LTE混合組網的工程實現

韓蕾+汪丁鼎+肖清華

【摘 ? ?要】簡要介紹了LTE混合組網的建設原則和思路，對幾個主要建設場景進行了對比分析，并闡述了共BBU組網、共站干擾隔離及基站配套要求。

【關鍵詞】LTE混合組網 ? ?共站建設 ? ?共BBU組網 ? ?干擾隔離

中圖分類號：TN929.53 ? ?文獻標識碼：A ? ?文章編號：1006-1010（2014）-15-0036-05

1 ? 引言

近年來，移動互聯(lián)網得到了快速發(fā)展，移動互聯(lián)網給信息化提供了廣闊的發(fā)展空間。根據近年來移動數據業(yè)務發(fā)展情況和趨勢，未來十年，移動互聯(lián)網數據業(yè)務流量將快速增長，預計每年的數據業(yè)務流量翻倍增長。3G網絡的頻率和容量資源將不能滿足今后的數據業(yè)務需求。為了解決這些問題，3GPP組織制定的LTE標準結合了緊密正交頻分OFDM技術和空分MIMO技術，使得LTE系統(tǒng)頻譜效率得到大幅提升，網絡容量大大增加。中國是一個手機用戶大國，人口密度大，智能手機滲透率高，單位面積內移動互聯(lián)網業(yè)務需求量大，加上這幾年3G的快速發(fā)展，手機用戶的上網習慣已經形成，移動數據業(yè)務高速發(fā)展，大有替代固定互聯(lián)網的趨勢。大量的業(yè)務需求要求運營商應充分考慮移動網絡的容量支持能力。

TD-LTE和LTE FDD在關鍵技術上基本相同，在不同的技術特點上各有優(yōu)劣。LTE頻譜資源取代了2種LTE技術差異，成為LTE網絡規(guī)劃建設的最關鍵問題。就國內分配的LTE頻率來看，LTE FDD頻譜資源較少，主要集中在1.8GHz和2.1GHz頻段。TD-LTE頻譜資源豐富，在1.9GHz、2.1GHz、2.3GHz、2.6GHz頻段上均有分配。TD-LTE的頻率資源優(yōu)勢明顯。

綜合LTE網絡的覆蓋能力，業(yè)務容量能力以及分配的頻率資源，4G采用混合組網，建設一個經濟、合理、高效的4G網絡成為運營商的不二之選。工信部在2014年中發(fā)布LTE混合組網試驗許可，正是順應了LTE發(fā)展的趨勢要求。

2 ? 混合組網的工程建設原則和思路

在LTE混合組網時，TD-LTE和LTE FDD網絡的定位跟它們所處的頻段和覆蓋能力相關。1.8—2.1GHz頻段的TD-LTE和LTE FDD，由于其頻段較低，覆蓋能力較2.6GHz頻段好，可以用于網絡基礎層的覆蓋，滿足城區(qū)、郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等普遍覆蓋需求。2.6GHz頻段的TD-LTE網絡，由于覆蓋能力較弱，連續(xù)無縫覆蓋成本較高，可以作為容量層覆蓋，用于滿足人口密集區(qū)域的數據業(yè)務需求，同時也可能用于滿足數據卡或CPE用戶以及固定寬帶接入業(yè)務。

在LTE混合組網工程建設中，應遵循以下幾個原則：

（1）共用一張核心網。2個LTE網絡的核心網是相同的，共享方式可以減少用戶在跨網絡的切換，保障用戶的良好體驗。從核心網側來看，2個LTE制式的網絡，只是2種技術略有不同的接入網絡，接入同一個核心網是合情合理的選擇。

