TD-LTE F频段和D频段组网对比分析研究

王浩年+刘冰婷

【摘要】 在TD-LTE组网频率选择上，D频段（2.6GHz）和F频段（1.9GHz），有着不同的特点，两者在频率干扰、网络部署以及容量扩展等方面都有各自的优劣势。本文将从F/D频段的频谱特性、覆盖性能、容量扩展、网络性能、用户体验、组网优劣等方面来对F频段和D频段组网性能进行对比分析。

【关键词】 LTE F频段 D频段

一、概述

根据无线通信向宽带化方向发展的趋势，2005年开始，国际标准化组织3GPP启动LTE（Long…Term…Evolution）项目，研究3G之后长期演进的新一代移动通信技术。LTE包括FDD和TDD…两种模式，其中的TDD…模式即为TD-LTE。

TD-LTE室外可用的频率资源有F频段（1880-1900MHz）和D频段（2570-2620MHz），TD-LTE建网初期，在充分利用异频组网以降低干扰的同时，又不影响两个频段未来的使用和网络构建，成为早期构建TD-LTE网络的关键。

二、频谱特性

2.1 TD-LTE频率范围

目前中国移动TD-LTE可用的频段如下：

2.2 D频段和F频段路损比较

网络规划常用的室外宏蜂窝模型为：COST…231-Hata、Okumura-Hata、SPM（Standard…Propogation…model）传播模型等。

为定性的分析D频段和F频段之间的频谱差，以COST… 231-Hata模型进行分析，COST231-Hata模型一般形式如下：

式中：

K1…：常数偏移（dB）

d：发射天线和接收天线之间的距离（m）

K2：与距离有关的衰落系数

Heff：发射天线高度（m）

K3：与发射天线高度有关的衰减系数

K4：与衍射损耗有关的衰落系数

Diff_loss：阻隔路径上的衍射造成的损耗（dB）

K5：与发射天线高度和距离都相关的衰落系数

hm：接收天线高度（m）

Clutte_offset：地形损耗（dB）

对于TD-LTE系统，在选取常规参数下，参照TDSCDMA系统2G频段模型，通用模型公式可以简化为：

Pathloss（dB）=46.3+33.9log（f）-13.82log（Hb）-a（Hm）+（44.9-6.55log（Hb））log（d）+Cm

其中，f表示系统的工作载频（单位MHz），Hb为基站高度（单位m），Hm为UE天线修正因子（dB），d为UE与eNB之间的距离（单位km），Cm为城市修正因子。

从上面公式可以计算出，当采用D频段时，路径损耗要比F频段高出4.62dB。另外，TD-LTE在D频段时，穿透能力较F频段高0.5dB左右。

三、覆盖性能

相比2.6GHz的D频段，F频段处在TDD频谱的最低位置，比前者低了近800MHz，用来进行室外宏峰窝连续覆盖，具有天然优势。通过计算可知，采用F频段的单站覆盖面积将达到D频段的1.8倍，这也意味着采用D频段无疑要比F频段占用更多的站址资源。对室外多场景测试结果也印证了上述理论。

3.4测试结论

1、无论在何种场景F频段场强一般比D频段强大约4～6dB。2、F频段覆盖明显比D频段要好，F频段适合做广覆盖。3、F频段频率资源有限，只有大约20Mhz带宽可以使用，但D频段在我国比较干净，有大约190M，频率资源丰富，可作为大容量深度覆盖使用。4、在一般区域和开阔区域适宜用F频段进行大面積覆盖，从而可以减少基站数量，降低投资，同时获得较好的覆盖效果。5、在密集城区，对于站点建设较难的敏感区域也可以使用F频加D频的组网模式。通过在敏感区域外围建设站点，通过F频覆盖敏感区域。

四、容量扩展

D频段扩展性强，拥有190MHz频谱资源可以容易实现载频扩容。F频段目前仅20M频谱可用，由于频段限制，无法在原有频段上进行第二载波扩容，只能使用单频点组网，在小区边缘重叠区域，性能下降严重。随着网络后续发展，势必要采用新建D频段作为第二载波进行扩容，即需要F+D频段混合组网。

结合中长期发展需要，综合考虑未来的容量建设便捷性（第二载波），在密集市区和市区上D频段有较大优势，因此在网络建设初期，建议大城市的密集城区，F频段和D频段要同步规划，考虑F+D混合组网的方式。在郊区和农村可以采用F频段新建或升级，以满足覆盖的需求。

五、网络性能

D频段容易实现独立组网，多载频扩容方便，软件升级即可支持，减少了网络的复杂度。D频段资源丰富，可以采用异频组网，使得网络规划难度大大降低，也降低了工程建设的难度，可以实现独立优化，从而打造优异高品质的网络。虽然F频段升级可以在初期实现快速网络部署，对于升级方案，TD-SCDMA和TD-LTE两张网无法同时达到性能最优，无法展开独立网络优化，会造成性能损失最高达到20%～40%，如果采用F频段新建的方式，也可提升网络质量。

六、用户体验

在之前移动进行的外场测试研究发现，4G系统的用户体验在很大的程度上取决于系统的信噪比（SINR）而不是3G系统中的信号强度（RSRP）。所以仅仅去提高系统的信号强度并不能使用户体验有大幅度提升，相反的，信噪比的提升可以带来更好的用户体验。而信噪比会受到系统间干扰、外部干扰等一系列因素的影响。而D频段因为自身频段带宽较F频段大，可用的频率资源十分宽裕，所以可以通过双倍增强时隙等技术，能够提供更好的用户体验。此外在F频段中，当3G系统和4G系统共享无线射频设备时，会导致无线射频阻塞特征恶化，导致干扰增强，产生更多的噪声，导致网络性能下降，用户体验也随之下降。

七、组网优劣

基于F频段和D频段各自的特点，从多个角度，分析得出F频段、D频段的优劣势及建议部署场景如下表所示。

结语：本文综合分析D频段和F频段的相关性能，并分析了各自优劣势。虽然D频段与F频段有着各自的性能优势，但在现阶段，充分利用F+D多频段混合组网已经是TD-LTE发展的必然趋势。因为频率资源相对紧张，一直都无法满足移动通信网络建设的需求。只有灵活的进行F+D频段网络部署，分阶段的进行F+D频段混合组网才能让现有资源得到充分利用。

参 考 文 献

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