中國電信LTE網絡發(fā)展模式的研究課題

1、國內市場部 產品應用室 中國電信LTE網絡發(fā)展模式的研究課題 中國電信LTE網絡發(fā)展模式的研究課題公司：京信通信系統（中國）有限公司部門：無優(yōu)國內市場部 產品應用室編制人員：丁洋日期：2013年01月無線優(yōu)化產品事業(yè)部 11課題研究任務安排表課題編號課題名稱課題級別課題屬性網絡制式課題來源中國LTE網絡發(fā)展模式的研究LTE理論指導工作目標探尋電信LTE網絡發(fā)展模式工作內容描述電信LTE網絡發(fā)展模式的前瞻性研究關鍵節(jié)點注意事項執(zhí)行人員無優(yōu)國內市場部配合/指導人員丁洋 評審人員時間2013年1月工作內容電信LTE網絡發(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容備注目

2、 錄1.0 引言32.0 電信LTE制式選擇及關鍵技術32.1 電信LTE網絡發(fā)展模式32.1.1UMB32.1.2LTE32.1.3TD-LTE與FDD-LTE對比42.1.4中國電信LTE發(fā)展選擇52.1.5TD-LTE和FDD-LTE混合組網的覆蓋方式72.2 LTE關鍵技術72.2.1正交頻分復用OFDM72.2.2多天線技術MIMO83.0 電信LTE室分建設83.1 原有室分系統改造93.2 LTE新建方案103.3 電信LTE室分改造分析114.0 結論11中國電信LTE網絡發(fā)展模式的研究課題1.0 引言隨著全球手機用戶對數據業(yè)務的需求的持續(xù)增長，LTE網絡在全球范圍內不斷鋪開，

3、截止2012年11月底，全球LTE用戶已突破5500萬。而此時，中國自09年頒發(fā)3G牌照以來，國內用戶經過了4年的3G業(yè)務體驗，對網絡視頻、手機下載、微信語音等高速下行數據業(yè)務的需求不斷增長，國內3G網絡的下行速率已不能滿足日益增長的用戶需求。迫于全球范圍內LTE網絡的快速展開和高速的商用化進程，以及國內用戶對數據業(yè)務日益增長的壓力，工信部明確表態(tài)，將在2013年底，發(fā)放TD-LTE牌照。至此，移動、聯通、電信，三家運營商的LTE網絡時代的角逐就此展開。2.0 電信LTE制式選擇及關鍵技術2.1 電信LTE網絡發(fā)展模式2.1.1 UMB電信采用的3G標準為CDMA2000，其演進升級版本為UM

4、B，在20MHz帶寬中，可實現下行方向最大288Mbps、上行方向最大75Mbps的數據傳輸速率。最近幾年，全球CDMA投資日趨下降，并且這些CDMA運營商大都明確將選擇LTE建設后3G網絡，作為CDMA技術在后3G時代的演進技術，UMB到目前為止并沒有得到運營商青睞，還未有一家大型運營商宣布采用和測試。另外，在設備商一環(huán)上，UMB技術也未得到太多支持。失去了強大的產業(yè)鏈的支持，此前力推UMB的高通只好放棄UMB的研發(fā)，轉而投向LTE的開發(fā)。而中國電信也失去了將現有3G網絡升級演進的機會。2.1.2 LTEUMB在4G陣營中敗陣后，目前全球大部分運營商已轉投LTE作為自己的3G網絡升級方案。L

5、TE(Long Term Evolution)項目是3G的演進，它改進并增強了3G的空中接入技術，采用OFDM和MIMO作為其無線網絡演進的唯一標準。 3GPP LTE項目的主要性能目標包括：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；降低系統延遲，用戶平面內部單向傳輸時延低于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時間低于50ms，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時間小于100ms；支持100Km半徑的小區(qū)覆蓋；Ø 能夠為350Km/h高速移動用戶提供>100kbps的接入服務；

