面向FDD-LTE网络的多系统天面设计研究

陆　威，杨　灿，吕耀坤

(江苏省邮电规划设计院有限责任公司，江苏 南京 210019)

0　引　言

近年来移动通信的发展呈现出网络建设、用户规模及运营收入的高速增长态势。为了满足爆炸式增长的业务需求，需要不断地进行网络规划建设。FDD-LTE网络具备覆盖范围广、信号强的优点，使其在通信领域中得到了非常广泛的应用，并逐步进入大规模部署阶段。FDD-LTE与原有系统有着较大的区别，与GSM的频率复用相比为同频组网，与WCDMA相比其无软切换，因此需要根据其技术特点进行网络规划建设[1]。

在多网协同发展的背景下，网络规模不断膨胀，基站天面资源紧张和系统间相互干扰的问题日益凸显。随着LTE扩大规模建设，城区大部分基站天面需安装GSM、DCS、TD-SCDMA、LTE(D频段)、LTE(F频段)五种频段的天线，而且3G和4G天线采用智能天线(TD-L不是全8通道)，天线体积和重量都要远大于2G天线，这给建设和业主维系带来很大的压力。此外，由于天面空间的局限性，系统间的隔离度难以达到规划指标要求，从而造成系统间干扰，严重影响了网络性能。因此，FDD-LTE网络规划需充分考虑利旧2G/3G站址配套资源，实现快速、低成本FDD-LTE网络建设。

1　无线基站建设类型现状

移动通信基站提供无线覆盖，实现了有线通信网络与无线终端之间的无线信号传输。基站的建设需要从性能、配套、兼容性及使用要求等方面综合考虑，其大致由机房、天馈系统、路由走线三部分构成，具体组成如图1所示。

图1　移动通信基站结构图

1.1　基站机房建设类型

基站机房的建设一般包括土建装修、空调、防雷和接地、消防和安保、机房动力环境监控，以及电气、照明、外电的引入。从现有机房的建设类型来看，市区、乡镇基本相似，农村场景有所区别，具体见表1。

1.2　天线杆塔建设类型

天线一般搭载在通信杆塔上，而不同场景选用不同的杆塔类型。目前天线杆塔类型主要有以下3类：

(1)自立式铁塔，包括支撑杆、角钢塔、拉线铁塔、以及抱杆或增高架等；

(2)单管塔(通信杆)，包括普通单管塔(插接、螺栓接)；

(3)美化天线，包括美化罩型、美化水罐型、美化排气管型等。

表1　无线基站机房建设类型

1.3　天线类型选择

基站天线是发射和接收无线电波的装置，目前基站天线的频段有：

(1)GSM900/FDD：890～960 MHz；

(2)GSM1800/FDD：1 710～1 880 MHz；

(3)WLAN：2 400～2 485 MHz；

(4)TD-SCDMA：2 010～2 025 MHz；

(5)TD-LTE：1 885～1 915 MHz，2 320～2 370 MHz，2 575～2 635 MHz；

(6)室内全向天线为宽带天线，带宽一般为800～2 500 MHz。

为满足不同建设场景需求，天线的类型多样，国内FDD-LTE扩大试点阶段的天线主要由华为、中兴、爱立信、诺基亚、大唐等主设备厂家提供。FDD-LTE系统有2天线、4天线、8天线三种选型，分别对应2T2R、2T4R和2T8R三种方案。根据3GPP TS 36.104报告及外场测试情况，4R比2R的上行接收信噪比增益为3.5～4.5 dB，8R比2R的上行接收信噪比增益7～9 dB左右[2]，如表2所示。

2　FDD-LTE多系统天面设计方案

为确保多网独立优化，在天面空间允许的场景，原则上考虑新建独立天线，可通过利旧或新增、腾挪抱杆等方式安装。对于天面空间受限的场景，优先考虑对现网天馈进行改造，在满足网络质量的前提下，可采用多系统合路或新增小型化天线等解决方案[3]。

根据网络的发展和天面使用情况，天线规划需考虑一定的前瞻性，预留好天线接口，为后续网络建设做好前期准备。结合现网多网设备情况，FDD-LTE系统优先使用四通道天线，对于高铁及常规升级基站可考虑采用双通道天线，有三种建设方式，分别为新增FDD-LTE设备、利用原有GSM升级部署和替换原有GSM设备。对于天面空间有限无法新增天线的站点，考虑目前未有厂家提供GSM与FDD共用的900M 6端口天线，有以下解决方案。

