TD-LTE规划组网技术
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电信科学2016年第Z1期
TD-LTE与FDDLTE混合组网策略
及参数优化方法
何超,侯优优,姚柒零,武琳栋
(中国移动通信集团设计院有限公司,北京100080)
摘要:在TD-LTE商业运营半年后,工业和信息化部向部分运营商颁发FDDLTE牌照,FDDLTE商用网络建立一旦开始,必然要和现有的TD-LTE网络进行混合组网,混合组网就必然会涉及两张网络之间的互操作,如何合理利用两张网络各自的优势来提供更好的用户感知,这对两张网络之间的互操作的参数配置有了较高的要求。互操作涉及的参数众多,参数的设置是否合理对网络质量影响很大。通过对TD-LTE现网和FDDLTE实验网的策略及互操作过程进行探究,分析了一些关键的混合组网参数和配置对网络质量的影响,并提出了相关的优化建议。关键词:TD-LTE;FDDLTE;组网策略;互操作;参数配置;门限中图分类号:TN915文献标识码:Adoi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016333
TD-LTEandFDDLTEhybridnetwork
strategyandparameteroptimizationmethod
HEChao,HOUYouyou,YAOQiling,WULindong
ChinaMobileGroupDesignInstituteCo.,Ltd.,Beijing100080,China
Abstract:AftertheTD-LTEcommercialoperationhasbeenonforhalfayear,theMinistryofIndustryandInformationTechnologyissuedFDDLTEplatetosomeoperators.Actually,oncetheFDDLTEcommercialnetworkislaunched,itmustbecombinedwithexistingTD-LTEnetworkforhybridnetworking,whichwillsurelybeinvolvedininteroperationbetweentwodifferentnetworks.Thereasonableuseofadvantagesoftwonetworkscanprovideabetteruserperception,butitalsoputshigherrequirementsontheparameterconfigurationofinteroperationbetweenthesetwonetworks.Consideringthelargeamountofparametersinvolvedininteroperation,areasonableparameterconfigurationwillhaveahugeimpactonnetworkquality.ByprobingintothestrategiesandinteroperationprocessofTD-LTEpresentnetworkandFDDLTEexperimentalnetwork,ananalysiswasmadeontheimpactofsomekeyhybridnetworkingparametersandconfigurationsonnetworkquality,andrelevantsuggestionswereofferedforoptimization.Keywords:TD-LTE,FDDLTE,networkingstrategy,interoperability,parameterconfiguration,threshold
5()签 !()I 7 I n rI l1.S(1 、Il 、….!()l7 l(),3969/i,i、一ii.1()()2—08()2.2()l 7.11.026 TD—LTE高铁覆盖组网 案及 缝技术研究 : 何承亮 I、1f ,0J越f。‘; ;11 奠徼 卅1分 、 ・ij, 融池州2471O0 摘 要:随着现代中 社会经济的高速发展,高速铁路区域已成为J}]户体验网络质量的重要场景 高速铁路迅猛发展,给人民群众日常出行带来便利的 时,对 多动通信网络的覆盖质量也提出了 更高要求怎样建设满足焉铁场景下的移动通信网络,成为14前新的问题从A高铁实际应J}】出发. 通过多RRLj共小区等高铁纽阀关键技术解决A高铁投盖及容量需求.对类似高铁投盖场荣的建 设组 具有一定的指导意义 关键词:高铁;关键技术;投盖;容量 中图分类号: rN9 J 5.