LTE无线组网规划与频率应用分析.doc

(完整版)LTE无线组网规划与频率应用分析
【摘 要】

　　针对lte无线异构网的分层组网结构，分析了td—lte的主要频率资源,探讨了同频组网、异频组网、部分异频组网和软频率复用的组网方式，并分别阐述了四种组网方式中的频点规划和应用。
　　【关键词】
　　lte 异构网 组网方式 频率规划
　　frequency applications
　　［abstract]
　　收稿日期：2013-03—29
　　1 引言
　　随着智能终端的普及和lte（long term evolution，长期演进）技术的发展,2012年成为全球第四代(4g）移动通信——lte发展迈出坚实步伐的一年。我国按照“推动信息化和工业化深度融合"的战略构想，各通信运营商已相继启动了lte试验网络建设。其中，中国移动2013年预计将投入2 000亿建设覆盖100个城市20万个基站的全球最大lte网络。不难想象在未来几年，lte技术必将引领移动通信特别是无线接入网的大发展,因此探究lte频谱的组网规划和应用范例具有重要意义。
　　2 lte无线异构网的分层组网结构
　　从lte标准化研究的脉络看,3gpp自r99版本开始就始终将标准的后向兼容放在重要位置考虑。在2004年开始的r8版本中首次提出lte，2008年底完成r8规范；2009年底颁布的r9版本对lte进行了完善和增强；之后的r10及其后续版本称为lte-advanced(简称lte-a)。在r10中支持penb的x2接口，在r11中支持henb的x2接口.
　　lte扁平化的无线异构网分层组网结构模型如图1所示.其中,宏基站（macro enodeb）单层组网实现广域覆盖；引入微微蜂窝基站(penb)、射频拉远（rrh)、中继节点（rn）和家庭基站（henb）进行热点深度覆盖.
　　图1 lte无线异构网分层组网
　　与2g/3g网络不同，lte仅有分组数据域不再有电路域。电路域的话音业务承载解决方案有以下三种方式可选：
　　（1）svlte（simultaneous voice and lte,lte与语音网同步支持)方式.在lte建设初期，终端可双模双待，同时驻留在2g/3g/4g网络中，由2g/3g的电路域提供话音业务、lte网提供数据业务，数据、话音可并发。
　　(3）volte（voice over lte，lte网络语音直传）方式。lte网络部署到一定阶段,volte方式将是长远主流的方式，lte通过增加服务器由ims(ip multimedia subsystem,ip多媒体子系统）提供基于ip分组数据的语音业务。
　　3 lte频率资源
　　2 300/2 500/3 500mhz等43个具体频段.itu—r则给移动宽带划分了5个频段，包括：450～470mhz的20mhz、698～806mhz的108mhz、2.3～2。4ghz的100mhz、2.5~2.69ghz的190mhz和3。4～3。6ghz的200mhz带宽。
　　我国工信部也将3g/4g频率统一调整为imt工作频率，不再明确区分3g/4g频段。在2012年10月将2.6ghz频段的2.5～2.69ghz共190mhz用于imt,实际为td—lte的频率使用划分了频率资源。对于2.3～2.4ghz的100mhz是imt系统tdd方式的核心频段,无线电管理局已将该频段中的50mhz频率分配给中国移动进行td-lte规模试验，但鉴于该频段与其它无线业务有共用，因此该频段主要限于室内使用。700mhz频段资源目前为广电拥有，是在模拟到数字电视技术转换过程中腾挪出的频谱红利,若中国广电网能带来700mhz的频率资源，将进一步促进lte发展，但上端806mhz与集群系统806～821/851~866mhz邻频,下端与广播电视系统邻频。
　　我国目前td主要频段如表1所示:
　　表1 中国移动td主要频段
　　规范
　　频段 频段编号 频谱范围/mhz 带宽/mhz 说明
　　f频段 33/39 1 880~
　　1 920 40 过去习惯称a频段，目前td—scdma使用,1 900~1 920mhz为phs使用现已清频退网。杭深广采用f频段进行lte试验。
　　a频段 34 2 010~
　　2 025 15 过去习惯称b频段，目前td—scdma使用.
