TD—LTE關鍵技術與網(wǎng)絡規(guī)劃策略

摘要：OFDM和MIMO是TD-LTE運用的關鍵技術，與傳統(tǒng)的2G/3G相比較，其在物理層空口傳輸上有著本質(zhì)的改變，所以TD-LTE的網(wǎng)絡規(guī)劃策略也與其有著較大的區(qū)別。本文主要從TD-LTE的業(yè)務背景入手，重點對TD-LTE三項關鍵技術進行了分析闡述，并有針對性的提出了TD-LTE網(wǎng)絡規(guī)劃策略，希望給行業(yè)相關人士一定的參考和借鑒。

關鍵詞：TD-LTE；關鍵技術；網(wǎng)絡；規(guī)劃

1.引言

TD-LTE又稱為分時長期演進，一方面對TD-SCDMA的兼容性和相關的技術特性予以充分的保留，另一方面又增強和改進了TD-SCDMA技術，尤其是關鍵的物理層接入技術，因此TD-SCDMA高度對TD-LTE的網(wǎng)絡規(guī)劃產(chǎn)生直接的影響。

2.TD-LTE業(yè)務發(fā)展的背景

最近幾年以來，移動數(shù)據(jù)業(yè)務出現(xiàn)井噴式增長，離不開3G網(wǎng)絡的規(guī)模化應用。當前，各大運營商進行業(yè)務發(fā)展的主要內(nèi)容就是移動數(shù)據(jù)業(yè)務，其興起和蓬勃發(fā)展還帶來了新的運用方式和廣闊的市場前景。而導致3G業(yè)務承載壓力和網(wǎng)絡容量大大提升的主要原因就是移動視頻、移動互聯(lián)網(wǎng)以及大容量文件傳輸?shù)雀邘挊I(yè)務的實現(xiàn)。具體來說，當前用戶對移動業(yè)務主要有下面幾個方面的新需求：

2.1滿足移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務發(fā)展的需要

雖然話音通信依然是2G/3G網(wǎng)絡的主要業(yè)務，并兼于支持高速移動網(wǎng)絡。然而隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動網(wǎng)絡不斷的進行融合，移動互聯(lián)網(wǎng)上被移植了許多互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務，且其具有隨時隨地接入的優(yōu)勢，被人們廣泛應用。因此，有效提升移動數(shù)據(jù)的傳輸速率將成為為各大運營商亟待解決的重要問題之一。

2.2滿足視頻類業(yè)務的需要

作為3G網(wǎng)絡的主要業(yè)務特征之一，移動視頻在未來的數(shù)據(jù)業(yè)務中將會有著更大的發(fā)展空間，其能夠占據(jù)網(wǎng)絡總流量的三成，躍居第二。因視頻類業(yè)務對帶寬有著非常高的要求，而當前3G網(wǎng)絡尚無法完全滿足其對帶寬的這一高要求，因此為了給視頻業(yè)務提供更多的支持，有效提高網(wǎng)絡帶寬以及數(shù)據(jù)的傳輸速率成為各大運營商重點關注的問題。

2.3交互性業(yè)務需求

就當前而言，在各類移動增值業(yè)務中，休閑娛樂類業(yè)務顯然成為交互性業(yè)務的重要組成部分，然而因受到傳輸速率的限制，導致移動辦公等業(yè)務無法得到有效的推廣。隨著網(wǎng)絡技術以及業(yè)務層面的進一步發(fā)展，只有大力提高網(wǎng)絡速率，才能對移動辦公、大容量的文件傳輸、與生活緊密相連的移動支付、導航、醫(yī)療等業(yè)務的開展提供強有力的技術支撐。

