD-LTE發(fā)展的基礎(chǔ)性問題，為了更好的實(shí)現(xiàn)TD-LTE組網(wǎng)，本文重點(diǎn)研究TD-LTE頻率規(guī)劃相關(guān)問題。

1.2 TD-LTE頻率規(guī)劃特點(diǎn)

TD-LTE在頻率規(guī)劃方面與2G/3G系統(tǒng)有很大的差異。TD-LTE信道帶寬可變，包括1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz，系統(tǒng)分別使用6個(gè)、15個(gè)、25個(gè)、50個(gè)、75個(gè)和100個(gè)資源塊（Resource Block，RB），支持對已使用的頻率資源的重復(fù)利用，信道帶寬的選擇可根據(jù)運(yùn)營商擁有的頻率范圍以及用戶的業(yè)務(wù)量需求來決定，選擇最合理的信道帶寬來組網(wǎng)。

運(yùn)營商獲得一段固定的TD-LTE頻段后，信道帶寬和頻點(diǎn)數(shù)量是反比的關(guān)系，頻點(diǎn)越多信道帶寬越窄，為了保證載干比要求，實(shí)現(xiàn)減小組網(wǎng)時(shí)同頻干擾影響的目標(biāo)，LTE系統(tǒng)面臨如何獲得高效頻率復(fù)用方式的挑戰(zhàn)，因此LTE的頻率規(guī)劃具有一定的獨(dú)特性和難度。

TD-LTE系統(tǒng)是基于OFDMA多載波調(diào)制技術(shù)的系統(tǒng)OFDMA技術(shù)雖然并沒有刻意地設(shè)計(jì)小區(qū)間多址機(jī)制，但并不意味著OFDMA系統(tǒng)不具備任何小區(qū)間多址的能力。事實(shí)上，OFDMA系統(tǒng)是通過“隨機(jī)窄帶傳輸”來實(shí)現(xiàn)一種自然的干擾隨機(jī)化的。由于LTE是寬帶系統(tǒng)，一個(gè)用戶通常占用多個(gè)RB傳輸，并在這些RB之間采用聯(lián)合信道編碼。在這多個(gè)RB中，通常只有一部分發(fā)生隨機(jī)碰撞，而其他RB則并不受影響，因此，通過聯(lián)合信道解碼，對那些受到干擾影響的RB中的誤碼進(jìn)行糾錯(cuò)，從而將同頻干擾的影響降低。綜上所述，即使不采用ICIC技術(shù)，基于OFDMA的LTE系統(tǒng)通過自然的干擾隨機(jī)化，也可以具有一定的同頻組網(wǎng)能力。

2. TD-LTE組網(wǎng)策略

2.1同頻組網(wǎng)

目前，在TD-LTE初期，可用頻率資源較少，同頻組網(wǎng)可有效提高頻譜利用率，具體方案如下： 宏蜂窩頻點(diǎn)f1，帶寬20M（2575-2595MHz），可增加載波f2用于擴(kuò)容，帶寬20M（2595-2615MHz）。 同頻組網(wǎng)是TD-LTE提升頻譜效率的關(guān)鍵，雖然TD-LTE具備同頻組網(wǎng)能力，但隨著系統(tǒng)負(fù)載的增大，抗干擾能力逐漸減弱。因此，如何解決同頻組網(wǎng)的小區(qū)間干擾，是目前TD-LTE研究的熱點(diǎn)。ICIC(Inter Cell Interference Coordination)技術(shù)是解決TD-LTE同頻干擾的重要技術(shù)方案。ICIC以小區(qū)間協(xié)調(diào)的方式對各個(gè)小區(qū)中無線資源的使用進(jìn)行限制，包括限制時(shí)頻資源的使用或者在一定的時(shí)頻資源上限制其發(fā)射功率等。一般來說，ICIC從資源協(xié)調(diào)方式上可分為：部分頻率復(fù)用(Fractional Frequency Reuse, FFR)、軟頻率復(fù)用(Soft Frequency Reuse, SFR)和全頻率復(fù)用(Full Frequency Reuse)三類。

目前實(shí)際組網(wǎng)時(shí)，同頻組網(wǎng)的相鄰小區(qū)頻率規(guī)劃實(shí)際是基于SFR的ICIC算法，同頻組網(wǎng)小區(qū)間干擾抑制效果很大程度上決定于設(shè)備技術(shù)成熟度。

2.2異頻組網(wǎng)

LTE系統(tǒng)在同頻干擾特性上和GSM系統(tǒng)相似，兩種系統(tǒng)都是屬于“窄帶傳輸、窄帶干擾”類型，GSM系統(tǒng)采用異頻組網(wǎng)方式，各小區(qū)采用的頻率資源是采用網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法規(guī)劃好的，因此可以完全避免若干相鄰小區(qū)之間的同頻干擾。

TD-LTE異頻組網(wǎng)可以通過傳統(tǒng)頻率規(guī)劃方法降低同頻小區(qū)間干擾，但由于TD-LTE是寬頻系統(tǒng)，因此綜合考慮單頻點(diǎn)帶寬與頻點(diǎn)個(gè)數(shù)關(guān)系，TD-LTE宏蜂窩采用異頻組網(wǎng)時(shí)，可劃分為f1，f2，f3，f4四個(gè)頻點(diǎn)，每個(gè)頻點(diǎn)10M（2575-2585MHz、2585MHz-2595MHz、2595-2605MHz、2605-2615MH），其中f1-f3用于宏蜂窩小區(qū)，同站點(diǎn)小區(qū)頻點(diǎn)不同，f4用于微蜂窩進(jìn)行盲點(diǎn)及熱點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充覆蓋。

