張旭 文武

引言：針對LTE的覆蓋，本文根據實際工程的實踐經驗，分析了FDD與TDD融合組網和城市環(huán)境下存在的覆蓋問題。提出了一套完整的LTE網絡覆蓋規(guī)劃方案，并根據提出的覆蓋規(guī)劃方案，提出了一套某市LTE FDD與TDD融合組網的建設方案，使用Atoll仿真軟件進行了仿真驗證。

The LTE coverage， this paper analyzes the coverage problem of FDD and TDD hybrid network and city environment exist according to actual engineering practice.Put forward a complete set of LTE network coverage planning scheme，and put forward a set of a LTE FDD and TDD hybrid network construction scheme， the simulation is carried out using the Atoll simulation software.

2013年底三家運營商都已拉開了4G市場的序幕。中國移動采用TD-LTE覆蓋，而電信和聯通采用FDD/TDD融合組網的方式。顯然FDD/TDD融合組網是具有挑戰(zhàn)性的，最大的挑戰(zhàn)來源于國際上尚沒有CDMA網絡向TD-LTE網絡過渡的可參考的例子，這對于中國電信下一步網絡演進帶來不確定影響。因此，中國電信需要走出這業(yè)界的第一步，FDD/TDD融合組網方案的可行性直接影響著中國電信在4G時代的成敗。本文主要介紹了一種CDMA網絡向FDD/TDD融合組網演進的城市廣覆蓋建設方案。

一、電信FDD與TDD融合組網所面臨的問題及解決方案

一個運營商采取何種方式建設其4G網絡，不僅僅取決于技術方案的可行性，更多的還要從市場和工程實施角度來考慮。FDD與TDD屬于兩種不同的4G制式，他們之間存在著許多的異同點[1]，通過分析它們的區(qū)別來制定合理的融合組網方式是很重要的。

1.1互操作問題

FDD與TDD融合組網首先涉及到TDD/FDD的互操作及網絡重選問題，TDD/FDD與3G/2G的互操作問題等，互操作問題不僅僅涉及到網絡層面，也關系到終端層面。

網絡層面，TDD和FDD在同一平臺上具有可實現性。TD-LTE與FDD LTE在技術規(guī)范上存在非常大的共通性和統一性。TD-LTE與FDD LTE共享相同的二層和三層結構，一層（物理層）差異主要表現在幀結構。因此，TD-LTE與FDD LTE在系統側和終端側都能比較容易且低成本地實現對雙模的支持。TD-LTE與FDD LTE之間的互操作基本可視為系統內互操作。

另一方面，在終端制造商方面，華為、中興、大唐、愛立信、諾基亞西門子、阿爾卡特朗訊等全球主要系統供應商都推出了TDD/FDD的共平臺產品，TDD/FDD共芯片的產品也成為國內外芯片廠家的共同研發(fā)方向，端到端產業(yè)已經全面從技術上支持融合組網的發(fā)展。但支持TDD/CDMA以及TDD/WCDMA互操作的手機終端尚需商業(yè)應用驗證。TDD/CDMA以及TDD/WCDMA之間的互操作問題，在實踐上仍需經受大規(guī)模網絡應用的考驗。

1.2建網成本問題

從工程建設的角度來看，FDD/TDD融合組網的建設成本要遠高于單模組網方式，研究表明，采用FDD/TDD融合組網，其建網成本要高30%左右。因此，如果采取FDD與TDD融合組網，在網絡建設的初期，從建設進度以及建設成本的方向考慮，使用FDD/TDD建網確實會提高建網成本。

融合組網也有它的好處，大多數使用移動數據業(yè)務的用戶，下載多于上傳，這時，可以利用TDD網絡時隙靈活分配的特點，合理的分配上下行占比。這樣，運營商可以最大限度的優(yōu)化自身頻譜資源。

1.3融合組網解決方案

因此，從FDD與TDD融合組網的技術特點和工程實施的角度考慮：

互操作方面：LTE與CDMA電路域沒有互操作關系，語音方案初期還是使用SVLTE方式，后期演進VOLTE方式，分組域的互操作在業(yè)務在線時，采用非優(yōu)化切換方式保證LTE與eHRPD數據業(yè)務連續(xù)，用戶待機時，終端收聽CDMA 基站下發(fā)的“OtherRATNeighborlist”消息，根據該消息對指定的LTE頻點進行搜索。

