分时长期演进系统F频段和D频段组网选择

江苏省邮电规划设计院有限责任公司安刚 宗春 王明久

分时长期演进系统F频段和D频段组网选择

江苏省邮电规划设计院有限责任公司安刚 宗春 王明久

摘要：TD-LTE（分时长期演进）系统建设面临着频谱资源受限，新旧网络并存，多运营商并存的诸多问题，灵活地进行F和D频段网络部署，策略地分阶段、按不同侧重点来进行混合部署方可有效的化解这些难题。从理论分析、网络规划建设出发，讨论TD-LTE系统采用F和D频段组网的优劣并进行对比分析，给出优选方案。建议采用F加D多频段混合组网的方式，即初期采用F频段快速建网做基础覆盖，后续采用D频段做容量补充。关键词：分时长期演进；F频段；D频段；传播特性；频率干扰；容量扩展

2013年12月4日中国移动、中国联通和中国电信分别获得一张TD-LTE（分时长期演进）牌照。在三大运营商中，中国移动作为TD-LTE标准的主导运营商在拿到牌照后即开始紧锣密鼓的建设。TD-LTE系统的宏蜂窝基站采用F频段还是D频段组网一直是一个比较困惑的问题，这里探讨一下两者组网的不同之处以及优选的方案。

1　TD-LTE系统介绍

TD-LTE是基于3GPP（第3代合作伙伴计划）长期演进技术的一种通信技术与标准，属于LTE的一个分支。作为国际主流4G标准之一，TD-LTE具有网速快、频谱利用率高、灵活性强的特点。TD-LTE制式具有灵活的带宽配比，非常适合4G时代用户的上网浏览等非对称业务带来的数据井喷，更能充分提高频谱的利用效率。

目前国际上3GPP共为TD-LTE定义了12个频段，编号从33到44。国际上应用较为广泛的频段包括频段38、39、40、41、42和43，见表1。

在我国，目前已经划分给TDD（时分双工）使用的频谱有：A频段（band 34）、F频段（band 39）、E频段（band 40）和D频段（2 500～2 690 MHz）。根据《工业和信息化部关于同意中国移动TD-LTE扩大规模试验使用频率的批复》（工信部无函〔2013〕470号），中国移动4G网络可用频率包括F频段（1 880～1 900 MHz）、D频段（2 575～2 635 MHz）。为了满足竞争需求，充分发挥4G技术优势，4G网络单载波频率带宽为20 MHz，因此按照同频组网规划，F频段有1个可用频点，D频段有3个可用频点。

2　F频段和D频段组网优劣对比

2.1传播特性

F频段相对D频段具有较好的传播特性，覆盖能力更优。

F频段在传播特性上大大优于D频段。F频段处于TDD频谱的最低位置，1.9 GHz的F频段无线信号传播性能优于2.6 GHz的D频段信号，相对D频段低了近800 MHz。根据COST231-Hata模型，当频率大于1 500 MHz时，在密集城区的室外典型传播损耗为：

式中L为传播损耗，F为载频频率，Hb为基站天线高度，Hm为移动台天线高度，a(Hm)为天线修正因子，D为基站和移动台之间的距离，C为地形校正因子。通过上式计算可以得出2.6 GHz信号的传播损耗比1.9 GHz大4.6 dB。因此，在进行室外宏蜂窝连续覆盖时，F频段具有天然优势，采用D频段要比F频段占用更多的站址资源，建设更密集的基站。同时，传播损耗的差异直接影响了两种频段组网的网络建设要求和覆盖性能。从网络建设要求角度分析，由于传播特性带来的覆盖性能差异，在单位面积内达到相同覆盖要求，所需D频段基站数量是F频段基站数量的1.9倍。从覆盖性能角度分析，参考典型TD-SCDMA（时分同步码分多址）小区，在相同覆盖范围下，F频段上下行速率明显高于D频段，网络性能上优势明显。

2.2频率干扰

D频段频谱干净，F频段周围干扰较多。

目前，2.6 GHz的D频段频谱周围没有其他系统使用，频率比较干净，几乎不存在带外干扰。1.9 GHz的F频段频谱周边有PHS（个人无绳电话系统）（1 900～1 920 MHz）和DCS（数字蜂窝系统）1 800（下行频段1 805～1 880 MHz）带来严重阻塞干扰。另外，GSM（全球移动通信系统）900 MHz的二次谐波也会对F频段带来频率干扰。后期工信部已明确通过调整已规划的2G和3G频率，在1 800 MHz和2 100 MHz频段使用LTE-FDD系统，到时也会对F频段有干扰，影响正常业务。

F频段附近干扰源众多，密集城区尤为严重，从频率规划的角度来看，应尽可能简单。另外，F频段干扰排查和优化成本也会变得较高，这会给TD-LTE网络带来质量隐患[1]。单从干扰角度看，在密集城区采用D频段要优于F频段。

