中国电信LTE网络发展模式的研究课题

1、国内市场部 产品应用室 中国电信LTE网络发展模式的研究课题 中国电信LTE网络发展模式的研究课题公司：京信通信系统（中国）有限公司部门：无优国内市场部 产品应用室编制人员：丁洋日期：2013年01月无线优化产品事业部 11课题研究任务安排表课题编号课题名称课题级别课题属性网络制式课题来源中国LTE网络发展模式的研究LTE理论指导工作目标探寻电信LTE网络发展模式工作内容描述电信LTE网络发展模式的前瞻性研究关键节点注意事项执行人员无优国内市场部配合/指导人员丁洋 评审人员时间2013年1月工作内容电信LTE网络发展模式的前瞻性研究最终交付物文档文档文档提交及审核记录情况文档名称日期内容备注目

2、 录1.0 引言32.0 电信LTE制式选择及关键技术32.1 电信LTE网络发展模式32.1.1UMB32.1.2LTE32.1.3TD-LTE与FDD-LTE对比42.1.4中国电信LTE发展选择52.1.5TD-LTE和FDD-LTE混合组网的覆盖方式72.2 LTE关键技术72.2.1正交频分复用OFDM72.2.2多天线技术MIMO83.0 电信LTE室分建设83.1 原有室分系统改造93.2 LTE新建方案103.3 电信LTE室分改造分析114.0 结论11中国电信LTE网络发展模式的研究课题1.0 引言随着全球手机用户对数据业务的需求的持续增长，LTE网络在全球范围内不断铺开，

3、截止2012年11月底，全球LTE用户已突破5500万。而此时，中国自09年颁发3G牌照以来，国内用户经过了4年的3G业务体验，对网络视频、手机下载、微信语音等高速下行数据业务的需求不断增长，国内3G网络的下行速率已不能满足日益增长的用户需求。迫于全球范围内LTE网络的快速展开和高速的商用化进程，以及国内用户对数据业务日益增长的压力，工信部明确表态，将在2013年底，发放TD-LTE牌照。至此，移动、联通、电信，三家运营商的LTE网络时代的角逐就此展开。2.0 电信LTE制式选择及关键技术2.1 电信LTE网络发展模式2.1.1 UMB电信采用的3G标准为CDMA2000，其演进升级版本为UM

4、B，在20MHz带宽中，可实现下行方向最大288Mbps、上行方向最大75Mbps的数据传输速率。最近几年，全球CDMA投资日趋下降，并且这些CDMA运营商大都明确将选择LTE建设后3G网络，作为CDMA技术在后3G时代的演进技术，UMB到目前为止并没有得到运营商青睐，还未有一家大型运营商宣布采用和测试。另外，在设备商一环上，UMB技术也未得到太多支持。失去了强大的产业链的支持，此前力推UMB的高通只好放弃UMB的研发，转而投向LTE的开发。而中国电信也失去了将现有3G网络升级演进的机会。2.1.2 LTEUMB在4G阵营中败阵后，目前全球大部分运营商已转投LTE作为自己的3G网络升级方案。L

5、TE(Long Term Evolution)项目是3G的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。 3GPP LTE项目的主要性能目标包括：Ø 在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；Ø 提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持100Km半径的小区覆盖；Ø 能够为350Km/h高速移动用户提供>100kbps的接入服务；

6、16; 支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25 MHz到20MHz多种带宽。LTE按照双工方式可分为时分双工（TDD）以及频分双工（FDD）两种。² TD-LTE是中国的自主LTE标准，主要由大唐公司提出，是TD-SCDMA标准的演进。其主要特点是尽可能继承TD-SCDMA的系统特点，例如相同的子信道带宽、信道结构，Space、Time、Code多域复用等，在此基础上通过多载波的方式扩展数据速率，满足LTE的需求。2.1.3 TD-LTE与FDD-LTE对比Ø TD-LTE与FDD-LTE商用进程对比由于无线技术的差异、使用频段的不同以及各个厂家的利益等因素，FDD-L

7、TE的标准化与产业发展都领先于TDD-LTE。TDDFDD发展现状2009年开展TD-LTE关键技术研究和验证；2010年技术试验；2011年在6城市进行TD-LTE规模试验；2012年进入开始面向商用的设备测试和验证。2010年推出商用产品；2012年全球已有51个国家和地区的113张LTE商用网络,韩国完成世界上第一个完整的LTE服务的全国性网络。商用成熟度截至2012年底，全球将投入运营的120张LTE商用网络中，TD-LTE和混合LTE制式的网络占比不到2%；TD- LTE在芯片、终端和运营经验上落后于成熟产业链的FDD-LTEØ TD-LTE与FDD-LTE优势技术对比TD