（2）不管是TD-LTE還是LTE FDD，應根據頻段資源來定位網絡的覆蓋目標和覆蓋要求，不同頻段的LTE網絡各司其責，揚長避短，發(fā)揮各自的特點。

（3）充分利舊，利用現有的2G、3G網絡的基站資源，研究2G、3G、4G共站共天線技術，進行快速的網絡建設，同時也降低網絡建設成本。

（4）要有移動網絡全局觀，對于2G、3G、4G網絡之間的相互關系，要有充分的認識和定位，對于它們之間的切換、互操作要有清晰的規(guī)劃。

（5）對于基站接入的承載網，要滿足基站接入容量的需求，接入傳輸不要成為用戶接入速率的瓶頸。

LTE網絡建設是重中之重。在基站建設方面，為快速推進網絡建設，降低建設難度，節(jié)約建設成本，應理清先后順序，建議遵循以下建設思路：

第1步，利舊2G、3G基站站點資源，利舊天面、塔桅和機房，用1.8—2.1GHz頻段建設LTE基礎覆蓋層。在LTE首期建設中，應利舊已有基站進行快速建設，搭建覆蓋層主要骨架，迅速形成網絡能力。

第2步，利舊改造2G、3G室內分布系統(tǒng)資源，快速引入LTE信源到室內覆蓋系統(tǒng)。對新建的大型樓宇，同步建設綜合室內分布系統(tǒng)。由于LTE整體頻段較高，室外信號穿透能力較弱，LTE室內分布系統(tǒng)的建設必不可少。

第3步，新獲取室外站點資源，補充到利舊站址基礎上搭建LTE網絡?，F有2G、3G基站的密度還不能達到LTE覆蓋站間距的要求，還需要補充一部分新增站址，以加強室外宏覆蓋。

第4步，重點解決深度覆蓋不足的問題，建設small cell，對宏基站的覆蓋空隙進行填補。為降低小區(qū)間干擾，如果頻率資源有富余，建議采用異頻建設。

第5步，根據數據業(yè)務的發(fā)展需求，在分析網絡數據業(yè)務分布密度的基礎上，有針對性地建設LTE容量層，建議采用頻率資源豐富的2.6GHz進行高頻段覆蓋。

3 ? 工程實現

3.1 ?核心網

EPC中的核心網設備由移動性管理設備（MME）、

服務網關（S-GW）、PDN網關（P-GW）以及用于存儲用戶簽約信息的HSS和用于計費和策略控制的單元（PCRF）等組成。LTE混合組網時，TD-LTE和LTE FDD可看作2個不同的無線接入網，接入到同一個核心網中。在EPC看來，2種LTE基站都是一樣的。因此，在混合組網工程中，LTE兩種制式eNodeB都接入同一套EPC的MME和S-GW中。至于手機用戶在2種無線網絡中的駐留，兩網互操作以及負荷均衡等屬于網絡規(guī)劃的內容，在本文中不再展開。

3.2 ?混合組網建設場景

在TD-LTE和LTE FDD混合組網中，基站的建設包括共站建設和非共站建設2種。如圖1所示：endprint

（a）非共站建設

（b）共站建設

圖1 ? ?混合組網建設場景

非共站建設場景中，TD-LTE和LTE FDD基站獨立建設，各自形成信號覆蓋范圍。這個場景下信號覆蓋范圍有重疊交叉，也有互補。共站建設場景中，TD-LTE和LTE FDD基站共站址建設，形成基本重疊覆蓋的范圍。在實際LTE混合組網中，以上2種情形都同時存在，并且交叉分布著。

在這里，我們主要討論共站建設場景?；旌辖M網共站建設常見的幾種場景有：

（1）TD-LTE、LTE FDD各自獨立天線

建設FDD+TDD的LTE網絡，與已有基站共站或新建站址。當天面具備新增安裝2幅LTE天線的條件時，獨立安裝TD-LTE天線和LTE FDD天線。在安裝形式上，可共用已有塔桅安裝或新建塔桅安裝。在主設備選型上，可以選擇分布式基站設備，也可選擇機柜式設備。

