基于D频段的TD-LTE网络部署

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移动宽带浪潮已经席卷全球,而LTE技术则是迎接这一浪潮的最好技术手段,并已成为全球运营商选择的主流技术。据统计,截至2012年11月,全球运营商已经部署LTE网络113个,并计划部署更多的LTE网络。与此同时,LTE网络的用户数量也在快速增长,到2012年底全球用户已经超过5000万。

TD-LTE作为LTE技术的一个重要组成部分,也得到了越来越多国内外运营商的垂青,并在全球开始部署。当前全球TD-LTE的主流频段是2.3GHz和2.6GHz。近期,我国也明确了将2.5GHz~2.69GHz的190MHz频谱用于TD-LTE,这一战略决定大大扩充了TD-LTE在这一国际协同频段的市场总量,对2.6GHz TD-LTE产业链(尤其是智能终端)的成熟起到决定性的催化作用。国内TD-LTE的扩大规模试验采用的D频段(2570~2620MHz)就处于这一频段的中部。

技术上D频段相对于其他频段的主要特点有:

◎ 频带较宽,频点多,可满足中长期的发展需要;

◎ 频带与临近系统频带的隔离好,干扰少;

◎ 频带的国际化程度高,有利于国际漫游;

◎ 频带的扩展性强,是国内190MHz的TDD频段的主体部分;

◎ 覆盖能力稍弱,但测试结果表明可以满足室外覆盖和室内浅覆盖的要求。

鉴于D频段的重要性,本文探讨了如何在TD-LTE网络建设中利用D频段的特点,充分发挥D频段的优势,扬长避短,将TD-LTE网络打造成为优质卓越移动宽带网络的分步部署方案。

初期:2013年

在这一阶段,TD-LTE无线网络的部署重点区域位于大中城市的主城区和普通城区。

这一阶段的用户数量较少,网络业务量较小,重点是城区网络的整体连续覆盖和局部的容量规划。终端方面智能手机尚不成熟,以数据终端,如上网卡、MIFi等为主,这些终端还需要与网络进一步磨合。在这一阶段,TD-LTE无线网络承担的主要任务是用户导入,网络侧的稳定性和基本性能对用户体验十分重要。这样才能获得良好的用户口碑,为TD-LTE网络的中长期发展打下良好基础。

为了方便用户导入,我们建议在部署区域内实现D频段在城区(室外)的连续覆盖,满足数据卡、MiFi类用户终端的游牧式工作需求,同时兼顾D频段室内的浅覆盖需求,这样用户在多数住宅区内也可以使用CPE、MiFi等数据终端。较为复杂的室内覆盖场景,例如商场、医院、机关单位等建筑,建议通过部署基于其他频段(E频段)的室内分布系统来解决。

为了快速实现TD-LTE网络的覆盖以及节省投资,在现有的2G和3G站点基础上部署TD-LTE网络和利用室外站点覆盖室内是必然的,站间距的选取和室内覆盖效果是初期部署时需要重点关注的问题。

站间距的选择

根据爱立信在青岛GSM/TD-LTE共站网络的测试经验,利用现有的2G和3G网络的站址,基于D频段和2通道天线,在普通城区环境下,站间距为500~600米时能实现室外的连续覆盖和室内的浅覆盖,青岛试验网的主要性能指标如表1所示。

通常,移动运营商在普通城区2G和3G网络的平均站距可以满足500~600米的要求。因此,在TD-LTE网络初期部署阶段,我们建议根据现有2G和3G的站址,按站间距为450米左右进行选站,按站间距550米来部署TD-LTE站点,多余的站点用于储备。

另外爱立信参与建设的中国移动(香港)TD-LTE网络(2.3GHz的频段),就充分利用了现有的GSM1800MHz的站点,站间距为500米,初期目标为实现TD-LTE网络对室外的覆盖,这可以作为D频段初期部署的一个参考。

