2012年中國移動正式啟動了TD-LTE第一階段的規模試驗網建設，本次規模試驗網既是對前期TD-LTE技術研究成果及端到端產業鏈發展成果的一次集中展示，同時也是進一步加速TD-LTE網絡建設，為TD-LTE技術未來商用積累寶貴經驗的一次大練兵。對于任何一個無線網絡運營商來說，頻譜無疑都是最為珍貴的資源。頻譜的使用策略，往往將對網絡的長遠發展起到最為關鍵的影響，是每個無線運營商首先要解決的問題。目前中國移動作為中國唯一運營TDD技術的無線運營商，其掌握的TDD的頻譜資源主要分布在1.8GHz~2.6GHz之間，包括F頻段1880~1920MHz、A頻段2010~2025MHz、E頻段2320~2370MHz和D頻段2575~2615MHz。其中F頻段、D頻段和E頻段已用于本次TD-LTE規模試驗。前兩個頻段用于室外宏覆蓋，后一個用于室內覆蓋。在這些TDD頻段中，F頻段位于頻譜的最低位置，如何充分利用好這一段寶貴的頻譜資源，將成為中國移動TD-LTE未來發展的關鍵。



 

注：現網有1500萬小靈通用戶占用了1900MHz之后的部分頻段，目前F頻段可用頻譜資源只有1880~1900MHz，共20MHz。
 

一、F頻段相比于D頻段具有路損小、覆蓋面積大的特點，用于室外宏蜂窩連續覆蓋具有天然優勢
 

F頻段處于TDD頻譜的最低位置，相對于處于2.6GHz的D頻段低了近800MHz，在進行室外宏蜂窩連續覆蓋時，具有天然優勢。根據2012年在某省進行的19個基站組成F頻段連續覆蓋片區的測試結果，可以看到，在相同距離下采用D頻段覆蓋的RSRP比采用F頻段的低了4dB，SINR低了3dB，掉話點距離D頻段比F頻段縮短了250m左右。當小區覆蓋邊緣滿足RSRP達到-110dBm時，F頻段的覆蓋距離是D頻段的1.35倍；如果折合成單站的最大覆蓋面積，采用F頻段的單站覆蓋面積將達到D頻段的約1.8倍。這就意味著，在實現網絡連續覆蓋時，采用D頻段無疑要比F頻段占用更多的站址資源，建設更密集的基站。


 

站址資源無疑對于任何一個運營商來說都是非常寶貴的。中國移動未來發展TD-LTE網絡，必然要充分利用現有站址資源。我們以TD-LTE與TD-SCDMA共站址來舉例，可以進一步看到F頻段和D頻段在相同覆蓋情況下對用戶速率的影響。以TD-SCDMA典型的CS64K語音業務進行計算，其室外最大的覆蓋距離可達0.78Km；考慮室外覆蓋室內的需求，其對室內的最大覆蓋距離可達0.34Km。以TD-SCDMA覆蓋距離作為TD-LTE共覆蓋規劃的基準，采用F頻段或D頻段建設TD-LTE均可以滿足與TD-SCDMA共覆蓋的要求，但在相同的覆蓋距離下，D頻段提供的上/下行邊緣速率較明顯低于F頻段。特別是在室外覆蓋室內的場景下，D頻段室內上行邊緣用戶速率僅能達28.8Kbps；下行可達800Kbps；而F頻段上行可達100Kbps；下行可達1Mbps。由此可見，F頻段可以更好的滿足小區邊緣覆蓋的速率需求。


 

二、TD-LTE與TD-SCDMA可在F頻段完美共存
 

TD-LTE系統與TD-SCDMA系統都是TDD系統，有著相似的幀結構。TD-LTE系統要與原本用于TD-SCDMA與在同一頻段共存時，只有保證上下行切換點對齊才能避免兩系統間的干擾，否則無法協同工作。因此，在規劃時必須做好兩系統的時隙配置規劃以規避同頻干擾。
 