2.4物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展

眾所周知，物聯(lián)網(wǎng)能夠有效實現(xiàn)物與物以及人與物之間的通信，使得信息成為社會發(fā)展的重要因素，因此物聯(lián)網(wǎng)也被看作信息社會的第三次大變革，其主要是其互聯(lián)網(wǎng)為前提，對無線數(shù)據(jù)通信以及RFID技術進行了科學應用，給網(wǎng)絡的發(fā)展及應用提出了更高的要求，進一步促進了新生代寬帶無線接入技術的發(fā)展和廣泛應用。隨著無線寬帶接入技術的迅猛發(fā)展給移動通信技術帶來了新的挑戰(zhàn)與機遇，為了能夠在激烈的市場競爭中贏得一席之地，3G PPR8相繼推出了以OFDM接入為核心的技術，并用來支持20MHz系統(tǒng)帶寬以及LTE技術。具體說來，LTE技術具有以下幾點需求目標：進一步提高了小區(qū)邊緣數(shù)據(jù)的傳輸速率；較高的頻譜利用率以及數(shù)據(jù)傳輸率；無線接入網(wǎng)絡延時不超過10ms；支持不同系統(tǒng)的系統(tǒng)工作、可變帶寬以及增強的IMS和核心網(wǎng)；有效降低CAPEX和OPEX以及R6UTRA空口和網(wǎng)絡架構演進的造價；終端和系統(tǒng)具有科學的造價和功耗；可支持多種業(yè)務類型尤其是VoIP等。

3.TD-LTE三項關鍵技術

3.1 OFDM技術

OFDM技術又稱為正交頻分復用技術，是TD-LTE與TD-SCDMA相區(qū)別的最為關鍵的技術，TD-LTE在上行性鏈路具有不同特征的基礎上，采用了基于OFDM的二種不同的多址技術。在上行，因其終端發(fā)射功率受到一定的限制，其多采用SC-FDMA多址技術，對于下行則多采用頻譜效率較高的OFDMA多址技術，也就是正交頻分多址技術。此外，根據(jù)OFDM可將其劃分為不同的多個子載波，并在子載波的基礎上對頻率資源進行相應的分配，以此來對不同內(nèi)容的信息加以承載。具體而言，15kHz的子載波帶寬是TD-LTE應用的主要形式，并根據(jù)子載波數(shù)目的差異，分別可對1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15和20MHz等多種系統(tǒng)帶寬給予一定的支持。與CDMA（TD-SCDMA運用的技術）訪問技術相比，TD-LTE的OFDM主要有下面幾個特征：

第一，較高的頻譜利用率。以信道相互正交的方式，OFDM技術能夠促使各子信道相互重疊，進一步提升了頻譜的利用效率。

第二，TD-LTE系統(tǒng)能夠達到最優(yōu)比特率離不開動態(tài)子信道分配技術的有效發(fā)展及應用。依據(jù)信息論中的“注水定理”，OFDM技術將對各自信道的信息進行逐一分配，即低劣信道無法承載業(yè)務，較差的子信道承載業(yè)務較少、優(yōu)秀的子信道承載業(yè)務較多的原則。

除此之外，應用OFDM技術，TD-LTE還具有抗多徑衰落較強、帶寬擴展性更好、超高速調(diào)度更容易等技術上的優(yōu)勢。

3.2 MIMO技術

MIMO技術又被稱為多輸入多輸出，如果在其無線通信系統(tǒng)收發(fā)的兩旁能夠相應配置多個天線，那么在不增加帶寬的情況下，即可大大提升頻譜利用效率以及通信系統(tǒng)的容量。依據(jù)天線部署情況以及實際應用不同，TD-LTE可運用不同的MIMO實現(xiàn)方案，比如空間復用、發(fā)射分集以及波束賦形等方式，從而使其能夠在不同的自然環(huán)境中都能夠達到性能上最優(yōu)值。就目前而言，LTE R10版本最多可以實現(xiàn)發(fā)送八副天線，其空間最大可復用八個數(shù)據(jù)流并可將其同時予以傳送。此外，在上行中運用MIMO技術，最多可以支持四副天線的發(fā)送，其空間最大能夠復用四個數(shù)據(jù)流。