實(shí)際組網(wǎng)時(shí)可通過傳統(tǒng)頻率規(guī)劃算法，各個(gè)相鄰小區(qū)配置不同頻點(diǎn)，可減少小區(qū)間干擾，但相對于同頻組網(wǎng)異頻組網(wǎng)單個(gè)頻點(diǎn)帶寬變窄，頻譜效率較低。并且由于TD-LTE頻點(diǎn)數(shù)量少，大規(guī)模組網(wǎng)時(shí)頻率規(guī)劃效果有待測試。

2.3移頻組網(wǎng)

除了上面提到同頻組網(wǎng)和異頻組網(wǎng)方案以外，還有介于同頻組網(wǎng)和異頻組網(wǎng)之間的移頻組網(wǎng)。雖然控制信道采用了一系列的技術(shù)手段盡可能的減少干擾，某些相鄰小區(qū)的控制信道可以在一定的頻率資源上錯(cuò)開，但有一些控制信道不能完全錯(cuò)開，這樣控制信道仍然存在干擾的可能性。TD-LTE宏蜂窩采用移頻組網(wǎng)時(shí)，可劃分為f1，f2，f3三個(gè)頻點(diǎn)，每個(gè)頻點(diǎn)20M（2575-2595MHz、2585-2605MHz、2595-2615MHz）。

3.TD-LTE的關(guān)鍵技術(shù)

3.1MIMO多天線技術(shù) 下行利用公共天線端口，LTE系統(tǒng)可以支持單天線發(fā)送（1x），雙天線發(fā)送（2x）以及4天線發(fā)送（4x），從而提供不同級別的傳輸分集和空間復(fù)用增益，利用專用天線端口以及靈活的天線端口映射技術(shù)，LTE系統(tǒng)可以支持更多發(fā)送天線，比如8天線發(fā)送，從而提供傳輸分集、空間復(fù)用增益同時(shí)，提供波束賦形增益。上行目前LTE系統(tǒng)上行僅支持單天線發(fā)送，可以采用天線選擇技術(shù)提供空間分集增益

3.2鏈路自適應(yīng)技術(shù) 鏈路自適應(yīng)技術(shù)可以通過兩種方法實(shí)現(xiàn)：功率控制和速率控制。一般意義上的鏈路自適應(yīng)都指速率控制，LTE中即為自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)（Adaptive Modulation and Coding），應(yīng)用AMC技術(shù)可以使得eNode B能夠根據(jù)UE反饋的信道狀況及時(shí)地調(diào)整不同的調(diào)制方式（QPSK、16QAM、64QAM）和編碼速率。從而使得數(shù)據(jù)傳輸能及時(shí)地跟上信道的變化狀況。這是一種較好的鏈路自適應(yīng)技術(shù)。 對于長時(shí)延的分組數(shù)據(jù)，AMC可以在提高系統(tǒng)容量的同時(shí)不增加對鄰區(qū)的干擾。

3.3信道調(diào)度與快速調(diào)度 基本思想是對于某一塊資源，選擇信道傳輸條件最好的用戶進(jìn)行調(diào)度，從而最大化系統(tǒng)吞吐量。LTE系統(tǒng)支持基于頻域的信道調(diào)度，相對于單載波CDMA系統(tǒng)，LTE系統(tǒng)的一個(gè)典型特征是可以在頻域進(jìn)行信道調(diào)度和速率控制。

3.4小區(qū)間干擾消除 小區(qū)間干擾消除技術(shù)方法包括如下幾個(gè)：

（1）加擾：LTE系統(tǒng)充分使用序列的隨機(jī)化避免小區(qū)間干擾。

（2）跳頻傳輸：目前LTE上下行都可以支持跳頻傳輸，通過進(jìn)行跳頻傳輸可以隨機(jī)化小區(qū)間的干擾。

（3）發(fā)射端波束賦形以及IRC：通過此技術(shù)可提高期望用戶的信號強(qiáng)度，降低信號對其他用戶的干擾。

（4）小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)：主要是以小區(qū)間協(xié)調(diào)的方式對資源的使用進(jìn)行限制，包括限制哪些時(shí)頻資源可以使用，或者在一定的時(shí)頻資源上限制它的發(fā)射功率。

（5）功率控制：包括小區(qū)間功率控制和小區(qū)內(nèi)功率控制。

4.結(jié)語

本文通過相同組網(wǎng)條件下同頻組網(wǎng)、異頻組網(wǎng)和移頻組網(wǎng)三種頻率規(guī)劃方式下室外網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力，干擾水平，并在相同用戶模型下進(jìn)行蒙特卡羅仿真，從仿真結(jié)果中可以看出移頻組網(wǎng)能力略強(qiáng)于其他兩種組網(wǎng)方式。目前TD-LTE仍處于發(fā)展階段，希望本文的工作能夠?yàn)門D-LTE的發(fā)展進(jìn)一份貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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