()2 文献标志码:A 文章编号:…)2—0802(20 l 7)一1 1—2545—04 Networking Scheme and Key Technology of TD——LTE High——Speed Railway Coverage H I :CI1t ng—I’liJ1] ̄ Abstract:\\ilh II1P nqfid lII 、 lI,l1…¨1I moth、¨1 ̄ ̄him sl … l、I Lllld 0110111.\.high—s 、l、tI m lw l、 t、d lll JⅥI I (.…l1( 一al1 im1)O,l川1I s¨ I1l、』I Jr IJ一¨・ tIl l xl,(-ri¨ I・I1t I%01 k qualii>。Tl1r l‘ )ilI de ̄elolm-、nl( high一 t、(I jI t x puls I Irw川,“high ̄ r (…_rI …川1Is l Ihe t・ I‘rH 、qualif>I)I mobih、(‘Omll/Hlli(‘alion llI、IWOl。k ⅥI1iIt.Ill ingillg(.t n~ 《 lli‘、Il‘・t I¨l,t oph,' Ilail~Ir l~‘、1.A『1ti l1ll IIl Illlihl Illl iI mohih (‘ll『llllllllli(’ llion nt 1wllrk lilaI)It I Ir II1t I1igl卜 (、tI riliI (・ (・…l1t、 d w Il J' ¨dI tlrI、H川1I.h(1m Il1P t)|_af.ti(‘al a1)1)li(。alion ot hi II- ̄I)ee(I il .II1tI lIlI1 lIlI-… …・h Ilf v leI-hIlIll M i l{l{ti(’()llllllOII【 II Ihe Ilro1)h llf I1i Il-sp('e(I l-aiI、川、‘.I 、 ii.o."t、川l(I t・iII) iI、l- I Plllelll is sol、 .‘ll1tI Illis is I(・ ’lain iding signiti‘ IlI1‘‘t I , llI t・()ll ̄ll,L tion ol si,nihlI ll 、、IIrk(‘‘l、 _I 、 high—sIlt t Il il t III . Key words:I1igl卜I、lll l…ih kt rImoh)g>:t‘(}、 a :{‘aI)il(’_I、 Il 引 言 、I ’ 铁…I扣 j rbN, ̄ & 峻II1尔站、圮湖 IIi、II【I】陵 l、池一JlI1l站, 令 奠f K 铁路人侨』 ,抵 _1 铁if}} 奠J i ,个【<=257 ktl】 J rf-,A f ’ 铁池卅f 段个K 57 km, ‘时述 250 km/h,途 池 协坨、,I 、tI 1lI、秋}I}i、 侨、秋 、乍-3-II I、 J 沙 8个 (衡)坝『I・玖 战议线,他 it Il l J)‘ 、 f 陵、 ,'OJfl'l、隧道以/支、 j ,l 场 l 覆盖组网方案及关键技术 1.1 组网方案 . 铁 线性 、商 :透 !牦、多 -。i'.JJ 31;-0 移、j坝繁币:选 换 问题 为 ; 减小『 铁 I叫 }}¨脱l{{J的 响,_、I 铁某段 力‘窠 川 『{《J I,J h’xq/r什建没没箭选J[9果JIJiIt B8300 BB[+1189841・:、1 192026 lJLI_嗵道RR[-进f FII)舣 I网 收稿El期:201 7-07一I n;修回日期:20I 7 10 24 Iht ¨ {・kitt・:20I 7-07 In: 、 ・If{ lIt :201 7一lO-24 ・2545・
TD—LTE技术室内外组网关键技术研究
【摘要】TD-LTE技术是我国拥有核心自主知识产权的国际3G标准TD-SCDMA的后续演进技术,该技术将在未来中国移动网络建设中承担越来越重要的角色。但TD-LTE目前还有很多技术瓶颈和问题需要研究,本文重点研究了TD-LTE技术室内外组网关键技术,给出了相应的方案措施,对TD-LTE技术的组网建设有一定参考价值。
【关键词】TD-LTE;覆盖性能;组网技术;方案
1.引言
TD-LTE是我国拥有核心自主知识产权的国际3G标准TD-SCDMA的后续演进技术,是一种专门为移动高宽带应用而设计的无线通信标准。随着全球范围内下一代移动通信网络商用时代的来临,TD-LTE作为4G候选技术标准之一,越来越得到了业界的关注。然而TD-LTE标准仍在不断演进之中,仍有很多的技术瓶颈和问题需要被深入研究。因此,为了推进TD-LTE产业链尤其是终端产品尽快成熟,迫切需要对TD-LTE室内外组网技术进行深入研究。