2.1　新增FDD-LTE设备

根据天面现有天线情况选择不同的建设方案，具体如下：

(1)仅有LTE网络场景，可用“4+4+8+8”天线更换原有天线，新增FDD-LTE与LTE网络共天线。

(2)仅有GSM900网络场景，如不能新增FDD-LTE四端口天线，将原有两端口天线更换为四端口天线，新增FDD-LTE与GSM900各用两个900M端口，FDD-LTE网络采用2T2R方案。

(3)现有GSM900、LTE-F/D，采用独立天线的场景，可将其中一副LTE天线更换为FA/D天线，LTE F与D频段共天线，将另一副LTE天线更换为900M四端口天线用于FDD-LTE网络接入。

(4)现有GSM900和1800，各网络独立天线场景，可将原有GSM1800天线更换为“4*900+4*1800”天线，新增FDD-LTE与原有GSM1800系统共天线。

(5)现有GSM900、1800、LTE-F/D，采用独立天线的场景，可将原有GSM1800天线更换为“4*900+4*1800”天线，新增FDD-LTE与GSM1800共天线。

(6)现有GSM900、1800、LTE-F/D，其中GSM900与1800共用天线，LTE F频段和D频段共天线场景，有两种方案：

方案1：将LTE天线更换为“2+2+8+8”天线，GSM900/1800与LTE共天线，将原有GSM双频天线更换为四端口天线。

方案2：将LTE天线更换为“4+4+8+8”天线，新增FDD-LTE设备接入更换后的LTE天线。

(7)现有GSM900、LTE-F/D，LTE F频段和D频段共天线，GSM采用独立天线的场景，有两种方案：

方案1：将LTE天线更换为“4+4+8+8”天线，新增NB-IoT/FDD接入更换后的LTE天线四端口。

方案2：将LTE天线更换为“2+2+8+8”天线，GSM900与LTE共天线，将GSM900天线更换为900M四端口天线用于FDD-LTE网络接入。

(8)现有GSM900和1800，GSM900及1800共用天线场景，如不能新增FDD-LTE四端口天线，可将原有双频天线更换为“4*900+4*1800”天线，新增FDD-LTE系统与GSM900各用两个900M端口，FDD-LTE网络采用2T2R方案。

(9)现有GSM900、1800、LTE-F/D，GSM900与1800共用天线，LTE F频段和D频段独立天线场景，可将其中一副LTE天线更换为FA/D天线，LTE FA与D频段共天线，将另一副LTE天线更换为四端口天线用于FDD-LTE网络接入。

(10)现有GSM900、1800、LTE-F/D，各网络共用天线场景，如不能新增FDD-LTE四端口天线，可将原有天线更换为“4+4+8+8”天线，新增FDD-LTE与GSM900各用两个900M端口，FDD-LTE网络采用2T2R方案。

2.2　替换原有GSM设备

(1)现有GSM900独立天线场景，可采用四端口天线更换原有GSM900两端口天线。

(3)现有GSM900与1800共用天线场景，可采用“4*900+4*1800”天线更换原有GSM天线。

(3)现有GSM900、1800、LTE网络共天线场景，有两种方案：

方案1：将天线更换为“4+4+8+8”天线，FDD-LTE网络接入天线四个900M端口。

方案2：不调整天线，FDD-LTE网络接入原有天线两个900M端口，采用2T2R方案。

2.3　升级原有GSM设备

可利用原有GSM设备直接升级的场景，利旧原有GSM双通道天线，FDD-LTE网络采用2T2R方案。

3　结束语

移动通信已进入多网络共存的时代，网络互补、融合和有效的利用是必然选择，基站天线的发展呈现出智能化、集成化、有源化的趋势。本文分析了多网协同发展的无线基站建设类型现状，从新增、替换、升级三个角度对不同区域多系统网络类型提出了对应行之有效的建设方案，争取利旧现网2G/3G站址配套资源实现快速、低成本并且保质保量地开展FDD-LTE网络建设。希望能对目前建设高品质网络提供帮助，也希望能对今后加快LTE的建设发展思路有所启迪。如今社会发展瞬息万变，通信技术日新月异，在实际的LTE网络规划中还需要不断地进行探索和总结，调整和制定出更优化的规划方案。

参考文献：

[1]田宇博,秦培松,李峰. 关于LTE FDD网络部署中干扰控制的探讨[J]. 中国新通信,2015,17(23):60-61.

[2]中国电信.基站安装典型场景下的设备及天线配置建议[EB/OL].百度文库,2013,12.

[3]矫南. 基于多维度优化分析FDD-LTE网络的优化设计[J]. 电子技术与软件工程,2017,(20):25.