破解TD-LTE与LTE FDD融合组网的四大难题

2014-06-03 09:37:02来源: 江苏省邮电规划设计院有限责任公司

  近年来,用户对移动数据业务需求的不断增长,推动了LTE网络商用进程的加速。纵观全球,现阶段LTE商用网络仍以LTE FDD制式为主,但随着其网络建设逐步推进,用户和业务的增加,LTE FDD网络频率资源不足、容量不足等问题将逐渐凸显,而TD-LTE网络在频谱资源上拥有更多的资源,可以有效缓解FDD频谱紧张问题。因此,TD-LTE和LTE FDD的融合组网将成为未来趋势。然而,由于TD-LTE与LTE FDD网络在频段选择、天线类型、覆盖特性、容量特性等方面存在差异,TD-LTE与LTE FDD融合组网还面临一些挑战,尤其需要解决网络定位、频段选择、天线选择以及终端策略四大问题。

  性能对比  TD-LTE与LTE FDD各有千秋

  从覆盖性能上看,LTE FDD略优于TD-LTE网络。根据3GPP关于TD-LTE与LTE FDD的频段分配,TD-LTE网络工作频段要高于LTE FDD网络,因此单从频段使用角度上看,鉴于LTE FDD网络频段优势,其在覆盖性能上会优于TD-LTE网络。

  除频段外,信噪比也会在一定程度上影响LTE网络的覆盖性能。在其他配置相同的情况下,基于20MHz带宽TD-LTE系统的热噪声比基于2×10MHz带宽的LTE FDD系统大3dB左右,在这一条件下,根据链路预算,LTE FDD网络的上行覆盖半径将比TD-LTE网络大18%左右。

  TD-LTE网络可以采用8天线组网,而LTE FDD网络主要采用2天线组网。使用8天线波束赋形时,TD-LTE网络在下行可以获得1dB~3dB的增益;TD-LTE利用8天线分集接收,在上行可获得3dB~5dB的分集增益。

  总而言之,从国内频段分配情况上看,TD-LTE主要工作于2.6GHz频段,而LTE FDD目前尚未发放牌照,频段未定,我们预测其可能的频段是1.8GHz。在这一背景下,LTE FDD的覆盖性能要优于TD-LTE网络。

  在容量性能上,LTE FDD相对于TD-LTE在容量上有一定优势,但是差距有限。

  LTE网络中衡量容量性能的指标主要有小区平均吞吐量、小区边缘吞吐量、同时在线用户数、同时调度用户数等,上述指标与LTE小区的信道配置、参数配置、调度算法、小区间干扰协调算法等因素有关。

  TD-LTE与LTE FDD系统的容量的差异,主要表现在三个方面:第一,TD-LTE与LTE FDD在上下行网络容量上互有优势;第二,TD-LTE与LTE FDD的同时在线用户数、同时调度用户数性能相近;第三,LTE FDD的小区吞吐量要大于TD-LTE网络。

  融合组网  四大问题不容忽视

  1.网络定位

  TD-LTE与LTE FDD融合组网建设,首先要解决两种制式网络定位问题,通过合理定位,力争以最小投资满足用户和业务的发展需求。

  从国际上TD-LTE与LTE FDD融合组网部署案例来看,一般根据工作频段来确定网络定位:频段较低的系统发挥其广覆盖优势,主要解决网络覆盖;而频段较高的系统,由于覆盖能力不足,多用于热点区域的业务吸收。  目前我国只发放了TD-LTE一张牌照,TD-LTE网络需要重点考虑密集城区、一般城区和发达乡镇的覆盖和业务吸收问题。随着TD-LTE与LTE FDD混合组网试验的推进,未来我国必将是TD-LTE与LTE FDD共同发展。TD-LTE主要工作于2GHz以上频段,而LTE FDD预计将工作在1.8GHz频段,从长远的发展角度上看,LTE FDD网络将主要用于覆盖,TD-LTE网络则主要用于容量吸收。

  由于GSM技术本身的局限性,对数据业务的承载能力较弱,不适应移动互联网时代的业务承载需求,在未来将逐渐退出。在GSM退网后,其900MHz频段可以用于LTE FDD网络建设,以更好地发挥LTE FDD网络广覆盖优势。

