中國(guó)電信LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展模式的研究課題

1、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)部 產(chǎn)品應(yīng)用室 中國(guó)電信LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展模式的研究課題 中國(guó)電信LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展模式的研究課題公司：京信通信系統(tǒng)（中國(guó)）有限公司部門(mén)：無(wú)優(yōu)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)部 產(chǎn)品應(yīng)用室編制人員：丁洋日期：2013年01月無(wú)線優(yōu)化產(chǎn)品事業(yè)部 11課題研究任務(wù)安排表課題編號(hào)課題名稱課題級(jí)別課題屬性網(wǎng)絡(luò)制式課題來(lái)源中國(guó)LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展模式的研究LTE理論指導(dǎo)工作目標(biāo)探尋電信LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展模式工作內(nèi)容描述電信LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展模式的前瞻性研究關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)注意事項(xiàng)執(zhí)行人員無(wú)優(yōu)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)部配合/指導(dǎo)人員丁洋 評(píng)審人員時(shí)間2013年1月工作內(nèi)容電信LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展模式的前瞻性研究最終交付物文檔文檔文檔提交及審核記錄情況文檔名稱日期內(nèi)容備注目

2、 錄1.0 引言32.0 電信LTE制式選擇及關(guān)鍵技術(shù)32.1 電信LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展模式32.1.1UMB32.1.2LTE32.1.3TD-LTE與FDD-LTE對(duì)比42.1.4中國(guó)電信LTE發(fā)展選擇52.1.5TD-LTE和FDD-LTE混合組網(wǎng)的覆蓋方式72.2 LTE關(guān)鍵技術(shù)72.2.1正交頻分復(fù)用OFDM72.2.2多天線技術(shù)MIMO83.0 電信LTE室分建設(shè)83.1 原有室分系統(tǒng)改造93.2 LTE新建方案103.3 電信LTE室分改造分析114.0 結(jié)論11中國(guó)電信LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展模式的研究課題1.0 引言隨著全球手機(jī)用戶對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求的持續(xù)增長(zhǎng)，LTE網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)不斷鋪開(kāi)，

3、截止2012年11月底，全球LTE用戶已突破5500萬(wàn)。而此時(shí)，中國(guó)自09年頒發(fā)3G牌照以來(lái)，國(guó)內(nèi)用戶經(jīng)過(guò)了4年的3G業(yè)務(wù)體驗(yàn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)視頻、手機(jī)下載、微信語(yǔ)音等高速下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求不斷增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)3G網(wǎng)絡(luò)的下行速率已不能滿足日益增長(zhǎng)的用戶需求。迫于全球范圍內(nèi)LTE網(wǎng)絡(luò)的快速展開(kāi)和高速的商用化進(jìn)程，以及國(guó)內(nèi)用戶對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)日益增長(zhǎng)的壓力，工信部明確表態(tài)，將在2013年底，發(fā)放TD-LTE牌照。至此，移動(dòng)、聯(lián)通、電信，三家運(yùn)營(yíng)商的LTE網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的角逐就此展開(kāi)。2.0 電信LTE制式選擇及關(guān)鍵技術(shù)2.1 電信LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展模式2.1.1 UMB電信采用的3G標(biāo)準(zhǔn)為CDMA2000，其演進(jìn)升級(jí)版本為UM

4、B，在20MHz帶寬中，可實(shí)現(xiàn)下行方向最大288Mbps、上行方向最大75Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。最近幾年，全球CDMA投資日趨下降，并且這些CDMA運(yùn)營(yíng)商大都明確將選擇LTE建設(shè)后3G網(wǎng)絡(luò)，作為CDMA技術(shù)在后3G時(shí)代的演進(jìn)技術(shù)，UMB到目前為止并沒(méi)有得到運(yùn)營(yíng)商青睞，還未有一家大型運(yùn)營(yíng)商宣布采用和測(cè)試。另外，在設(shè)備商一環(huán)上，UMB技術(shù)也未得到太多支持。失去了強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)鏈的支持，此前力推UMB的高通只好放棄UMB的研發(fā)，轉(zhuǎn)而投向LTE的開(kāi)發(fā)。而中國(guó)電信也失去了將現(xiàn)有3G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)演進(jìn)的機(jī)會(huì)。2.1.2 LTEUMB在4G陣營(yíng)中敗陣后，目前全球大部分運(yùn)營(yíng)商已轉(zhuǎn)投LTE作為自己的3G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)方案。L