2.3网络部署

F频段升级部署快捷，初期建设成本低。

由于现网TD-SCMDA基站不支持D频段，需要新增D频段RRU（射频拉远单元）及天线等，F频段TD-LTE平滑演进在改造工作量、工程难度、工程进度、资金投入方面明显优于D频段的建设。因此，TD-LTE网络部署初期F频段升级建设相对快速、部署方便、初期投资成本低，大大节省站址资源。而这也正是D频段部署所需要面临的重要难题。D频段优势在于频谱宽，后续扩容只需要软件升级即可，综合长期的投资成本而言，D频段也是有优势的。

2.4容量扩展

D频段有丰富的频谱，扩展容易[1]。

TD-LTE系统的D频段扩展性强，拥有190 MHz频谱资源，容易实现载频扩容。而F频段目前仅有20 MHz频谱资源可用，由于频谱资源有限，无法在原有频段上进行第二载波的扩容。目前，F频段只能使用单频点组网，在小区边缘重叠区域，性能下降严重。后期随着TD-LTE网络发展，势必需要采用新建D频段作为第二载波方式，即采用F加D频段混合组网。结合中长期发展需要，综合考虑未来的容量建设便捷性（第二载波），在密集城区和一般城区上D频段具有较大优势。因此，在网络建设初期建议大城市的密集城区和一般城区同步规划F频段和D频段，考虑F加D混合组网的方式；在郊区和农村可以采用F频段新建或升级，以满足基本的覆盖需求[1]。

2.5产业链

D频段产业链优势明显。

截至2014年2月，全球商用的TD-LTE网络已经开通28个，大多数网络使用的频段都是国际通用的D频段。可以看出，采用D频段能够更好地实现TD-LTE国际漫游，以免重蹈TD-SCDMA时代国际漫游进不来出不去的困境。产业链中最重要的环节是手机终端。复杂的终端需要支持2G/3G4G（LTE）多模和主流频谱，采用全球统一的D频段可以推动iPhone、三星等主流智能手机的研发进程。若全球仅有中国唯一使用F频段开通TD-LTE网络，则国外设备厂商将无法积极全力参与，这也会使得中国TD-LTE产业链变得更加封闭，无法把TD-LTE推向全球。

2.6网络性能

F/D频段新建网络优化简单，F频段升级无法联合优化。

D频段在网络性能上的优势主要表现在以下方面：第一，D频段容易实现独立组网，多载频扩容方便，软件升级即可支持，减少了网络的复杂度；第二，D频段资源丰富，可以采用异频组网，使得网络规划难度大大降低，也降低了工程建设的难度；第三，D频段可以实现独立优化，从而打造优异、高品质的LTE网络[1]。

如果采用F频段新建的方式，同样也可以提升网络质量。但是，如果采用F频段升级方式，虽然可以在建网初期实现快速网络部署，但是升级方案对于TD-SCDMA和TD-LTE两个系统无法同时达到性能最优，无法展开独立网络优化。因此，不建议以牺牲长期网络质量为代价，综合考虑采用D频段新建或F频段新建方式更合适。

2.7四网协同

F频段促进四网协同，均衡发展。

如果说F频段的选择，可令短期内节省投资，那么长远来看，也契合了四网协同策略。四网协同，即2G、3G（TD-SCDMA）、WLAN（无线局域网）及4G（TDLTE）四张网的协同发展，该理念主要基于均衡网络负载、引导流量分流、保障用户体验，提升整体管道价值的网络运维考虑。由于在F频段TD-LTE与TD-SCDMA覆盖能力相当，在TD-LTE建设的同时，新增的TD-LTE站址资源就自然扩展了TD-SCDMA的覆盖。同样，在TD-LTE发展初期，由于覆盖不够，用户可以回落到3G网络，亦可正向拉动TD-SCDMA流量的提升。选择F频段显然更有利于形成TD-SCDMA和TD-LTE齐头并进的双赢局面。建设初期，TD-SCDMA网络可以成为TD-LTE网络的有力后盾，而TD-LTE网络的初期覆盖不足也可反向促进TD-SCDMA网络的精品化建设。

3　采用F加D多频混合组网

合组网的方式，即初期采用F频段快速建网做基础覆盖，后续采用D频段做容量补充。在网络建设中不一定要先全部建完F频段基站后再建设D频段基站，可以采取按需选择，对有容量需求的区域可以同步建设D频段基站，使F和D频段组网相辅相成，提升TD-LTE网络综合服务能力。

4　小结

TD-LTE的F频段尽管传播特性较好，但资源相对少、干扰较大，又要兼顾TD-SCDMA网络的发展。D频段尽管传播特性略差、投资高，但其资源丰富，有190 MHz带宽。鉴于F和D频段各自存在一定的优缺点，单独选用任何一个频段都无法解决TD-LTE网络建设的各种问题。因此，建议采用F加D多频段混

TD-LTE系统建设面临着频谱资源受限，新旧网络并存，多运营商并存的诸多问题，灵活的进行F和D频段网络部署，策略地分阶段、按不同侧重点来进行混合部署方可有效的化解这些难题。对于中国的TD-LTE系统，只有建设成一张高质量、可持续发展的网络，才能扭转TD-SCDMA系统在3G中的不利竞争局面，对抗FDD-LTE的国际竞争，推动TD-LTE在全球的发展。

参考文献：

[1]陈洪涛. TD-LTE组网的选择题：向左向右？[J]. 通信世界, 2013(12): 39.◆