2.TD-LTE技术特性分析
2.1 覆盖特性分析
由于采用OFDM、MIMO等关键技术,频谱效率和覆盖范围等都有明显的提高,TDLTE的GP(下行至上行转换的保护时间间隔)的范围是可调的,采用特殊时隙10:2:2的常规配置时,覆盖范围可达21.43公里,若特殊场景需要更大的覆盖半径,采用其他GP配置即可。
MIMO技术对于覆盖范围的影响是很明显的,下行信道可采用发射分集方式,获得一定的分集增益;下行业务信道可采用七种传输模式,不同传输模式对信噪比要求也不同、可支持的速率不同,在相同的边缘速率目标下,各自的覆盖能力也存在差异;下行信道的覆盖能力与MIMO天线相关性有关,相关性越弱获得的信噪比越高,覆盖性能越好;上行业务信道和控制信道可获得多天线接收合并增益,接收天线越多获得的增益越大,上行覆盖能力越好。
但由于目前TD-LTE所分配的频段较高,同时也有传播损耗大、绕射能力差等缺点,从表1可以直观地发现,基于Cost231Hata传播模型,D频段室外覆盖路损比A频段大约4dB。
技术创新452013年第11期收稿日期:2013-04-09移动通信FDD-LTE与TD-LTE技术融合组网浅谈随着全球范围内频率资源的日益稀缺,FDD-LTE所需的成对频谱越来越难获得;而TDD频率资源更加丰富,成本相对较低。为此,通过比较FDD和TDD两种技术的异同,提出了TDD与FDD共平台融合组网的方案,使运营商可以在网络向LTE演进时,根据自有频谱资源自由地选择建网模式,以最大化利用频谱资源,从而给移动用户提供无缝覆盖的强大的数据速率服务。(广东省电信规划设计院有限公司,广东 广州 510630)中图分类号:TN929.531 文献标识码:A 文章编号:1006-1010(2013)-11-0045-04【摘 要】【关键词】FDD-LTE TD-LTE OFDM MIMO 融合发展陈敏1 LTE简介LTE(Long Term Evolution,长期演进)是由3GPP组织制定的UMTS(Universal Mobile Telecommunications System,通用移动通信系统)技术标准的长期演进,它在空中接口方面用频分多址(OFDM/FDMA)技术替代了3GPP长期使用的码分多址(CDMA)作为多址技术,并大量采用了MIMO(Multiple Input Multiple Output,多输入输出)技术和自适应技术,提高了数据速率和系统性能。根据双工方式的不同,LTE可以分为FDD(频分双工)和TDD(时分双工)两种制式,两种制式从标准制定之初就同时获得了国际主流运营商和设备供应商的广泛支持。3GPP在对FDD-LTE与TD-LTE的标准制定中采用了求同存异的制定原则,这种指导思想有利于FDD-LTE与TD-LTE技术的共同发展,为相关系统及终端设备共平台、低成本奠定了基础。在网络架构方面,LTE取消了UMTS标准长期采用的无线网络控制器(RNC)节点,代之以全新的扁平架构。目前的移动通信技术正朝着多种技术共存、多个频段共存、移动网络宽带化和IP化趋势发展[1]。2 FDD-LTE与TD-LTE的关键技术LTE的关键技术主要是在物理层上,LTE在物理层采用了OFDM和MIMO等技术,极大地提高了系统吞吐量。另外LTE采用了小区干扰抑制技术,进一步提升了LTE的无线质量。(1)频域多址技术OFDM/SC-FDMAOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)是一种特殊的多载波传输方案,它可以被看作一种调制技术,也可以被当作一种复用技术。与FDM不同,OFDM将频域划分为多个子信道,各相邻子信道相互重叠,但不同子信道相互正交[2],如图1所示;并将高速的串行数据流分解成责任编辑:李帅 lishuai@技术创新462013年第11期若干并行的子数据流同时传输,LTE系统下行多址方式为正交频分多址(OFDMA),大大提高了下行的数据速率。LTE中上行为基于正交频分复用传输技术的单载波频分多址(SC-FDMA)。SC-FDMA的峰均比小于OFDMA,这有利于提高功放效率,同时SC-FDMA易于实现频域低复杂度的高效均衡器和对FDMA采用灵活的带宽分配。(2)MIMO技术MIMO技术是指在发射端和接收端分别设置多副发射天线和接收天线,其出发点是将多发送天线与多接收天线相结合以改善每个用户的通信质量(如差错率)或提高通信效率(如数据速率)[4]。FDD-LTE协议目前支持的最大天线数为基站4发、终端2发。TDD协议可支持大于4天线的天线配置。