F頻段新建是建設TD-LTE精品網絡的基礎
TD-LTE擴大規模外場測試的試點城市中,廣州、深圳、杭州采用F頻段部署,其他試點城市采用D頻段部署;F頻段部署包括從TD-SCDMA升級方案和共址新建方案。在即將到來的大規模商用部署中,中國移動如何“多”“快”“好”“省”地建設具有領先優勢的TD-LTE網絡?在F頻段上采用新建方案還是采用TD-SCDMA升級方案?各方案的覆蓋能力及用戶可感知速率如何?制約因素是什么?實際建設難度多大、周期多長、成本高低?
針對以上提到的問題,從F頻段升級面臨的難點入手,通過分析升級方式對網絡性能產生的制約,結合現網 F頻段新建的測試結果,肯定了F頻段新建是建設TD-LTE精品網絡的基礎。并且,愛立信通過對工程實施及投資的詳細分析,為中國移動“多”“快”“好”“省”地建設具有領先優勢的TD-LTE網絡提出了多項建議。
F頻段升級方案面臨諸多難點
難點一:時隙配比受限
TD-LTE使用時分雙工的方式,上下行時隙配比是網絡速率和容量的重要制約因素。
在F頻段升級方案中,為了與TD-SCDMA共RRU,特殊子幀只能配置成3:9:2,無法用于傳輸下行數據;而F頻段新建方案則無此限制,特殊子幀可以配置成10:2:2,可以用以傳輸下行數據。由于特殊子幀配置的差異,F頻段升級方案TD-LTE下行容量下降約25%。

難點二:阻塞干擾受限
阻塞指標是衡量無線接收機的一個重要指標,并直接影響共站時天面的施工隔離距離的要求,阻塞指標差會使天面選點困難、工程復雜。
現網運行的TD-SCDMA基站,其阻塞指標往往僅能滿足當年基于 TD-SCDMA 技術的國家級企業標準。當1850~1880MHz有其它運營商的LTE FDD系統工作時,現網TD-SCDMA設備的阻塞指標對隔離度的要求如下圖紅圈所示,若采用F頻段升級方式,則必然無法滿足共存共站建設的要求,升級后TD-LTE 會被嚴重干擾,明顯影響網絡性能,只有通過大規模替換原有的RRU才能解決此問題。
在F頻段新建方式下,可以采用滿足2012年移動企業標準的設備,抗阻塞性能高。如RBS6000 TD-LTE設備的阻塞指標即遠高于中國移動2012年的企標,如圖所示,F頻段設備的阻塞指標高于15dBm,比企標-5dBm高20dB (比現網TD-SCDMA的設備高出58dB), 對隔離度的要求完全可以滿足共存共站建設的要求,如圖中藍圈內所示。

目前,在已有的F頻段升級的網絡中,均發現由于原有的TD-SCDMA設備阻塞指標低,升級之后GSM1800 高工作頻點造成TD-LTE阻塞干擾,導致基站工作異常、速率下降,甚至出現0速率的情況。即便通過AGC技術可以部分降低影響,但仍會導致靈敏度降低及小區覆蓋收縮,影響網絡性能。
難點三:優化受限
TD-LTE技術與2G/3G的差異決定TD-LTE網絡設計和優化不同于2G/3G;獨立優化要求TD-LTE單獨天線或共天線時能獨立電調,然而,若與TD-SCDMA共用天線,則無法單獨調節下傾角,導致雙網無法兼顧優化,原TD-SCDMA存在的不合理網絡結構更會加重優化難度。
同時隨著TD-SCDMA網絡的重要性逐漸加強,運營商也傾注了大量的精力優化TD-SCDMA, 使之逐漸發展成為一個成熟性能穩定的網絡。為了避免對已有的網絡產生影響,從TD-SCDMA升級的TD-LTE的網絡優化就必然會受限于TD-SCDMA的優化,導致TD-LTE網絡的優化難度增加及優化效果受到牽制。
F頻段新建——網絡性能更優
在TD-LTE規模實驗網中,采用了基于RBS6000 平臺的新一代基站,基帶模塊具有領先的“系統板卡化”的架構,可與現網的GSM RBS6201 共機柜,或直接插入19”的標準機架, 射頻模塊的無線指標遠優于3GPP標準及中國移動企業標準,現網基于F頻段新建的片區測試性能優異。
在室外連續覆蓋方面,青島的測試在黃島密集市區場景進行,測試站點全部采用F頻段新建,平均站間距為550m;時隙配比為3:1(3:9:2),測量終端是CAT3終端。在50%加擾情況下,場強為-84.13dBm,信噪比為8.5dB,下行平均為21.71mbps,上行平均為7.7mbps,切換成功率達100%
而廣州的測試則在蘿崗區科學城附近進行的,屬于普通市區場景;測試站點全部是采用F頻段新建,平均站間距為746m;時隙配比為3:1(3:9:2),測量終端是CAT3終端。 在空擾情況下,經過精細優化,場強為-84.98dBm,信噪比達到17.24dB,下行平均為37.5mbps,上行平均為8.6mbps,切換成功率為99.71%。
數據表明,F頻段新建性能指標優異,更表明了由于優化不用受限于TD-SCDMA網絡, 經過精細優化之后,性能可得到顯著提升。
按照中國移動外場測試規范的要求,以上的測試的時隙配比是3:1,特殊時隙配置為3:9;2, 如果采用10:2:2的特殊時隙配置,則在保持上行性能不變的情況下,下行可獲得約25%的性能提升。