6、16; 支持成對或非成對頻譜，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分雙工（TDD）以及頻分雙工（FDD）兩種。² TD-LTE是中國的自主LTE標準，主要由大唐公司提出，是TD-SCDMA標準的演進。其主要特點是盡可能繼承TD-SCDMA的系統特點，例如相同的子信道帶寬、信道結構，Space、Time、Code多域復用等，在此基礎上通過多載波的方式擴展數據速率，滿足LTE的需求。2.1.3 TD-LTE與FDD-LTE對比Ø TD-LTE與FDD-LTE商用進程對比由于無線技術的差異、使用頻段的不同以及各個廠家的利益等因素，FDD-L

7、TE的標準化與產業(yè)發(fā)展都領先于TDD-LTE。TDDFDD發(fā)展現狀2009年開展TD-LTE關鍵技術研究和驗證；2010年技術試驗；2011年在6城市進行TD-LTE規(guī)模試驗；2012年進入開始面向商用的設備測試和驗證。2010年推出商用產品；2012年全球已有51個國家和地區(qū)的113張LTE商用網絡,韓國完成世界上第一個完整的LTE服務的全國性網絡。商用成熟度截至2012年底，全球將投入運營的120張LTE商用網絡中，TD-LTE和混合LTE制式的網絡占比不到2%；TD- LTE在芯片、終端和運營經驗上落后于成熟產業(yè)鏈的FDD-LTEØ TD-LTE與FDD-LTE優(yōu)勢技術對比TD

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

9、發(fā)送數據量多于TDD基站覆蓋范圍TDD系統上行受限，因此TDD基站的覆蓋范圍明顯小于FDD基站系統抗干擾TDD系統收發(fā)信道同頻，無法進行干擾隔離，系統內和系統間存在干擾采用成對頻率，具有較寬的保護間隔，對干擾隔離優(yōu)于TDD根據對比可明顯看出，TD-LTE在頻譜利用率及非對稱業(yè)務的支撐上，要優(yōu)于FDD-LTE制式；而FDD-LTE在覆蓋效果、數據發(fā)送速率、及系統抗干擾上要優(yōu)于TD-LTE。TD-LTE的優(yōu)勢在于對零散頻段的利用，對于頻率資源稀缺的國家及地區(qū)具有應用優(yōu)勢；而FDD-LTE具有覆蓋效果好、商用進程快、產業(yè)鏈成熟等優(yōu)點，相比TD-LTE更具優(yōu)勢。2.1.4 中國電信LTE發(fā)展選擇雖然F

10、DD-LTE相比TD-LTE更具技術及商業(yè)優(yōu)勢，但是可以預見中國電信將來的LTE發(fā)展模式，會選擇TD-LTE作為主流發(fā)展制式。其有以下幾個原因：Ø 中國LTE發(fā)展的需要TD-LTE作為中國自主知識產權的LTE標準，國家對其投入了大量的資金研發(fā)，TD-LTE肩負著重大的產業(yè)化以及國際化的責任。在全球LTE網絡高速發(fā)展的大環(huán)境下，中國需要強有力的運營商去支撐中國自主知識產權的TD-LTE繼續(xù)發(fā)展。Ø 國家對TD-LTE的扶持10月14日在2012年世界電信展上，工信部無線電管理局副局長謝存對外表示，中國已決定將2.5GHz頻段(2500-2690MHz)190MHz頻率全部規(guī)劃

11、為TD頻譜。加上以前已經分配的50MHz(2320-2370MHZ)E頻段，20MHZ（1900-1920MHZ）F頻段，TD-LTE可使用的無線頻率已經達到260MHz。除去分配給中移動的E(2320-2370MHZ)頻段，F（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FDD-LTE制式牌照的方法仍未提上日程，出于對本國知識產權的LTE制式的支持，工信部可采取非對稱的牌照發(fā)放方式，即TD-LTE牌照發(fā)放在前，FDD-LTE牌照發(fā)放在后，給TD-LTE緩沖時