3.3超高速調(diào)度技術

在TD-LTE中，PRB也就是物理資源塊概念是由十二個連續(xù)的子載波構成的，占用一個時隙，并在這個前提下實現(xiàn)快速調(diào)度，從而使得資源得以有效利用。在TD-LTE中，1ms是進行數(shù)據(jù)處理的基本時間單位，也就是一個子幀的時間長度。在對數(shù)據(jù)進行傳輸時，需要將上行、下行頻域的物理資源組成有效的PRB，并依據(jù)信道改變的具體情況，予以快速調(diào)度，使得用戶能夠分到最優(yōu)質(zhì)的物理資源。此外，還可有效利用AMC即自適應編碼調(diào)制技術實現(xiàn)物理資源的合理選擇和最佳利用。這樣一來，整個系統(tǒng)內(nèi)的資源都可以有效的實現(xiàn)優(yōu)化和配置，從而大大提升了整個系統(tǒng)的性能。

4.TD-LTE網(wǎng)絡規(guī)劃與應用

4.1 TD-LTE覆蓋范圍研究

資料表明，在對TD-LTE網(wǎng)絡結構及關鍵技術進行研究的基礎上，并通過為對應網(wǎng)絡參數(shù)進行調(diào)整，可以有效實現(xiàn)兩種制式的基站覆蓋半徑的實地測試。數(shù)據(jù)顯示因其編碼、調(diào)試等無線技術以及路徑損耗、頻段等存在一定的差異使得TD-LTE覆蓋半徑要比TD-SCDMA明顯要小很多。具體來說，如果635m是進行TD-SCDMA實測的室外覆蓋半徑，那么對TD-LTE進行實測的室外覆蓋半徑只有433m。就室內(nèi)覆蓋來說，如果8-12m為TD-SCDMA相對應的覆蓋半徑，那么TD-LTE的覆蓋半徑只有6-10m。

4.2 TD-LTE網(wǎng)絡規(guī)劃的具體應用

依據(jù)上文對TD-LTE覆蓋能力實測的研究結果可以看出，要想使得TD-SCDMA能夠達GSM的覆蓋效果，估計需要2G宏基站數(shù)量的1.5倍，而對于TD-LTE來說則需要2G宏基站數(shù)量的兩倍左右。就當前而言，針對TD-SCDMA的覆蓋規(guī)劃，其建筑密集的城區(qū)的業(yè)務半徑為310m，而TD-LTE基本可以覆蓋整個TD-SCDMA的基站。具體來說TD-LTE的網(wǎng)絡規(guī)劃主要體現(xiàn)在以下幾點：為了實現(xiàn)對現(xiàn)有資源的最大利用率，著力提升現(xiàn)有基站對物力資源的利用率，在建筑物以及用戶較為密集的城區(qū)，TD-SCDMA和TD-LTE選擇基站的地址時都可以運用共站方式，在市區(qū)，TD-LTE平均覆蓋范圍為350-420m；在農(nóng)村或者用戶稀疏地段，則可通過TD-SCDMA實現(xiàn)網(wǎng)絡規(guī)劃的有效不是，大大提升TD-LTE的覆蓋半徑。

5.結語

總而言之，TD-LTE作為準4G技術，其將高速率、大容量的數(shù)據(jù)傳輸作為重要目標，網(wǎng)絡結構以及關鍵技術與2G/3G相比都有著較大的改變。就目前而言，尤其是在2G/3G將會長期共存的情勢下，混合組網(wǎng)成為滿足不同業(yè)務需求的理想策略，LTE在高速率數(shù)據(jù)業(yè)務上對2G/3G網(wǎng)絡進行了有效的補充。隨著經(jīng)濟及科技的不斷發(fā)展，LTE網(wǎng)絡的規(guī)劃策略也將會進一步的細化。

參考文獻：

[1]高旭東.中國移動TD-LTE發(fā)展戰(zhàn)略思考[J].移動通信.2012（07）

[2]傅海，黃旭陽，林棟.TD-LTE智能天線小型化應用研究[J].電信工程技術與標準化.2012（07）

[3]魏克軍，徐霞艷.基于TD-LTE系統(tǒng)的自適應調(diào)度技術研究[J].電信網(wǎng)技術.2011（07）