爱立信：基于D频段的TD-LTE网络部署

智慧棒

1.导言
移动宽带浪潮已经席卷全球，而LTE技术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，截止2012年11月，全球已经部署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了5000万。
TD-LTE作为LTE技术的一个重要组成部分，也得到越来越多的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2.6GHzTD-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190M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网络打造为优质卓越移动宽带网络的分步部署方案。
2.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，如图1所示。

                               
登录/注册后可看大图

                               
登录/注册后可看大图

图1D频段初期的部署区域

这一阶段的用户的数量较少，网络的业务量较小。重点是城区网络整体连续覆盖和局部的容量规划。终端方面由于智能手机尚不成熟，主要以数据终端，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网络的中远期发展打下良好基础。
为了方便用户的导入，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）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成为初期部署时重点关注的问题。
a) 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。

                               
登录/注册后可看大图

表1D频段网络的性能指标

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。网络的性能指标可以满足业务的需要。
另外在爱立信参与建设的中国移动（香港）TD-LTE网络（2.3GHz的频段）中，部署时充分利用了现有的GSM1800M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，可以作为D频段初期部署的一个参考。
b) 室外覆盖室内的效果
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表明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场景下，半地下商铺的室内大部分区域可以实现业务的连续覆盖：下行速率接近5Mbps，上行速率大多在150～250Kbps，具体的数据如图2所示。

                               
登录/注册后可看大图

图2室外覆盖室内的效果

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。
3.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，如图3所示。

                               
登录/注册后可看大图

                               
登录/注册后可看大图

图3D频段中期的部署区域

这一阶段的特点是用户的数量迅速增加，网络的业务量也同步增加，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+、FDDLTE或TD-LTE）。这时可以考虑在高话务热点引入第二载波，提升网络的整体性能，如图4所示。图4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。

                               
登录/注册后可看大图

图4引入第二载波的效果

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，满足智能终端在室外自由接入网络。同时，我们建议在D频段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是解决语音的主要方案，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（RichCommunicationServices）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。
a) 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900M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。
由于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。
b) 提升网络容量
在密集城区等初期部署的区域，由于用户比较集中，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。
由于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。
c) 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5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。

                               
登录/注册后可看大图

图5双载波与单载波的性能对比

4.后期：2016年~
在这一阶段，TD-LTE无线网络的部署区域扩展到中小城市的郊区以及县城，如图6所示。

                               
登录/注册后可看大图

                               
登录/注册后可看大图

图6D频段后期的部署区域

这一阶段的特点是TD-LTE用户的数量可能在某个时间点超过了3G网络，成为数据业务的主导网络。另外，随着VoLTE等技术的发展，LTE网络中的语音业务也将磅礴发展，这主要得益于TD-LTE网络性能的优势以及产业链的成熟。
TD-LTE网络业务需求的增加也与用户的迁移相关。在这一阶段，由于GSM网络已经在全球逐步退出，很多GSM用户将在这一阶段逐步转移到3G和LTE网络，这也将带来LTE网络用户数量和业务量的迅猛发展。
因此，在这一阶段TD-LTE无线网络承担的主要任务是扩大网络容量，满足更多用户的需求，并开始着手向LTE-A演进。
与中期部署类似，我们建议本阶段在部署区域内实现D频段在室外的连续覆盖，也就是在城区、郊区和县城实现室外的连续覆盖，这样智能终端可以在室外自由接入网络。至于农村，考虑到D频段的覆盖能力较弱，因此建议采用低于1GHz的频段进行广覆盖，例如可以利用Refarming频段。
同样地，建议D频段还应该满足室内的浅覆盖，这样用户在各个城市的多数住宅区内也可以使用CPE、MiFi等数据终端。
另外，考虑用户的语音业务的实际需求，建议TD-LTE无线网络还应该满足大部分区域的室内深度覆盖，这样用户在住宅内也可以比较自由地使用智能终端。
为此，在中期阶段强化室内深度覆盖的各种方式的基础上，我们还可以把室外宏站的站间距继续缩减到350-450米左右，结合智能立体网络（HeterogeneousNetwork）的建设，从而提升室内深度覆盖的水平。
在初期部署的区域（大中城市的城区），由于运营商的竞争激烈，还需要充分利用D频段的大带宽，及早引入LTE-A的载波聚合技术，从而为TD-LTE网络的长期发展提供更广阔的空间。与其他频段相比，D频段的载波聚合技术规范化的脚步更快，实施起来更加成熟。2012年11月，爱立信已经在北京采用载波聚合技术为运营商演示了TD-LTEAdvanced，峰值下载速率高达220Mbps。
另外，从频段容纳的频点数来看，D频段实施载波聚合的扩展余地更大，性能会更好。
除了利用载波聚合技术大幅提高用户业务速率外，LTE-A还支持智能立体网。智能立体网通过引入大量的微站以及在宏站与微站之间协同覆盖，能大幅度提升TD-LTE网络的容量。
由于微站本身的覆盖范围较小，在这种情况下，D频段覆盖能力较弱对组网的影响就可以忽略了。
5.小结
综上所述，D频段分期部署的具体步骤可以总结为表2：

表2   D频段网络的部署步骤

                               
登录/注册后可看大图

TD-LTE网络的建设是运营商的长期工作，不会一蹴而就。充分发挥D频段的优势，分期推进基于D频段TD-LTE网络的建设，将使得运营商的TD-LTE网络充分适应用户和终端的发展变化，实现网络性能和容量的最优配置，成为一张优质卓越的移动宽带网络。