業(yè)務方面；語音業(yè)務仍由原有的3G網絡承載，數據業(yè)務以FDD為承載主體，全面提供移動互聯網業(yè)務，TDD主要提供熱點地區(qū)的數據卡的無線數據接入業(yè)務。

總的來說，FDD應突出網絡覆蓋，TDD應突出網絡容量。FDD與TDD融合組網可以采用以FDD作為廣覆蓋，TDD做熱點地區(qū)的補充，實現對FDD的業(yè)務分流及負載均衡，這樣不僅可以充分發(fā)揮各自的技術優(yōu)勢也可以提高用戶感知。

二、城市環(huán)境下覆蓋的主要問題

2.1上下行鏈路不平衡問題

上下行鏈路不平衡問題[2]是普遍存在于城市無線移動網絡中的一種現象，有上行受限和下行受限兩種類型。在城市的復雜環(huán)境中大多數情況為上行受限引起，信號的路徑損耗很大，手機離基站較遠、小區(qū)過覆蓋、地物遮擋這些原因導致在手機發(fā)射功率達到最大時，基站接收到的信號仍然很弱。上下行鏈路不平衡的覆蓋問題容易導致接入失敗、掉話等。

2.2同頻干擾問題

由于LTE組網在初期采用同頻組網，干擾主要是小區(qū)間的同頻干擾，LTE小區(qū)間的同頻干擾是一種“隨機窄帶干擾”，兩個相鄰小區(qū)傳輸的RB是隨機分布的，因此在小區(qū)邊緣會形成隨機碰撞、隨機干擾，不過，只有發(fā)生碰撞的RB才會存在同頻干擾，其它RB不受影響。基于OFDMA的LTE系統通過自然的干擾隨機化，具有一定的同頻組網能力，但是隨著網絡負載的增加，抗負載能力會越來越弱，這也是所有蜂窩系統普遍存在的問題。

2.3站址資源問題

在全球移動運營商的LTE網絡建設中，LTE選址困難已經成為共同難題。由于新建站址需要面臨尋找合適的站址，與業(yè)主進行談判、資金、合同等一系列的問題，城市環(huán)境下的基站分布密度又非常大，所以站址資源問題是實際工程實施的一個不可忽視的難點。如何利用舊站址（如同2G/3G共站址、小靈通站址的利舊升級）是LTE建網的關鍵。

三、城市覆蓋建設方案

一個網絡前期建網時網絡規(guī)劃做的好壞與否對后期網絡質量的影響很大，建網初期，覆蓋是主要問題，重點在與提升網絡覆蓋范圍及覆蓋水平。LTE建網的前期主要考慮是城市的廣覆蓋，室分覆蓋在后期逐漸增加。因此做好前期城市的廣覆蓋對LTE網絡的發(fā)展起著至關重要的意義。

一般LTE的覆蓋流程[3]與傳統2G/3G的差別不大：

表 3-1 覆蓋規(guī)劃流程

3.2業(yè)務預測

在無線網絡規(guī)劃的前期，通過對基礎數據的處理可以得到現有網絡的實際發(fā)展情況，并通過業(yè)務預測所規(guī)劃的業(yè)務在規(guī)劃期內的發(fā)展量。這是規(guī)劃的基礎，任何方面的規(guī)劃都是需要滿足業(yè)務發(fā)展需求的。

LTE時代的業(yè)務主要是：高清視頻業(yè)務、高清視頻通話、高清視頻監(jiān)控、高速上網業(yè)務。同頻組網、20MHz帶寬的情況下邊緣速率應達到：上行4Mbps，下行256Kbps。

3.2鏈路預算

鏈路預算仍是評估LTE無線通信系統覆蓋能力的主要方法，通過鏈路預算，可以估算出各種環(huán)境下的最大允許路徑損耗，選取合適的傳播模型，從而估算出小區(qū)半徑，并規(guī)劃出需要的覆蓋站數。在進行鏈路預算分析時，需確定一系列參數[4]，FDD鏈路預算結果如下表：