5、TE(Long Term Evolution)項(xiàng)目是3G的演進(jìn)，它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO作為其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。 3GPP LTE項(xiàng)目的主要性能目標(biāo)包括：Ø 在20MHz頻譜帶寬能夠提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小區(qū)邊緣用戶的性能；Ø 提高小區(qū)容量；降低系統(tǒng)延遲，用戶平面內(nèi)部單向傳輸時(shí)延低于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時(shí)間低于50ms，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時(shí)間小于100ms；支持100Km半徑的小區(qū)覆蓋；Ø 能夠?yàn)?50Km/h高速移動(dòng)用戶提供>100kbps的接入服務(wù)；

6、16; 支持成對(duì)或非成對(duì)頻譜，并可靈活配置1.25 MHz到20MHz多種帶寬。LTE按照雙工方式可分為時(shí)分雙工（TDD）以及頻分雙工（FDD）兩種。² TD-LTE是中國(guó)的自主LTE標(biāo)準(zhǔn)，主要由大唐公司提出，是TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)。其主要特點(diǎn)是盡可能繼承TD-SCDMA的系統(tǒng)特點(diǎn)，例如相同的子信道帶寬、信道結(jié)構(gòu)，Space、Time、Code多域復(fù)用等，在此基礎(chǔ)上通過(guò)多載波的方式擴(kuò)展數(shù)據(jù)速率，滿足LTE的需求。2.1.3 TD-LTE與FDD-LTE對(duì)比Ø TD-LTE與FDD-LTE商用進(jìn)程對(duì)比由于無(wú)線技術(shù)的差異、使用頻段的不同以及各個(gè)廠家的利益等因素，F(xiàn)DD-L

7、TE的標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展都領(lǐng)先于TDD-LTE。TDDFDD發(fā)展現(xiàn)狀2009年開(kāi)展TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)研究和驗(yàn)證；2010年技術(shù)試驗(yàn)；2011年在6城市進(jìn)行TD-LTE規(guī)模試驗(yàn)；2012年進(jìn)入開(kāi)始面向商用的設(shè)備測(cè)試和驗(yàn)證。2010年推出商用產(chǎn)品；2012年全球已有51個(gè)國(guó)家和地區(qū)的113張LTE商用網(wǎng)絡(luò),韓國(guó)完成世界上第一個(gè)完整的LTE服務(wù)的全國(guó)性網(wǎng)絡(luò)。商用成熟度截至2012年底，全球?qū)⑼度脒\(yùn)營(yíng)的120張LTE商用網(wǎng)絡(luò)中，TD-LTE和混合LTE制式的網(wǎng)絡(luò)占比不到2%；TD- LTE在芯片、終端和運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)上落后于成熟產(chǎn)業(yè)鏈的FDD-LTEØ TD-LTE與FDD-LTE優(yōu)勢(shì)技術(shù)對(duì)比TD

8、DFDD頻率利用能夠靈活配置頻率，使用FDD系統(tǒng)不易使用的零散頻段；但是為了避免與其他無(wú)線系之間的干擾，TDD需要預(yù)留較大的保護(hù)帶，影響了整體頻譜利用效率必須采用成對(duì)的頻率，即在每2x5MHz的帶寬內(nèi)提供第三代業(yè)務(wù)；該方式在支持對(duì)稱業(yè)務(wù)時(shí)，能充分利用上下行的頻譜非對(duì)稱業(yè)務(wù)支撐可以通過(guò)調(diào)整上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)，提高下行時(shí)隙比例，能夠很好的支持非對(duì)稱業(yè)務(wù)非對(duì)稱的分組交換(互聯(lián)網(wǎng))工作時(shí)，頻譜利用率大大降低數(shù)據(jù)發(fā)送速率由于TDD方式的時(shí)間資源分別分給了上行和下行，因此TDD方式的發(fā)射時(shí)間大約只有FDD的一半，如果TDD要發(fā)送和FDD同樣多的數(shù)據(jù)，就要增大TDD的發(fā)送功率；同功率情況下，單位時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)DD