　　e频段 40 2 300~
　　2 400 100 过去习惯称c频段,目前我国将2 320~2 370的50mhz化作td—scdma/lte规模试验。
　　d频段 38/41 2 500～
　　2 690 190 原lte试验网用2 575～2 615mhz，在2012年10月工信部将全部190mhz用于td—lte规模试验。
　　目前,工信部并未具体规划td-lte使用频率。但从表1来看，f、a频段为td—scdma使用；e频段可td—scdma/lte共用；d频段实际为lte使用。因此，比较好的方式是:异构网低功率节点lpn或室内采用e频段覆盖；室外采用d频段覆盖；在f、a频段区域适时过渡升级演进。
　　4 lte组网频率规划
　　无线接入技术发展的实质是用更大的频谱带宽换取更高的峰值速率［3］。lte采用了高带宽和更高阶的调制方式（64qam),使网络速率大幅提升,数据传输速率最高可达300mbit/s［4］.lte空口采取了ofdm(orthogonal frequency division multiplexing，正交频分复用）技术,使得小区内用户间频率相互正交，理论上不存在本小区内用户干扰，干扰主要来自于同频邻小区。
　　下面以每小区部署单载波20mhz带宽方式,探讨td—lte无线组网中的频率规划应用。
　　(1）室外同频组网
　　同频组网是指全网所有室外宏站小区使用相同频点的1×3×1方式，频率复用因子为1,即1基站3小区1频点，业务信道和公共信道全部同频。如图2所示,频点f1可选e频段2 340～2 360mhz的单频点,也可选择d频段中的单频点(如2 575~2 595mhz或2 595～2 615mhz)。
　　图2 同频组网1×3×1方式
　　同频组网方式下的无线异构接入是室外小区全同频，如频点f1;在热点区域或室内的lpn节点采用频点f0做小区中的深度覆盖,即1×3×1+1×1×1方式（见图3）。如f0选用e频段2 320～2 340mhz，f1选e频段2 340～2 360mhz的单频点;也可以f0选用e频段的两个频点，f1选用d频段中的频点.
　　图3 同频异构网1×3×1+1×1×1方式
　　同频组网频率利用率高，按照ofdm技术不存在本小区内用户干扰,但同频组网时小区边缘干扰较大（对小区中心用户影响较小）。
　　（2)室外异频组网
　　异频组网是指全网室外宏站相邻小区异频，在同一基站的不同小区采用不同频率,即1×3×3的方式。异频组网方式下的无线异构接入采用1×3×3+1×1×1方式,如图4所示。异频频点至少需要60mhz带宽，室外频点f1/f2/f3宜在d频段选择，室内深度覆盖f0可在e频段选择频点。
　　图4 异频异构网1×3×3+1×1×1方式
　　异频组网降低了邻小区同频干扰，使小区边缘吞吐量提升，但总体频率利用率降低。
　　（3)室外部分异频组网
　　部分异频组网又称为fsfr(频率偏移频率复用），是指相邻小区频点带宽有部分重叠,如2 320~2 370的50mhz带宽可部分重叠划分为3个20mhz的子带：f1
　　（2 320~2 340mhz）/f2(2 335～2 355mhz）/f3(2 350～2 370mhz）。无线异构的lpn频点f0在其它如f频带选择，仍然采用如图4所示的1×3×3+1×1×1方式组网。
　　fsfr组网相比同频组网,小区边缘sinr(signal to interference plus noise ratio,信噪比）会有改善，频率利用率较异频组网有所提高,但异频组网增加了调度算法的难度，不利于实现多载波聚合以及后期网络优化.在lte的d频段频率比较充裕的情况下，建议选择异频组网。
　　(4）软频率复用组网
　　按照空口ofdm技术，在本小区内不存在用户干扰,干扰主要来自于同频邻小区，也就是说小区边缘干扰较大，而对小区中心用户基本无影响。软频率复用就是将接近于基站的用户频率复用因子设为1［5]，将小区边缘用户频率复用因子增大以抑制干扰.
　　软频率复用组网方式是将室外小区分为内区和外区,含外区的区域采用1×3×3异频方式,即第1小区外层f1第2小区外层f2第3小区外层f3；内层1×3×1同频方式,即全部采用同频组f1f2f3。对异构网则采取分层叠加lpn异频频点f0的方式。如图5所示:
　　图5 软频率复用组网
　　软频率复用也可采取主/辅载波方式划分频率组.如主载波使用d频段，异频1×3×3全覆盖小区；辅载波使用e频段同频1×3×1覆盖小区中心；异构lpn采用f频段深度室内覆盖。
　　5 结束语
　　随着移动互联网业务的高速增长，lte以其独有的技术优势得到了众多电信运营商的青睐，并在全球范围内迅速部署发展，必将引领新一代移动通信的业务发展和网络建维。做好区域内td—lte最优频率规划,不仅有利于提高频率利用率，还有助于降低今后无线网络优化的难度。
　　参考文献：
　　[1］ 陈晓冬,吴锦莲，王庆扬. lte异构网络技术研究［j］. 电信科学， 2012（11）： 13-18。
　　[2] 王映民，孙韶辉,等。 td—lte技术原理与系统设计［m]. 北京： 人民邮电出版社, 2010。
　　[3］ 邵震，曹敏,李一明。 lte的新技术展望［j]。 电信科学， 2013（2）： 8—12。
　　[4］ 任华，王铮,罗俊,等. 移动互联网环境下的lte业务需求及业务网络演进分析［j]. 电信科学, 2013(2)： 24-30。
　　[5] 张炎炎，赵旭凇。 td-lte系统软频率复用及其最优化研究［j]. 移动通信， 2010（3): 39—43.
　　作者简介
　　韦泽训：现任职于四川邮电职业技术学院移动通信系，主要从事移动通信教学及研究工作。
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