FDD-LTE发射天线选择方案:对于FDD-LTE系统而言存在两种发射天线选择方案,即开环天线选择和闭环天线选择。开环天线选择方案是上行共享数据信道在天线间交替发射,这样可以获得空间分集增益,从而避免共享数据信道的深陷落。在郊区、乡镇、高速公路、地铁、高铁等场所建议使用开环天线选择。闭环天线选择方案是终端必须从不同的天线发送参考信号,用于在基站侧提前进行信道质量测量。基站可以选择更高发射信号功率的天线,用于后续共享数据信号的传输。在密集场所、室分分布系统使用闭环天线选择方案。(3)小区干扰抑制在LTE的干扰抑制技术中,主要有三种候选技术:干扰随机化、干扰消除、干扰协调。3 FDD-LTE-与TD-LTE的比较由于TDD以时间区分上下行,FDD以频率区分上下行.因此TD-LTE和FDD-LTE的差异首先体现在帧结构上。FDD-LTE的无线帧由10个长度为1ms的子帧组成,每个子帧包含两个长度为0.5ms的时隙。TD-LTE无线帧分为普通子帧和特殊子帧,其中普通子帧包含两个0.5ms的时隙,特殊子帧包含3个时隙,即DwPTS(Downlink Pilot Time Slot,下行导频时隙)、GP(Guard Period,保护间隔)和UpPTS(Uplink Pilot Time Slot,上行导频时隙)。另外,TD-LTE的子帧上下行比例可依据网络上下行业务的实际需求进行灵活配置,如表1所示:TD-LTE与FDD-LTE在帧结构上的不同是导致两者存在其他差异的根源,这使得TD-LTE和FDD-LTE在同步信号、参考信号和信道设计方面需分别考虑。TD-LTE与FDD-LTE技术综合对比如表2所示。采用FDD模式的移动系统与采用TDD模式的移动系统相比,具有以下优缺点:(1)FDD必须使用成对的收发频率。在支持对称业务时能充分利用上下行的频谱,但在进行非对称的数据交换业务时,频谱的利用率则大为降低,约为对称业务时的60%。而TDD则不需要成对的频率,通信网络可根据实际情况灵活地变换信道上下行的切换点,有效地提高了系统传输不对称业务时的频谱利用率。(2)采用FDD模式的系统的最高移动速度可达表1 TD-LTE帧结构[5]配置序号上下行切换周期/ms子帧号012345678905DSUUUDSUUU15DSUUDDSUUD25DSUDDDSUDD310DSUUUDDDDD410DSUUDDDDDD510DSUDDDDDDD65DSUUUDSUUD 注:表1中“D”表示下行子帧,“U”表示上行子帧,“S”表示特殊子帧。频率频率正交频分复用(OFDM)多载波调制技术节省带宽资源传统频分复用(FDM)多载波调制技术图1 FDM和OFDM多载波调制技术[3]技术创新472013年第11期500km/h,而采用TDD模式的系统的最高移动速度只有120km/h。两者相比,TDD系统稍逊一筹。(3)采用TDD模式工作的系统,上下行工作于同一频率,其电波传输的一致性使之很适于运用智能天线技术,通过智能天线具有的自适应波束赋形,可有效减少多径干扰,提高设备的可靠性。而收、发采用一定频段间隔的FDD系统则难以采用上述技术。同时,智能天线技术要求采用多个小功率的线性功率放大器代替单一的大功率线性放大器,其价格远低于单一大功率线性放大器。据测算,TDD系统的基站设备成本比FDD系统的基站成本低20%~50%。(4)在抗干扰方面,使用FDD可消除邻近蜂窝区基站和本区基站之间的干扰。但仍存在邻区基站对本区移动机的干扰及邻区移动机对本区基站的干扰。而使用TDD则能引起邻区基站对本区基站、邻区基站对本区移动机、邻区移动机对本区基站及邻区移动机对本区移动机的四种干扰。综合比较两者,可见FDD系统的抗干扰性能要好于TDD系统。但随着新技术的不断出现,TDD系统的抗干扰能力一定会有大幅度的提高。4 FDD-LTE与TD-LTE融合发展当前,移动网络流量正迅速增长,预计每年增幅约为50%。在这样的背景下,LTE已经成为移动通信史上发展最快的技术。截至2013年1月8日,全球已有66个国家部署了145张LTE商用网络,其中FDD-LTE网络有132张,TD-LTE网络有14张。虽然TD-LTE技术相比FDD-LTE起步较晚,但LTE的FDD与TDD双模网络的融合发展将是后期频率缺乏时,移动通信运营商提高网络容量的重要方式。FDD-LTE与TD-LTE两种模式共同组网时,两者的组网结构可分为以下两种:(1)由于FDD-LTE分配的频段较低,在相同条件下低频段覆盖范围较远,建网初期可以将FDD-LTE用于覆盖。在后期容量需求增加、频率资源不足的情况下,可采用TD-LTE的模式进行第二层网的容量建设,这样可以利用较窄的频谱资源,提供LTE的高速数据。(2)也可同时采用FDD-LTE与TD-LTE联合组网,在不同区域使用不同制式的LTE,在两种制式组网的边界注意FDD-LTE与TD-LTE之间的切换问题。