9、發(fā)送數(shù)據(jù)量多于TDD基站覆蓋范圍TDD系統(tǒng)上行受限，因此TDD基站的覆蓋范圍明顯小于FDD基站系統(tǒng)抗干擾TDD系統(tǒng)收發(fā)信道同頻，無(wú)法進(jìn)行干擾隔離，系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間存在干擾采用成對(duì)頻率，具有較寬的保護(hù)間隔，對(duì)干擾隔離優(yōu)于TDD根據(jù)對(duì)比可明顯看出，TD-LTE在頻譜利用率及非對(duì)稱業(yè)務(wù)的支撐上，要優(yōu)于FDD-LTE制式；而FDD-LTE在覆蓋效果、數(shù)據(jù)發(fā)送速率、及系統(tǒng)抗干擾上要優(yōu)于TD-LTE。TD-LTE的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)零散頻段的利用，對(duì)于頻率資源稀缺的國(guó)家及地區(qū)具有應(yīng)用優(yōu)勢(shì)；而FDD-LTE具有覆蓋效果好、商用進(jìn)程快、產(chǎn)業(yè)鏈成熟等優(yōu)點(diǎn)，相比TD-LTE更具優(yōu)勢(shì)。2.1.4 中國(guó)電信LTE發(fā)展選擇雖然F

10、DD-LTE相比TD-LTE更具技術(shù)及商業(yè)優(yōu)勢(shì)，但是可以預(yù)見(jiàn)中國(guó)電信將來(lái)的LTE發(fā)展模式，會(huì)選擇TD-LTE作為主流發(fā)展制式。其有以下幾個(gè)原因：Ø 中國(guó)LTE發(fā)展的需要TD-LTE作為中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LTE標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家對(duì)其投入了大量的資金研發(fā)，TD-LTE肩負(fù)著重大的產(chǎn)業(yè)化以及國(guó)際化的責(zé)任。在全球LTE網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的大環(huán)境下，中國(guó)需要強(qiáng)有力的運(yùn)營(yíng)商去支撐中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TD-LTE繼續(xù)發(fā)展。Ø 國(guó)家對(duì)TD-LTE的扶持10月14日在2012年世界電信展上，工信部無(wú)線電管理局副局長(zhǎng)謝存對(duì)外表示，中國(guó)已決定將2.5GHz頻段(2500-2690MHz)190MHz頻率全部規(guī)劃

11、為T(mén)D頻譜。加上以前已經(jīng)分配的50MHz(2320-2370MHZ)E頻段，20MHZ（1900-1920MHZ）F頻段，TD-LTE可使用的無(wú)線頻率已經(jīng)達(dá)到260MHz。除去分配給中移動(dòng)的E(2320-2370MHZ)頻段，F(xiàn)（1900-1920MHZ）頻段及可能劃分的D（2570-2620MHZ）頻段，剩下2500-2569MHZ及2621-2690MHZ的頻段，可用于第二張TD-LTE的發(fā)放。目前針對(duì)FDD-LTE制式牌照的方法仍未提上日程，出于對(duì)本國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LTE制式的支持，工信部可采取非對(duì)稱的牌照發(fā)放方式，即TD-LTE牌照發(fā)放在前，F(xiàn)DD-LTE牌照發(fā)放在后，給TD-LTE緩沖時(shí)