室外覆盖的室内效果

室外覆盖室内的瓶颈主要是穿透损耗。根据爱立信和中国移动研究院的联合测试,D频段的穿透损耗和其他频段(例如F频段)在浅层覆盖上没有明显区别。从爱立信在青岛试验网的测试结果看,在室外入口RSRP为-100dBm的场景下,半地下商铺的大部分室内区域可以实现业务的连续覆盖:下行速率接近5Mbit/s,上行速率大多在150~250Kbit/s,具体数据如图1所示。

通过青岛的测试数据,我们可以看到,在D频段上利用室外基站实现室内业务的浅覆盖是可行的,从而保证了MiFi类终端的用户体验。

中期:2014年~2015年

在这一阶段,TD-LTE无线网络的部署区域扩展到大中城市的郊区、中小城市的城区。

这一阶段的特点是用户数量迅速增加,网络业务量也同步增加,这主要得益于智能终端的涌现以及逐步成熟。另外,VoLTE等语音业务也开始起步。

在这一阶段,TD-LTE无线网络承担的主要任务是提高用户的感知,在各种高性能无线网络的竞争中保持领先(HSPA+、FDD LTE或TD-LTE)。这时可以考虑在高话务热点引入第二载波,以提升网络的整体性能,如表2所示。从表2还可以看出,采用D频段对提升TD-LTE网络的上行性能大有裨益。

与初期部署类似,我们建议本阶段在部署区域内进一步优化D频段在室外的连续覆盖,以满足智能终端在室外自由接入网络的需求。同时,我们建议在D频段用宏蜂窝满足室内浅覆盖的基础上,考虑部署mRRU类站型进行补盲和有针对性地提升室内覆盖效果。

另外,由于CSFB是针对语音的主要方案,对于可能的VoLTE语音业务的引入,TD-LTE网络还需要进行针对性的局部网络优化,保证RCS(Rich Communication Services)用户体验。例如,TD-LTE无线网络还应该满足部分区域的室内深度覆盖,这样用户在深度覆盖区域的住宅内也可以比较自由地使用智能终端。

在本阶段的网络部署中,运营商需要着重考虑强化室内覆盖、提升网络容量以及提升边界速率三个问题。

强化室内覆盖

利用室外站点强化室内深度覆盖有多种方式:在TD-SCDMA流量下降时,引入低频段(如F频段)或未来可分配的Refarming频段;回落到900MHz的EDGE上以及加密D频段的室外站点(利用初期的储备站点)等;可以根据具体的部署场景来灵活选择。考虑到D频段的覆盖能力和投资效率,用室外站来承担室内深度覆盖的比例不应该过高,也就是在深度覆盖区域内,室外站的站间距可控制在500米左右。

D频段的带宽很大,频点很多,将会为网络优化带来极大的便利。与其他频段相比,只有D频段的多频点才能方便进行深度覆盖的优化。

提升网络容量

在密集城区等初期部署的区域,用户比较集中,进入中期后,用户的业务量较大,会出现更多的容量需求,也就是变成TD-LTE网络的业务热点。根据爱立信的分析,当LTE用户渗透率超过10%后,20MHz带宽的TD-LTE必将会遇到扩容的问题。这时可以考虑引入第二载波,相比起缩小站间距,这种扩容方式投资省,见效快。例如,韩国的LGU+已经考虑在2012年底引入多频波的LTE,以应对LTE业务的快速增长。

D频段的带宽很大,频点很多,将会为网络扩容带来极大的便利。与其他频段相比,只有D频段的多载波频谱容量才能从容应对TD-LTE业务持续发展的需求。

提升边界速率

采用多载波还可以降低网络负载,提升TD-LTE的边界速率,从而在与各种高性能无线网络的激烈市场竞争中获得市场推广的良机。图2展示了现网仿真得到的双载波与单载波在小区边界(5%处)下行速率的对比,可见双载波具有很大的性能优势。

作者:爱立信(中国)通信有限公司 | 孙宇彤 陈明 诸震 来源:通信世界周刊


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