切换过程都会被分为4个步骤:测量、上报、判决和执行。接收功率、误比特率和链路距离都能够作为测量依据从而进行理论上的估计和相应的处理。TD-LTE系统的切换是UE辅助的硬切换,它和FDD-LTE硬切换的最大区别在于:在TD-LTE中导频信号是在一个特殊的时隙上进行传输,而FDD-LTE系统中导频信道则占用一整个帧长度,基于导频信道的测量标准对于TD-LTE来说并不是那么精确。所以对于TD-LTE的测量,还需要结合信道质量、UE的位置和导频信号强度来进行。从上文的分析来看,FDD-LTE与TD-LTE基本趋同一致,包括层二、层三结构和关键技术的采用;唯一的差别就是层一的帧结构不一致,虽然单帧长均为10ms。在核心网方面,TD-LTE和LTE-TDD都是采用统一EPS模式,同时支持2G、3G、E3G以及移动WiMAX、Wi-Fi等的接入,是一个综合的核心接入系统。在终端上,情况基本跟无线网相似。终端与表2 TD-LTE与FDD-LTE技术综合对比技术体制TD-LTEFDD-LTE相同的关键技术信道宽带灵活配置1.4M,3M,5M,10M,15M,20M1.4M,3M,5M,10M,15M,20M帧长10ms(半帧5ms,子帧1ms)10ms(子帧1ms)信道编码卷积码,Turbo码卷积码,Turbo码调制方式QPSK,16QAM,64QAMQPSK,16QAM,64QAM功率控制开环结合闭环开环结合闭环MIMO多天线技术支持支持技术差异双工方式TDDFDD子帧上下行配比无线帧中多种子帧上下行配置方式无线帧全部上行或者下行配置HARQ个数与延时随上下行配置方式不同而不同个数与延时固定调度周期随上下行配置方式不同而不同,最小1ms1ms技术创新482013年第11期(上接第44页)无线网直接通信,采用与无线网对等的体系结构,也是三层体系结构,即层一、层二、层三。除了层一存在细节上的差别,其他完全相似。因此,FDD-LTE与TD-LTE系统在移动设备上可以共享一套平台。总而言之,这两种制式在技术上的相同之处达到90%,FDD/TDD双模解决方案的关键是以透明的方式融合FDD和TDD,为用户提供无缝的切换体验。5 结论后期LTE移动通信技术发展中,LTE FDD/TD两种模式共同组网有利于LTE用户的世界漫游服务,以及频谱资源的最大化利用,移动通信运营商在对LTE FDD/TD融合组网时,主要要考虑的还应该是两种模式下的切换技术,注意切换参数的设置,从而给移动用户提供无缝覆盖的强大的数据速率服务。参考文献:[1] 胡宏林,徐景. 3GPP LTE无线链路关键技术[M]. 北陈敏:硕士毕业于中山大学电子系,现任职于广东省电信规划设计院有限公司电信咨询设计院,从事移动通信网络规划设计12年,主要研究方向为无线移动通信规划设计。作者简介京: 电子工业出版社, 2008.[2] 张克平. LTE-B3G/4G移动通信系统无线技术[M]. 北京: 电子工业出版社, 2008.[3] 郑侃,赵慧,王文博. 3G长期演进技术与系统设计[M]. 北京: 电子工业出版社, 2007.[4] 赵训威,林辉,张明,等. 3GPP长期演进(LTE)系统架构与技术规范[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2010.[5] 韩志刚. LTE FDD技术原理与网络规划[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2012.★技术,开展和推动云存储接口标准化和规范化,将有效推动上层业务软件适应底层新型云存储系统。在云存储技术发展的另一方面,存储网络技术和存储介质技术的进步也必将推动云存储的有效规模部署,共同推动云时代的加速发展。参考文献:[1] 房秉毅,张云勇,程莹,等. 云计算国内外发展现状分析[J]. 电信科学, 2010,26(10).[2] 石屹嵘,段勇. 云计算在电信IT领域的应用探讨[J]. 电信科学, 2009,25(9).[3] 石菲. 云时代考验IPDC[J]. 中国信息化, 2013(6).[4] 庞志鹏,陆伟宙. 云计算环境下的资源调度研究[J]. 移动通信, 2011(23): 32-35.[5] 马磊. 云计算在数据中心建设中的应用研究[J]. 广播与电视技术, 2012(11): 76-78.★蒋穗:高级工程师,硕士毕业于北京邮电大学,现就职于中国移动通信集团广东有限公司工程建设中心,负责移动互联、智能管道、数据中心及云计算相关工程建设管理工作。祁杰:高级工程师,硕士毕业于北京邮电大学,现就职于中国移动通信集团广东有限公司工程建设中心,负责数据中心及云计算相关项目建设工作。作者简介