12、間來(lái)發(fā)展本國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LTE制式。Ø 競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的壓力中國(guó)聯(lián)通擁有龐大的WCDMA網(wǎng)絡(luò)，可以不升級(jí)到LTE網(wǎng)絡(luò)，僅通過(guò)載波合并以及MIMO技術(shù)，將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)下行速率輕易的提升到84Mbp/s。中國(guó)移動(dòng)在14個(gè)城市進(jìn)行了TD-LTE擴(kuò)大規(guī)模試驗(yàn)，基站建成超過(guò)20,000個(gè)，到2013年底，基站數(shù)目將達(dá)到20萬(wàn)。失去將CDMA2000網(wǎng)絡(luò)升級(jí)演進(jìn)為UMB機(jī)會(huì)的中國(guó)電信，受到TD-LTE即將上馬的中國(guó)移動(dòng)和擁有大規(guī)模高速網(wǎng)絡(luò)的中國(guó)聯(lián)通的夾擊，不得不在LTE牌照發(fā)放前，在TD-LTE和FDD LTE中做出選擇。在FDD LTE牌照的發(fā)放時(shí)間表暫未公布的前提下，貿(mào)然選擇FDD LTE作為主流制式會(huì)

13、嚴(yán)重影響LTE網(wǎng)絡(luò)的商用化進(jìn)程，為了不在即將到來(lái)的LTE時(shí)代落后中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通，中國(guó)電信因此會(huì)選擇TD-LTE作為主流制式。另一方面全球主要設(shè)備廠商在2012年8月份到廣州，為中國(guó)電信FDD-LTE試驗(yàn)網(wǎng)的免費(fèi)搭建測(cè)試網(wǎng)絡(luò)。不過(guò)，目前中國(guó)電信FDD LTE的試驗(yàn)網(wǎng)測(cè)試規(guī)模并不大，測(cè)試并沒(méi)有對(duì)外公布相關(guān)情況，還處于秘密測(cè)試階段。表明中國(guó)電信仍有可能采用FDD-LTE作為第二制式。因此，未來(lái)中國(guó)電信的LTE發(fā)展模式存在兩種發(fā)展方式：1 僅選擇TD-LTE制式；2 選擇TD-LTE和FDD-LTE兩種制式，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展在先，F(xiàn)DD-LTE發(fā)展在后，最終實(shí)現(xiàn)TD-LTE與FDD LTE兩種

14、制式網(wǎng)絡(luò)的混合組網(wǎng)。2.1.5 TD-LTE和FDD-LTE混合組網(wǎng)的覆蓋方式在已規(guī)劃的TD-LTE頻段當(dāng)中，2320-2370MHZ是劃歸給中國(guó)移動(dòng)的LTE頻段，留給中國(guó)電信的LTE頻段，只剩2.5GHZ以上的2500-2569MHZ及2621-2690MHZ的頻段從頻譜的角度而言，2.6GHz頻段已經(jīng)屬于微波頻段，而微波通信由于頻率高、波長(zhǎng)短，是直線前進(jìn)的視距通信方式，遇到阻擋就會(huì)被反射或被阻斷，這種衰耗會(huì)增加運(yùn)營(yíng)商未來(lái)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的成本，對(duì)設(shè)備商和手機(jī)終端廠商的技術(shù)要求也會(huì)提高。因此中國(guó)電信會(huì)選擇頻譜在2.4GHZ以下的FDD LTE作補(bǔ)充覆蓋。未來(lái)會(huì)采用多天線密集布放的形式，將頻率高的TD

15、-LTE作室內(nèi)覆蓋，而將頻率稍低，覆蓋效果較好的FDD LTE作廣域的室外覆蓋。2.2 LTE關(guān)鍵技術(shù)2.2.1 正交頻分復(fù)用OFDMOFDM（正交頻分復(fù)用：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一種特殊的多載波傳輸方案，它可以被看作一種調(diào)制技術(shù)，也可以被當(dāng)作一種復(fù)用技術(shù)。OFDM結(jié)合了多載波調(diào)制(MCM)和頻移鍵控(FSK)，把高速的數(shù)據(jù)流分成多個(gè)平行的低速數(shù)據(jù)流，把每個(gè)低速的數(shù)據(jù)流分到每個(gè)單子載波上,在每個(gè)子載波上進(jìn)行FSK。OFDM將頻域劃分為多個(gè)子信道，各相鄰子信道相互重疊，但不同子信道相互正交。將高速的串行數(shù)據(jù)流分解成若干并行的子數(shù)據(jù)

