浅谈利用D+F双层组网解决LTE深度覆盖的研究

梁俊贤

摘 要： 随着工信部LTE牌照下发，移动网络正式步入4G时代。LTE具有速度快，时延短，成本低等优势。通过全面分析了D频段和F频段两频段间的优劣势，探索现有存在的问题，大胆提出D+F双层组网试验，开展了利用D+F频段进行密集城区LTE深度覆盖的研究，并且取得良好的效果。该研究经验和成果，可以为日后网络规划和工程建设给出了实际的应用价值。

关键词： 4G；TD-LTE；D+F频段；密集城区；深度覆盖；RSRP

1、引言

工信部批准的TD-LTE（Time Division-Long Term Evolution）室外的频段为有F频段（1880-1900？MHz）和D频段（2570-2620？MHz），TD-LTE建网初期，鉴于建设速度和网络发展的需求，一般采用与现网共址的方式。由于现网网络结构并不理想，如果TD-LTE采用F频段，与TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）合站建设，基于现网建设会导致重叠覆盖严重，因此仿真效果并不理想。如果TD-LTE采用D频段进行全面覆盖组网，由于组网使用的频段较高，穿透性能以及覆盖效果不理想。如果仅与现网的TD物理站点共站不能实现连续覆盖，必须增加站址密度。但目前城区基站民事多，物理选址非常困难，实际上即使增加投资并不能完全解决D频段本身的缺陷，难以连续覆盖问题。因此，我们需要探索试验城区采用D+F混合组网的方式提升网络性能。本文从TD-LTE组网性能对比，结合现网组网情况，在结合业务量、MR覆盖率、站间距、现场覆盖情况、天面可改造情况、民事情况等因素的综合考虑下，探索城区D+F的方式，提升深度覆盖。同时，针对未来的城区组网方式，对网络规划和工程建设提供了重要的参考价值。

2、TD-LTE组网方式对比

2.1. 覆盖性能

城区站间距D频段（300～400m），F频段（400～500m），站间距F频段比D频段大100米。若纯D频段组网，城区比现网需增加2～3倍基站。当覆盖距离600米以上，性能显著下降。相对于A频段损耗：F频段-0.9dB，E频段2.3dB，D频段4dB。距离天线相同的距离，F频段比D频段强5dB。

2.2. 容量性能

LTE支持1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz、15MHz，20MHz共6种带宽。为提供最高的单用户速率，目前试验网全部采用单频点20MHz组网。F频段（1880-1920MHz）共40MHz，最多能有2个频点。D频段（2570-2620MHz）共50MHz，最多能有2个频点，还剩余10MHz浪费。F频段与D频段组网，容量相当。

2.3. 质量性能

D频段：现网暂时未有占用，根据测试情况来看，整体的频谱比较干净。由于正在使用的系统暂时并不临近该频率，频率资源非常干净，收到外部频率干扰少，因此有别于F频段，其隔离度非常理想。

F频段：目前正在使用的有TD-SCDMA，因此其必须将TD部分拼点退出来。同时由于小灵通，DCS1800（Digital Cellular System at 1800MHz）系统也是在其附近，因此收到的干扰灰常严重。另外，根据理论计算和实验数据测试，GSM900（Global System for Mobile at 900mhz）二次谐波刚好落在F频段，因此其带来的频率干扰不可忽视。F频段有受到外部干扰的隐患，D频段目前没有已知的外部干扰源。

3、D+F频段深度覆盖试验

3.1试验区域挑选

目前，清远城区以D频段组网为主，实现了全城区D频段的连续覆盖。但是，根据2015年5月城区网格LTE里程覆盖分析，存在12个路段存在覆盖路段不达标的情况。

10个新增覆盖不达标路段，影响里程7.5km，影响里程占比1.6% ；

1个路段由于站点整改影响，涉及里程1.6km，里程占比0.34%；

1个路段由于民事原因站点关闭引起，影响里程0.64km，里程占比0.14%；

从上述情况来看，均由于D频段受到信号阻挡，信号出现衰减导致。由于目前城区的站间距离已经少于200米，如果再增加站点肯定会增加干扰系数，导致整体信噪比提升，影响网络质量。

从对比D频段和F频段的优劣势分析，我们发现增加F频段覆盖可以有效解决城区网络存在的弱覆盖问题，增加深度覆盖。

3.2试验区域挑选

在结合业务量、覆盖率、站间距、现场覆盖情况、天面可改造情况、民事情况等因素的综合考虑下，挑选以市邮政局为中心的周边23个D频段站点区域作为试验区域，其中“邮政局D-ELH、交警大队D-ELH、行政服务中心D-ELH”为F频段共址试验站，试验区域站点分布如下图；

3.3试验效果

试验内容主要针对“纯D频段组网、D+F同方向角（F-80W）、D+F异方向角（F-80W）”三种情况开展全面测试对比工作。测试对比主要包括“居民区域室内测试、网格道路测试”两部分。

居民区域室内测试情况：在试验区域内选取10个居民区域进行室内场景测试对比，室内场景覆盖改善明显，D+F异方向角（F-80W），相比纯D频段组网，平均RSRP（接收信号码功率，俗称电平值）提升将近10dB。

纯D频段组网，平均RSRP为-94.16dBm

D+F同方向角（F-80W），平均RSRP为-88.9dBm

D+F异方向角（F-80W），平均RSRP为-84.2dBm

网格道路测试情况：在试验区域内选取ATU（中国移动采用的一种测试自动路测工具）网格测试路段进行测试对比，从道路覆盖率看， 由于D频段站点已可以在试验区域形成道路的连续覆盖，因此三种情况下的测试结果差异不大。

3.4试验结论

本次试验结果显示：

RSRP方面，增加F频段后增加F频段后，清远主城区RSRP覆盖率从95.19%上升到96.16%，一般城区从93.15%上升到93.46%，县城从89.24%上升到89.53%，总体RSRP覆盖率均有提升。

SINR（信号与干扰加噪声比 ）方面，增加F频段后形成D+F双层网覆盖后，负载分布更加均衡，整体干扰SINR>=0的占比有明显提升，清远主城区从89.27%上升到94.55%，一般城區从94.39%上升到96.95%，县城从90.38%上升到95.54%，D+F双层组网的总体SINR值（>=-3）要优于单频组网，说明对改善干扰有一定效果。

4、结论

为满足用户需求、提升中国移动竞争力，长远来看， D+F混合组网方式将成为未来部署的主要方式。通过在原有的D频段的基础上进行F频段深度覆盖，可以有效提升RSRP覆盖率，同时对SINR>0的占比明显提升，对于城区网络补充深度覆盖，提升用户感知有明显的效果。同时，利用D+F频段进行叠加深度覆盖，可以采取共址共建的方式，可以大大减少新建站点的资源，从而有效避免民事纠纷，是快速解决城区LTE深度覆盖不足的方法。需要注意的是在配套建设方面，需要长远考虑两个频段共建对天面资源、机房资源、传输资源等的需求，便于后期快速组网。■

参考文献

[1] 韩志刚， 孔力， 陈国利. LTEFDD 技术原理与网络规划[J]. 人民邮电出版社， 2012， 10.

[2] 陈书贞. LTE 关键技术与无线性能[M]. 机械工业出版社， 2012.

[3] 沈嘉， 索士强， 全海洋. 3GPP 长期演进 （LTE） 技术原理与系统设计[J]. 2008.