圖:青島(左)與廣州(右)測試數據
對于不同特殊時隙配比,在廣州市區的外場測試結果表明:相比F頻段升級(時隙配比3:1,特殊子幀配比3:9:2)場景,F頻段新建(時隙配比3:1,特殊子幀配比10:2:2)的下行速率提高了21%左右,接近理論分析值。
F頻段新建——工程建設與投資成本可控
TD-LTE網絡建設投資分析應綜合衡量各方案容量、質量、覆蓋性能、建設總成本和投資效率。而對于各種方案施工周期的考量,則應按照相當規模的典型項目考量整個建設周期的時間,包括網絡規劃、選址、配套、施工、優化、驗收整個過程。
對于TD-LTE網絡建設的工作量分析,則應全面考量典型項目建設周期的關鍵步驟如網絡規劃、無線網絡設計、選址、物業協調、配套建設、安裝、調測、單站驗證、驗收移交、開網優化等所涉及的工程量。
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F頻段升級在物業協調、安裝調試、開網優化及升級方面存在難點
首先,F頻段升級在物業協調方面存在難點,如升級需要協調多方面接口,且也牽扯天面光纖等的施工,增加管理難度;對于現網一定存量的的TD-SCDMA基站的升級,需要替換RRU/天線,涉及物業協調;
其次,F頻段升級的安裝調試并不簡單,在試驗網中,設備升級時間及問題處理時間往往比承諾要長、且項目管理中還需增加考慮與原TD-SCDMA網絡維護或測試工作的相關接口溝通和匯報的時間;
再次,開網優化難度大,雙網無法兼顧優化,會對現網TD-SCDMA的質量產生影響;在以保障TD-SCDMA優化質量的前提下,TD-LTE的網絡優化受到制約;原TD-SCDMA不合理網絡結構會加重優化難度;
最后,升級所帶來的工作量增加,如網絡規劃中升級方案需要額外綜合考慮原有TD-SCDMA與TD-LTE性能,網絡設計中需要增加原有天線型號,工參等數據收集,開網優化中天線的下傾和方位角需要考慮雙網協調優化等。
F 頻段新建方案在物業協調、配套建設方面也存在難點,但長遠來看優于升級。
一方面,物業協調有一定難度:新建RRU或天線,需要物業協調同意。
另一方面,配套建設需要統籌:如部分站點需新建更承重的抱桿,增加協調周期和工期,或可考慮用2天線方案解決;
在綜合考量了整個建設周期涉及的關鍵環節,對于“TD-SCDMA升級F”、“F新建”、“TD-SCDMA升級F+D新建”及“F新建+D新建”給出了量化的工程量比較。