為使兩系統幀結構可共存，基本方法是通過平移TD-LTE與TD-SCDMA系統的幀頭位置，并調整TD-LTE的GP大小來保證上下行切換點對齊，從而避免兩系統上下行間的干擾。
 

當TD-S系統的上下行時隙配比為3:3，2:4，5:1時可以與TD-L系統實現幀結構共存。


 

由于TD-S的常規時隙和特殊時隙的配比是固定的，而TD-L的特殊時隙中DwPTS、GP和UP的長度支持9種靈活配比。TD-LTE特殊時隙的配置情況如下表所示：


 

 

根據以上原則，將TD-S的5種時隙配比方案和TD-L以5ms為周期的3種時隙配比方案進行共存分析，結果如下：


TD-S的上下行3：3時隙配比可與TD-L的2：S：2實現共存，并且TD-L的特殊時隙配比可為配置0，1，2，3，5，6，7，8。其中選用特殊時隙配置7時，基本上沒有資源損失，可完美共存，推薦使用此方案。
 

TD-S 的上下行2：4時隙配比可與TD-L的1：S：3實現共存，但TD-L的特殊時隙配比只能設置為配置0和5。即GP為10或9個OFDMA符號。

TD-S 的上下行5：1時隙配比可與TD-L的3：S：1實現共存，但TD-L的特殊時隙配比只能設置為配置0和5。

對于TD-SCDMA的時隙比例1:5和4:2，TD-LTE無法通過簡單的特殊子幀配置獲得與TD-SCDMA的共存，可以考慮打掉一個子幀（1ms）的方式進行共存，資源浪費超過1個子幀。

三、F頻段發展TD-LTE，將會促進TD-SCDMA精品網絡的建設
 

從頻率資源角度，F頻段共有40MHz頻帶寬度，考慮到與1920MHz CDMA系統的隔離度需求，實際有35MHz的頻段帶寬可用于TDD建設。在當前TD-LTE發展的初期階段，可以先劃分1880~1900MHz 20MHz用于TD-LTE建設，隨著小靈通用戶的逐步退網，再將剩余15M劃分給TD-SCDMA使用，這樣TD-SCDNA總帶寬仍有30MHz可用（包括A頻段15MHz和F頻段剩余的15MHz），仍然是較為充足的。

從網絡覆蓋的角度，在F頻段TD-LTE與TD-SCDMA覆蓋能力相當，未來在進行TD-LTE建設的同時，新增的TD-LTE站址資源就天然的擴展了TD-SCDMA的覆蓋。有利于形成TD-SCDMA和TD-LTE齊頭并進，一舉兩得的雙贏局面。

另外，從發展業務的角度看，發展TD-LTE可以正向拉動TD-SCDMA流量提升。從全球歷史經驗看，3G發展初期，2G網絡流量提升明顯；這是因為3G發展提升了智能終端的滲透率，刺激了用戶MBB數據需求，但是3G建設初期覆蓋不如2G，導致用戶回落到2G后，使2G流量需求大幅提升。同樣的，我們可以預期4G發展初期，也會進一步刺激用戶的MBB數據需求，而4G建設初期同樣覆蓋不如3G，因此，用戶回落到3G同樣會大幅提升3G網絡的數據流量。

因此，從長遠來看，F頻段發展TD-LTE不僅不會影響TD-SCDMA的未來發展，反而會促進TD-SCDMA精品網絡的建設。

四、F頻段用于TD-LTE可與TD-SCDMA共用智能天線，雙流波束賦形技術的性能優勢可得以充分發揮

現網TD-SCDMA宏覆蓋多采用BBU+支持F頻段的RRU，配合以4＋4雙極化陣列天線的產品解決方案。TD-SCDMA和TD-LTE均為TDD方式，上、下行鏈路使用相同頻率傳輸信號，且間隔時間短，鏈路無線傳播環境差異不大，因此可以很好的應用智能天線波束賦形技術，提高用戶的信噪比，降低系統干擾，從而可有效提升網絡的覆蓋及容量性能。