（2）FDD+TDD共天線

建設FDD+TDD LTE網絡時，與已有基站共站或新建FDD+TDD基站。當天面具備新增安裝LTE天線的條件時，在天線選擇上，選用雙頻雙極化定向天線。根據LTE FDD是2T2R還是2T4R天線，配置不同數量的饋纜。在安裝形式上，可共用已有塔桅安裝或新建塔桅安裝。在主設備選型上，可以選擇分布式基站設備，也可選擇機柜式設備。

（3）LTE FDD與其他2G/3G系統(tǒng)共天線，TD-LTE獨立天線

建設FDD+TDD LTE網絡，與已有2G/3G基站共站時，天面具備新增安裝LTE天線的條件時，在天線選擇上，LTE FDD選用雙頻雙極化定向天線，與2G、3G系統(tǒng)共天線，TD-LTE用單頻雙極化定向天線。在安裝形式上，可共用已有塔桅安裝或新建塔桅安裝。在主設備選型上，LTE FDD可以選擇分布式基站設備，也可選擇機柜式設備，TD-LTE選擇分布式基站設備。

（4）2G/3G系統(tǒng)、LTE FDD、TD-LTE三系統(tǒng)共天線

建設FDD+TDD LTE網絡，與已有2G/3G基站共站。當天面不具備新增安裝LTE天線的條件時，在天線選擇上，選用2G、3G/LTE FDD/TD-LTE三頻雙極化定向天線。在安裝形式上，替換原有2G/3G天線，利舊原有塔桅安裝。在主設備選型上，可以選擇分布式基站設備，也可選擇機柜式設備。

4種常見的共站場景應用于不同的場合，各有特點，主要對比如表1所示。

3.3 ?基站設備及天線

在基站設備方面，不管是TD-LTE還是LTE FDD，基站設備形態(tài)基本相同，目前主流是BBU+RRU基站，還有宏基站和微基站等類型，LTE FDD和TD-LTE同廠家共BBU已經實現。

在天線方面，目前2天線的TD-LTE和LTE FDD已經實現共天線。8天線的TD-LTE不支持同LTE FDD的共天線。因此，當需要使用8天線時，共站的LTE站點，需要多一個天線安裝位置。常見的單頻和多頻段TD-LTE、LTE FDD天線主要情況如表2所示。

3.4 ?共BBU組網

在LTE混合組網中，2種LTE制式基站共站建設的情形，可以采用雙模BBU的方式，TD-LTE和LTE FDD的RRU共同接入到一個BBU。共BBU組網可以減少BBU的數量，節(jié)省傳輸端口數和BBU的配套需求。

共BBU組網如圖2所示，2種RRU接入到一個BBU上。與RRU相連的天線可以是2種制式合用的雙頻天線，也可以是獨立使用的單頻天線。共BBU組網在業(yè)界已有商用的網絡，目前大部分設備商已經支持雙模BBU，但是BBU內部，2種LTE之間的協(xié)調、切換以及策略，各個廠家有所不同。隨著技術的進一步成熟，2種LTE技術的融合度越來越高，雙模BBU的功能將更加完善。

3.5 ?共站的干擾隔離

LTE基站共站建設中，需要考慮基站與其他通信系統(tǒng)的干擾問題。在分析LTE系統(tǒng)與其他移動通信系統(tǒng)的干擾時，一般從雜散、阻塞和互調3方面進行分析。根據基站的設備指標，依據干擾計算公式，LTE與其它移動通信系統(tǒng)之間的隔離度取值和隔離距離如表3所示。

從表3可以看到，LTE系統(tǒng)與其他系統(tǒng)共站時的干擾隔離距離并不大。當LTE FDD與TD-LTE共站，兩者采用獨立的天線時，兩系統(tǒng)間應滿足表3中要求的隔離距離;當兩者采用共天線時，天線內部的隔離措施保證了兩系統(tǒng)間的隔離要求，因此，不用再額外考慮它們之間的隔離。