*考慮到TD-SCDMA升級F需要增加額外的工作(例如與TD-SCDMA維護優化部門的溝通、協同優化),F頻段新建的工作量略低于TD-SCDMA升級F頻段的方案
*從長遠來,“F新建+ D新建”的工作量將少于“TD-SCDMA升級F+D新建”的工作量。而且,考慮到“F+D”混合組網的未來趨勢,F新建可視為工作前移,使運營商能夠搶占最佳的天面和站址位置,即確保了網絡性能又避免了后期建設中與其它運營商的競爭。
所以,從短期來看,“TD-SCDMA升級F”、“F新建”的方案在工程量方面相差不大,從“F+D”混合組網的未來趨勢看,“F新建+D新建”在工程量上遠優于后者,并且網絡性能、容量可達到最優。
TD-LTE新建——短期投資略高,長期投資基本無差異
典型的無線網絡新址建設投資主要包括以下幾個方面:接入用房,電力引入,后備電源,傳輸,鐵塔投資,天饋,無線主設備。其中無線主設備的投資約占總投資的30%。
對于共址建設來說,無論是與GSM共址新建還是從TD-SCDMA升級,投資復用比例大約都在七成左右。因此應該盡量復用現網站址進行LTE的建設。而GSM有巨大的站點資源可供TD-LTE共站建設,更豐富的站址便于靈活的網絡規劃。應優先考慮共用GSM站址。
基于共址的情況下進行TD-LTE的建設,投資主要包括以下幾個方面:選址費用,無線投資(不含無線主設備),電源投資,傳輸投資,配套投資及無線主設備投資。下圖分別針對“TD- SCDMA升級F”、“F新建”、“TD-SCDMA升級F+D新建”及“F新建+D新建”給出量化的投資分析比較。

*F頻段新建方案考慮的配套投資只有在需要相關改造的站址才會發生,例如部分站點可以利舊原有的抱桿資源
*從無線主設備投資來看F 頻段升級和F頻段新建基本相同,總體投資上來看F頻段升級及F新建方案差異不大
*考慮目標網D頻段的引入,F頻段無論升級或新建,最終D+F單站總投資基本無差異
綜上所述,本著以終為始的建設原則,綜合考慮實際建設成本、工程實施的影響、天面/站址資源等運營商的戰略資源,F頻段新建網絡能夠以目標網絡配套為基準,避免擴容后續重復建設,耗時耗力,例如抱桿承重的一次性建設等,更能發揮先建優勢,搶占最佳的天面和站址位置,即確保了網絡性能,又避免了后期建設中與其它運營商的競爭。
另外, 從維護來說,若采用F頻段TD-SCDMA升級方案,則3G/4G系統緊密耦合,維護時(比如系統重啟)3G/4G系統都受到影響,不利于業務保障,如果采用F頻段新建方案,則無此顧慮。而TD-LTE采用與GSM RBS6000 共平臺共核心網的無線產品,現有成熟可靠的GSM運維流程及快速響應機制都可以應用到TD-LTE上。
F頻段新建,實現“多、快、好、省”
F頻段新建較TD-SCDMA升級在性能、抗干擾能力、部署方案、優化及維護等方面均有優勢,在建設進度及投資效益上也無明顯差異。總體來說,采用新建方式可以更好的實現“多,快,好,省”地建設TD-LTE網絡的目標。
“多、快”:新建和升級從整個工程實施的周期來看沒有明顯差異,能夠滿足大規模迅速建站的要求。
“好”:新建方案由于在網絡優化時不受限于TD-SCDMA 的限制,可以獨立優化保證更好的覆蓋;同時,新建的設備滿足的新的抗阻塞標準,在特殊時隙上可以靈活設置,因此上下行的性能及速率都得以大幅提升。基站設備采用比企標及3GPP標準都要嚴格的標準設計及生產的,可以有效的幫助中國移動建設高質量的TD- LTE精品網絡。
“省”:新建和升級的總體投資基本無差異。 同時,由于天面/站址資源屬于運營商的戰略資源,采用新建的方式,可以發揮先建優勢,搶占最佳的天面和站址位置,即確保了網絡性能,又避免了后期建設中與其它運營商的競爭;同時由于新建是以目標網絡配套為基準,還避免了擴容后續重復建設,達到提前布局戰略資源的目的.