  2.频率策略

  我国TD-LTE牌照发放时,相关频段已经确定。从目前TD-LTE频段划分结果上看,主要有1.8GHz、2.3GHz和2.6GHz三个频段,其中2.3GHz频段用于室内覆盖,而1.8GHz和2.6GHz两个频段用于室外覆盖。对于中国移动,由于其获得了1.8GHz和2.6GHz两个频段,从组网性能及投资上考虑,广覆盖以1.8GHz为主,可以发挥其广覆盖优势,减少站址需求,降低网络投资,而对于2.6GHz频段,为了发挥其频谱资源相对丰富的优势,主要用于热点区域的容量吸收。

  对于LTE FDD网络,目前看来可能采用1.8GHz和2.1GHz两个频段,根据国际上的组网经验和产业链现状考虑,1.8GHz成熟度较高,有可能成为LTE FDD网络的主流频段,但1.8GHz频谱的匮乏和较小隔离带可能会带来系统间的干扰,尤其需要重点考虑对1.8GHz TD-LTE的干扰。

  3.天线策略

  3GPP R9版本规定了8种传输模式,但在实际应用中主要采用2天线和8天线两种技术,这两种天线技术互为补充,根据实际信道的变化灵活运用。

  从国内相关TD-LTE试验网及商用网建设的测试结果来看,8天线和2天线组网存在区别:首先,在成本上8天线比2天线单设备成本高;其次,在网络性能上,8天线TD-LTE网络的覆盖性和容量性能都优于2天线网络;再次,在工程施工以及运营维护难度上,8天线尺寸较大,施工难度相对较大,对站点天面资源要求较高,而2天线尺寸较小,施工难度较小,便于工程施工和快速建网。

  对于LTE FDD系统建设而言,目前主要有2T2R和2T4R两种天线。与2T2R天线相比,2T4R天线在覆盖性能上,可以获得3.5dB~4.5 dB的反向增益,但其工程造价和工程实施难度要高于2T2R天线,因此在实际建网过程中,应根据不同场景和需要,灵活选择2T2R和2T4R天线进行网络部署。

  4.终端策略

  目前LTE终端主要有数据卡、CPE、模块、平板电脑、上网本、智能手机等。在网络初期,LTE终端将以数据卡为主,之后可能逐渐采用LTE智能手机、平板电脑等终端。

  在TD-LTE与LTE FDD融合组网时,终端需要支持更多的制式。考虑到国际漫游问题,融合终端至少要支持TD-LTE、LTE FDD、GSM、WCDMA、WiFi等制式。

  3GPP定义的FDD频段有26个,TDD频段有12个,LTE频段离散、频率间跨距大,且没有集中的全球漫游频段,终端支持多模频段已经成为必然选择。随着载波聚合技术的应用,对于TD-LTE与LTE FDD融合网络终端的多频段支持能力要求将更高,这也将增加TD-LTE与LTE FDD融合网络终端实现难度。

  针对LTE终端,中国移动提出了五模十频的要求,加大了芯片厂商的实现难度,目前只有高通、海思、联发科等少数厂商的产品,可以满足五模十频的要求。因此从芯片角度考虑,满足未来TD-LTE与LTE FDD融合组网要求,还有一段很长的路要走。

  总工点评

  TD-LTE与LTE FDD融合发展成为必然趋势。随着全球LTE商用网络的不断开通,用户数和业务量的增长,LTE FDD频谱资源不足的问题逐渐凸显,而TD-LTE具有较丰富的频谱资源,两者融合组网,可以有效缓解FDD频谱紧张问题。同时也该看到,与LTE FDD相比,TD-LTE在产业链发展等方面,还有一定的差距。为促进TD-LTE发展和成熟,也需要走融合发展的国际化路线。总体来说,TD-LTE与LTE FDD融合组网将成为未来LTE网络建设的必然趋势。目前我国“国家铁塔”公司正在筹备中,其成立将进一步推动电信基础设施的共建共享工作,有利于TD-LTE与LTE FDD多模设备的发展与成熟。

关键字:TD-LTE  FDD  融合组网

编辑:孟娟 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2014/0603/article_12287.html
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