16、流同時(shí)傳輸。Ø 選擇OFDM的一個(gè)主要原因在于該系統(tǒng)能夠很好地對(duì)抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾。2.2.2 多天線技術(shù)MIMOMIMO技術(shù)的基本出發(fā)點(diǎn)是將用戶數(shù)據(jù)分解為多個(gè)并行的數(shù)據(jù)流，在指定的帶寬內(nèi)由多個(gè)發(fā)射天線上同時(shí)刻發(fā)射，經(jīng)過(guò)無(wú)線信道后，由多個(gè)接收天線接收，并根據(jù)各個(gè)并行數(shù)據(jù)流的空間特性（Spatial Signature），利用解調(diào)技術(shù)，最終恢復(fù)出原數(shù)據(jù)流。 Ø MIMO可以提高發(fā)射功率和進(jìn)行波束形成；Ø 可以改善信道衰落造成的干擾；Ø 可以構(gòu)造空間正交的信道，從而成倍地增加數(shù)據(jù)率。因此，充分地利用MIMO 系統(tǒng)的這些優(yōu)秀品質(zhì)能夠大幅度地提高系統(tǒng)容量

17、、獲得相當(dāng)高的頻譜利用率，從而可以獲得更高的數(shù)據(jù)率、更好的傳輸品質(zhì)或更大的系統(tǒng)覆蓋范圍。3.0 電信LTE室分建設(shè)電信LTE室分建設(shè)可分為原有室分系統(tǒng)改造和新建室分系統(tǒng)兩種。電信室分站址主要有兩種結(jié)構(gòu)： 1） CDMA一套天饋； 2） CDMA與PHS兩套獨(dú)立天饋。 3.1 原有室分系統(tǒng)改造 Ø 原站址為一套天饋系統(tǒng)的LTE改造方案新建一路同時(shí)對(duì)原有一路改造，改造過(guò)程中，在增加LTE信源及一個(gè)多頻合路器對(duì)原有天饋進(jìn)行改造的同時(shí)，還要新建一路天饋系統(tǒng)以使用雙通道。Ø 原站址為兩套天饋系統(tǒng)的LTE改造方案對(duì)原有的CDMA與PHS系統(tǒng)兩套天饋系統(tǒng)改造的結(jié)構(gòu)圖。需要增加LTE信源，

18、與一個(gè)多頻合路器。Ø POI（收發(fā)分纜）LTE改造多運(yùn)營(yíng)商共建共享室內(nèi)分布系統(tǒng)，為避免各合路系統(tǒng)之間干擾，發(fā)射和接收采用各自獨(dú)立的天饋系統(tǒng)。LTE雙通道信號(hào)在POI后級(jí)合路分別饋入上、下行天饋完成覆蓋。3.2 LTE新建方案 新建站址LTE雙天饋室分建設(shè)方案3.3 電信LTE室分改造分析 1. 雙通道室分通道功率不平衡問(wèn)題著兩路功率不平衡的加劇，系統(tǒng)性能成下降趨勢(shì)，系統(tǒng)性能和工程實(shí)施角度考慮，通道功率差異應(yīng)在5dB以內(nèi)，工程上可采取新建支路增加衰減器的方法，并在工程驗(yàn)收中增加通道電平匹配測(cè)試。2.LTE室分建設(shè)要點(diǎn)Ø LTE室分建設(shè)應(yīng)考慮CDMA、WLAN共用的需求； Ø 應(yīng)保證LTE改造的便利性，盡量在不變分布系統(tǒng)架構(gòu)的情況下，合理選擇單雙極化天線，滿足業(yè)務(wù)需求； Ø 新建室分場(chǎng)景：盡可能建設(shè)雙路室分系統(tǒng)，減少后續(xù)投資Ø 改造場(chǎng)景：有效保護(hù)