在進行干擾隔離處理時，一般情況下可通過合理設計天線的方向、垂直和水平安裝位置，確保與干擾系統(tǒng)達到必要的隔離度來達到該目的。合理利用樓頂建筑物的阻擋也能增強天線間的隔離。多系統(tǒng)共站時，盡量以垂直隔離作為系統(tǒng)間的隔離方式。增加天線間的耦合損失是最經濟有效的隔離方法，通過適當的布置，天線間的最小耦合損失可以從30dB提高到50—60dB而不犧牲基站位置設置的靈活性。該方法簡單可行，無需額外增加成本。若天線隔離仍不能滿足要求，可采取以下措施：

（1）在接收機和/或發(fā)射機上加裝高性能的濾波器，隔離帶外部分;

（2）重新選擇適當的基站站址，避免與干擾系統(tǒng)共址;

（3）設置適當的頻率保護帶，需要犧牲一定的頻率資源;

（4）與干擾者協(xié)調，要求其降低發(fā)射功率，減輕干擾;

（5）在天線之間加裝隔離物體，如金屬板材等。

3.6 ?配套要求

對于LTE混合組網的基站配套，以共用為原則，配置滿足2套系統(tǒng)的要求。

在機房方面，主要考慮空間的使用。在LTE時代，基站的主要形式從以往的機架式宏基站轉化為BBU+RRU方式的分布式基站。其中BBU放在基站機房內，RRU距天線就近安裝。因此，在機房內，主要解決BBU的安裝問題。從以往的工程看，站房內安裝BBU，一般沒有問題，綜合架內安裝和掛墻安裝的方式都可以。endprint

在電源方面，主要需要考慮共站多套基站系統(tǒng)足夠功率的供電和足夠的后備電池容量。對于機房內部，主要解決BBU的供電問題，同以往2G、3G基站電源的配置方法相同。對于RRU的供電，結合設備需求和供電穩(wěn)定性，采用直流或交流供電，配以一體化電源或UPS設備。關于電源容量的計算可參考《通信電源設備安裝工程設計規(guī)范》（YD/T 5040-2005）。

在塔桅方面，主要考慮滿足2套系統(tǒng)天線的安裝，不管是共天線還是獨立天線，其建設安裝要求與以往2G、3G基站類似。

4 ? 結束語

當前移動互聯(lián)網已經處在一個快速發(fā)展期，用戶規(guī)模和業(yè)務流量越來越大。3G逐步向4G過渡。LTE混合組網將成為4G建設的主要模式。在混合組網中，如何組網、工程中如何落地實施是各大運營商關心的問題。LTE混合組網中的建設原則以及工程中的共址共站、共BBU、共天線等是工程中的重點關注點。LTE混合組網、基站共站建設能充分降低建站難度、節(jié)省工程投資、加快工程進度，應在4G網絡建設中加以推廣應用。

參考文獻：

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[2] 汪丁鼎，朱東照，肖清華. TD-LTE和LTE FDD混合組網實施策略[J]. 移動通信， 2013（21）： 22-26.

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[5] 3GPP TS 36.211 V10.7.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）， Physical channels and modulation[S]. 2013.

作者簡介

韓蕾：碩士畢業(yè)于浙江大學，現任職于中國聯(lián)合網絡通信有限公司浙江省分公司，一直從事移動通信網絡的規(guī)劃、建設和維護管理工作，對移動通信網絡的規(guī)劃、工程建設和維護有深入的研究，發(fā)表多篇相關論文。

汪丁鼎：高級工程師，碩士畢業(yè)于北京郵電大學，從事移動通信網絡規(guī)劃設計和優(yōu)化工作多年，主要研究方向為3G/4G無線網絡規(guī)劃設計和優(yōu)化。發(fā)表論文多篇，出版移動通信無線網規(guī)劃設計專著多本。

肖清華：教授級高級工程師，博士畢業(yè)于浙江大學，一直從事移動通信網絡規(guī)劃設計和優(yōu)化工作，主要研究方向為移動通信網絡的規(guī)劃與設計技術，發(fā)表論文40多篇，出版專著及申請專利5項。endprint