其中：

最大路徑損耗=最大發(fā)射功率+增益-損耗-余量-接收機靈敏度

結合傳播模型，得出小區(qū)半徑，建議各區(qū)域小區(qū)覆蓋半徑如下：

密集市區(qū)：0.3～0.5km；

一般市區(qū)：0.5～0.8km；

郊區(qū)：0.8～1.3km。

3.3站址規(guī)劃

站址規(guī)劃階段主要從兩個方面來進行，由于LTE前期只考慮數據業(yè)務，所以首先需要根據數據業(yè)務流量的密度分布來確定覆蓋的重點區(qū)域，其次再結合鏈路預算得出的小區(qū)半徑進行站點的規(guī)劃。

（1）覆蓋區(qū)域

用戶群：由于LTE以高速數據業(yè)務為主，所以主要考慮數據業(yè)務需求量大的用戶群如：

大中專學生——學校

年輕人——商業(yè)街（星巴克、KFC、咖啡館）

高端用戶（商務人士、城市白領）——寫字樓、星級酒店、知名餐廳

2、高數據區(qū)域：原C網/W網/T網高數據流量區(qū)域。

輸出：覆蓋區(qū)域

（2）站址分布

1、站間距要求：600m；

2、連續(xù)覆蓋要求；

3、考慮建設成本、站址獲取等因素，優(yōu)先利舊現網站；考慮站間距和連續(xù)覆蓋的要求，對部分區(qū)域需新增站點。

輸出：站點分布

TDD與FDD融合組網的情況下，需要建設兩張并行的網絡，考慮各自的特點和技術，在站點布放時建議以FDD作為廣覆蓋，TDD做熱點地區(qū)的補充覆蓋。綜合考慮原有網絡的站址資源來進行站址規(guī)劃。

四、案例分析

根據本文提出的覆蓋規(guī)劃方法和作為參考，針對某地電信FDD/TDD融合組網商用網絡的建設進行覆蓋規(guī)劃和仿真驗證。

4.1基本情況及覆蓋目標

位于省境東部，游河谷盆地?？偯娣e7665平方千米，其中市轄區(qū)面積350平方千米。總人口212.73萬人，城鎮(zhèn)化率為59.59%?，F需要進行FDD/TDD融合組網，覆蓋目標如下：

實現主城區(qū)覆蓋面積比例達到95%以上（公共參考信號接收功率（RSRP）≥-100dBm）。

覆蓋要求在覆蓋區(qū)域95%或以上的面積，上行數據業(yè)務速率大于256kbps，下行數據業(yè)務速率大于4Mbps（單用戶滿RB資源）。

4.2站址分布結果

參照鏈路預算的結果在地圖上點出規(guī)劃站點，整個網絡TDD-LTE無線網共計建設81個室外站，236個扇區(qū)，具體建設情況見下圖：

圖 4-1TDD規(guī)劃站點分布圖

FDD-LTE無線網共計建設414個室外站，1248個扇區(qū)，具體建設情況見下圖：

圖 4-2FDD規(guī)劃站點分布圖

4.3規(guī)劃仿真結果

基本仿真參數如下表：

經過仿真得到的RSRP分布效果如圖：

圖 4-3RSRP仿真效果圖

仿真效果如下表：

通過仿真可以看出，此網絡規(guī)劃方案滿足目標要求。

五、結束語

本文主要根據目前的LTE商用的發(fā)展趨勢，圍繞著LTE網絡規(guī)劃中的覆蓋規(guī)劃進行研究分析，主要分為業(yè)務預測、鏈路預算、站址規(guī)劃幾個個部分。并且根據實際的工程，提出了一種TDD與FDD融合組網的規(guī)劃方案，結合某市電信FDD/TDD混合組網工程，運用本文的規(guī)劃方法進行了驗證。結果證明運用這種方案做出的覆蓋規(guī)劃能夠較好的達到覆蓋目標要求。以上為本文的主要內容，希望能夠為實際工程中的LTE覆蓋規(guī)劃起到指導和借鑒意義。

參考文獻

[1]王洪 許光斌.TD-LTE與FDD-LTE異同點分析[J].移動通信，2013，（10）：57-60.

[2]武海斌.TD-LTE網絡重疊覆蓋分析[J].計算機與網絡，2013，（18）：64-67.

[3]李強.LTE網絡規(guī)劃設計手冊[M].北京：人民郵電出版社，2013：55.

[4]夏宇星. FDD鏈路預算和覆蓋估算方法探析[J].信息通信，2012，（6）：183-184.

（作者單位：1.重慶郵電大學通信新技術應用研究中心；2.重慶信科設計有限公司）