8、DFDD频率利用能够灵活配置频率，使用FDD系统不易使用的零散频段；但是为了避免与其他无线系之间的干扰，TDD需要预留较大的保护带，影响了整体频谱利用效率必须采用成对的频率，即在每2x5MHz的带宽内提供第三代业务；该方式在支持对称业务时，能充分利用上下行的频谱非对称业务支撑可以通过调整上下行时隙转换点，提高下行时隙比例，能够很好的支持非对称业务非对称的分组交换(互联网)工作时，频谱利用率大大降低数据发送速率由于TDD方式的时间资源分别分给了上行和下行，因此TDD方式的发射时间大约只有FDD的一半，如果TDD要发送和FDD同样多的数据，就要增大TDD的发送功率；同功率情况下，单位时间内，FDD

9、发送数据量多于TDD基站覆盖范围TDD系统上行受限，因此TDD基站的覆盖范围明显小于FDD基站系统抗干扰TDD系统收发信道同频，无法进行干扰隔离，系统内和系统间存在干扰采用成对频率，具有较宽的保护间隔，对干扰隔离优于TDD根据对比可明显看出，TD-LTE在频谱利用率及非对称业务的支撑上，要优于FDD-LTE制式；而FDD-LTE在覆盖效果、数据发送速率、及系统抗干扰上要优于TD-LTE。TD-LTE的优势在于对零散频段的利用，对于频率资源稀缺的国家及地区具有应用优势；而FDD-LTE具有覆盖效果好、商用进程快、产业链成熟等优点，相比TD-LTE更具优势。2.1.4 中国电信LTE发展选择虽然F

10、DD-LTE相比TD-LTE更具技术及商业优势，但是可以预见中国电信将来的LTE发展模式，会选择TD-LTE作为主流发展制式。其有以下几个原因：Ø 中国LTE发展的需要TD-LTE作为中国自主知识产权的LTE标准，国家对其投入了大量的资金研发，TD-LTE肩负着重大的产业化以及国际化的责任。在全球LTE网络高速发展的大环境下，中国需要强有力的运营商去支撑中国自主知识产权的TD-LTE继续发展。Ø 国家对TD-LTE的扶持10月14日在2012年世界电信展上，工信部无线电管理局副局长谢存对外表示，中国已决定将2.5GHz频段(2500-2690MHz)190MHz频率全部规划

11、为TD频谱。加上以前已经分配的50MHz(2320-2370MHZ)E频段，20MHZ（1900-1920MHZ）F频段，TD-LTE可使用的无线频率已经达到260MHz。除去分配给中移动的E(2320-2370MHZ)频段，F（1900-1920MHZ）频段及可能划分的D（2570-2620MHZ）频段，剩下2500-2569MHZ及2621-2690MHZ的频段，可用于第二张TD-LTE的发放。目前针对FDD-LTE制式牌照的方法仍未提上日程，出于对本国知识产权的LTE制式的支持，工信部可采取非对称的牌照发放方式，即TD-LTE牌照发放在前，FDD-LTE牌照发放在后，给TD-LTE缓冲时

12、间来发展本国知识产权的LTE制式。Ø 竞争对手的压力中国联通拥有庞大的WCDMA网络，可以不升级到LTE网络，仅通过载波合并以及MIMO技术，将现有网络下行速率轻易的提升到84Mbp/s。中国移动在14个城市进行了TD-LTE扩大规模试验，基站建成超过20,000个，到2013年底，基站数目将达到20万。失去将CDMA2000网络升级演进为UMB机会的中国电信，受到TD-LTE即将上马的中国移动和拥有大规模高速网络的中国联通的夹击，不得不在LTE牌照发放前，在TD-LTE和FDD LTE中做出选择。在FDD LTE牌照的发放时间表暂未公布的前提下，贸然选择FDD LTE作为主流制式会