為了滿足LTE在高數據率和大系統容量方面的要求，LTE系統引入多種傳輸模式。用于對抗信號衰落以獲得提高可靠性，或者用于實現容量提高。一般來說，存在三類多天線技術。

空間復用：空間復用是一種利用相互獨立空間信道（即弱相關性的空間信道）的技術，在多個相互獨立的空間信道上傳遞不同的數據流，從而提高數據傳輸的峰值速率。

傳輸分集：傳輸分集主要是利用空間信道的弱相關性，通過時間/頻率上的選擇性，組合來自兩個或更多個獨立衰落信道的信號來抵抗衰落，提高信號傳輸的可靠性。

波束賦形：波束賦形是一種應用于小間距天線陣列的多天線傳輸技術，不僅可以提高信號的可靠性，也可以提高數據傳輸的峰值速率。其利用空間信道信息建立波束成形矩陣，作為發射機端的前置空域濾波器。使得波束指向用戶方向，從而提高信噪比，同時也能提高系統容量。通常分為單流波束賦形和雙流波束賦形。


 

雙流波束賦形技術結合了智能天線波束賦形技術和空間復用技術的優勢，利用TDD信道的互惠性，同時傳輸兩個賦形數據流來實現空間復用，并且能夠保持傳統賦形技術廣覆蓋、提高小區容量和減少干擾的特性，既可以提高邊緣用戶的可靠性，同時可有效提升小區中心用戶的吞吐量。

根據中國移動前期組織在某省進行的雙流波束賦形測試結果可以看出，無論在定點測試環境下還是移動測試環境下，采用雙流波束賦形的TM8模式均表現出優異的性能。在定點測試條件下，無論是用戶處于SINR -3~-1dB的小區邊緣，還是處于SINR 7~10dB或19~20dB的小區覆蓋的中、好點，雙流波束賦形相比單純支持雙流的TM3傳輸模式均有明顯的速率優勢，特別是在小區邊緣，TM8模式相比TM3模式增益超過30％。TM3模式在速率上的優勢只在SINR達到26~31dB的個別極好點情況下才得以體現，但根據50%加擾下路測的SINR數據，一個小區20dB以上的覆蓋區域往往占比不足5%。即在真實組網環境下體現TM3速率優勢的場景較難發生。同樣在移動測試環境下，TM8模式也表現出突出的性能優勢，相比TM3模式平均吞吐量提升了23%。



 

五、利舊TD-SCDMA現網設備，F頻段向TD-LTE平滑演進，方案成熟，施工簡單

目前中國移動TD-SCDMA現網設備多已具備F頻段能力，只需通過增加LTE處理板卡配合以簡單的工程改造和軟件升級，即可平滑演進到TD/LTE雙模應用。


 

BBU改造：主設備新增TD-LTE基帶板和主控板，而且TD-LTE基帶板和主控板都是可以通過TD-S基帶板和主控板升級實現。原有RRU連接到TD-L基帶板，原有TD-S基帶板資源通過背板交換到TD-L板卡。

傳輸改造：新增LTE主控板及GE光/電模塊配套傳輸組件。TD-L和TD-S可進行內部合路或分路傳輸。

Ir接口改造：原配置3對6.144Gbps光模塊接口不變，升級后再新增3對6.144Gbps光模塊接口。

時鐘同步改造： TD-L與TD-S可共用時鐘，升級前后時鐘同步連接線保持不變。

天線改造：TD-L與TD-S復用原天線，無需替換。

六、結束語

目前中國移動正在緊鑼密鼓的進行TD-LTE規模試驗網建設，預計明年試驗網規模還將進一步擴大至20萬載波以上。在TD-LTE發展的關鍵時刻，充分利用好F頻段這段寶貴的TDD頻譜資源，無疑將對TD-LTE網絡的快速發展產生深遠的影響。