13、严重影响LTE网络的商用化进程，为了不在即将到来的LTE时代落后中国移动和中国联通，中国电信因此会选择TD-LTE作为主流制式。另一方面全球主要设备厂商在2012年8月份到广州，为中国电信FDD-LTE试验网的免费搭建测试网络。不过，目前中国电信FDD LTE的试验网测试规模并不大，测试并没有对外公布相关情况，还处于秘密测试阶段。表明中国电信仍有可能采用FDD-LTE作为第二制式。因此，未来中国电信的LTE发展模式存在两种发展方式：1 仅选择TD-LTE制式；2 选择TD-LTE和FDD-LTE两种制式，TD-LTE网络发展在先，FDD-LTE发展在后，最终实现TD-LTE与FDD LTE两种

14、制式网络的混合组网。2.1.5 TD-LTE和FDD-LTE混合组网的覆盖方式在已规划的TD-LTE频段当中，2320-2370MHZ是划归给中国移动的LTE频段，留给中国电信的LTE频段，只剩2.5GHZ以上的2500-2569MHZ及2621-2690MHZ的频段从频谱的角度而言，2.6GHz频段已经属于微波频段，而微波通信由于频率高、波长短，是直线前进的视距通信方式，遇到阻挡就会被反射或被阻断，这种衰耗会增加运营商未来网络覆盖的成本，对设备商和手机终端厂商的技术要求也会提高。因此中国电信会选择频谱在2.4GHZ以下的FDD LTE作补充覆盖。未来会采用多天线密集布放的形式，将频率高的TD

15、-LTE作室内覆盖，而将频率稍低，覆盖效果较好的FDD LTE作广域的室外覆盖。2.2 LTE关键技术2.2.1 正交频分复用OFDMOFDM（正交频分复用：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）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。OFDM结合了多载波调制(MCM)和频移键控(FSK)，把高速的数据流分成多个平行的低速数据流，把每个低速的数据流分到每个单子载波上,在每个子载波上进行FSK。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。将高速的串行数据流分解成若干并行的子数据

16、流同时传输。Ø 选择OFDM的一个主要原因在于该系统能够很好地对抗频率选择性衰落或窄带干扰。2.2.2 多天线技术MIMOMIMO技术的基本出发点是将用户数据分解为多个并行的数据流，在指定的带宽内由多个发射天线上同时刻发射，经过无线信道后，由多个接收天线接收，并根据各个并行数据流的空间特性（Spatial Signature），利用解调技术，最终恢复出原数据流。 Ø MIMO可以提高发射功率和进行波束形成；Ø 可以改善信道衰落造成的干扰；Ø 可以构造空间正交的信道，从而成倍地增加数据率。因此，充分地利用MIMO 系统的这些优秀品质能够大幅度地提高系统容量

17、、获得相当高的频谱利用率，从而可以获得更高的数据率、更好的传输品质或更大的系统覆盖范围。3.0 电信LTE室分建设电信LTE室分建设可分为原有室分系统改造和新建室分系统两种。电信室分站址主要有两种结构： 1） CDMA一套天馈； 2） CDMA与PHS两套独立天馈。 3.1 原有室分系统改造 Ø 原站址为一套天馈系统的LTE改造方案新建一路同时对原有一路改造，改造过程中，在增加LTE信源及一个多频合路器对原有天馈进行改造的同时，还要新建一路天馈系统以使用双通道。Ø 原站址为两套天馈系统的LTE改造方案对原有的CDMA与PHS系统两套天馈系统改造的结构图。需要增加LTE信源，

18、与一个多频合路器。Ø POI（收发分缆）LTE改造多运营商共建共享室内分布系统，为避免各合路系统之间干扰，发射和接收采用各自独立的天馈系统。LTE双通道信号在POI后级合路分别馈入上、下行天馈完成覆盖。3.2 LTE新建方案 新建站址LTE双天馈室分建设方案3.3 电信LTE室分改造分析 1. 双通道室分通道功率不平衡问题着两路功率不平衡的加剧，系统性能成下降趋势，系统性能和工程实施角度考虑，通道功率差异应在5dB以内，工程上可采取新建支路增加衰减器的方法，并在工程验收中增加通道电平匹配测试。2.LTE室分建设要点Ø LTE室分建设应考虑CDMA、WLAN共用的需求； Ø 应保证LTE改造的便利性，尽量在不变分布系统架构的情况下，合理选择单双极化天线，满足业务需求； Ø 新建室分场景：尽可能建设双路室分系统，减少后续投资Ø 改造场景：有效保护