12、間來發(fā)展本國知識產權的LTE制式。Ø 競爭對手的壓力中國聯通擁有龐大的WCDMA網絡，可以不升級到LTE網絡，僅通過載波合并以及MIMO技術，將現有網絡下行速率輕易的提升到84Mbp/s。中國移動在14個城市進行了TD-LTE擴大規(guī)模試驗，基站建成超過20,000個，到2013年底，基站數目將達到20萬。失去將CDMA2000網絡升級演進為UMB機會的中國電信，受到TD-LTE即將上馬的中國移動和擁有大規(guī)模高速網絡的中國聯通的夾擊，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)放時間表暫未公布的前提下，貿然選擇FDD LTE作為主流制式會

13、嚴重影響LTE網絡的商用化進程，為了不在即將到來的LTE時代落后中國移動和中國聯通，中國電信因此會選擇TD-LTE作為主流制式。另一方面全球主要設備廠商在2012年8月份到廣州，為中國電信FDD-LTE試驗網的免費搭建測試網絡。不過，目前中國電信FDD LTE的試驗網測試規(guī)模并不大，測試并沒有對外公布相關情況，還處于秘密測試階段。表明中國電信仍有可能采用FDD-LTE作為第二制式。因此，未來中國電信的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網絡發(fā)展在先，FDD-LTE發(fā)展在后，最終實現TD-LTE與FDD LTE兩種

14、制式網絡的混合組網。2.1.5 TD-LTE和FDD-LTE混合組網的覆蓋方式在已規(guī)劃的TD-LTE頻段當中，2320-2370MHZ是劃歸給中國移動的LTE頻段，留給中國電信的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頻段已經屬于微波頻段，而微波通信由于頻率高、波長短，是直線前進的視距通信方式，遇到阻擋就會被反射或被阻斷，這種衰耗會增加運營商未來網絡覆蓋的成本，對設備商和手機終端廠商的技術要求也會提高。因此中國電信會選擇頻譜在2.4GHZ以下的FDD LTE作補充覆蓋。未來會采用多天線密集布放的形式，將頻率高的TD

15、-LTE作室內覆蓋，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關鍵技術2.2.1 正交頻分復用OFDMOFDM（正交頻分復用：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制技術，也可以被當作一種復用技術。OFDM結合了多載波調制(MCM)和頻移鍵控(FSK)，把高速的數據流分成多個平行的低速數據流，把每個低速的數據流分到每個單子載波上,在每個子載波上進行FSK。OFDM將頻域劃分為多個子信道，各相鄰子信道相互重疊，但不同子信道相互正交。將高速的串行數據流分解成若干并行的子數據

16、流同時傳輸。Ø 選擇OFDM的一個主要原因在于該系統能夠很好地對抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾。2.2.2 多天線技術MIMOMIMO技術的基本出發(fā)點是將用戶數據分解為多個并行的數據流，在指定的帶寬內由多個發(fā)射天線上同時刻發(fā)射，經過無線信道后，由多個接收天線接收，并根據各個并行數據流的空間特性（Spatial Signature），利用解調技術，最終恢復出原數據流。 Ø MIMO可以提高發(fā)射功率和進行波束形成；Ø 可以改善信道衰落造成的干擾；Ø 可以構造空間正交的信道，從而成倍地增加數據率。因此，充分地利用MIMO 系統的這些優(yōu)秀品質能夠大幅度地提高系統容量

17、、獲得相當高的頻譜利用率，從而可以獲得更高的數據率、更好的傳輸品質或更大的系統覆蓋范圍。3.0 電信LTE室分建設電信LTE室分建設可分為原有室分系統改造和新建室分系統兩種。電信室分站址主要有兩種結構： 1） CDMA一套天饋； 2） CDMA與PHS兩套獨立天饋。 3.1 原有室分系統改造 Ø 原站址為一套天饋系統的LTE改造方案新建一路同時對原有一路改造，改造過程中，在增加LTE信源及一個多頻合路器對原有天饋進行改造的同時，還要新建一路天饋系統以使用雙通道。Ø 原站址為兩套天饋系統的LTE改造方案對原有的CDMA與PHS系統兩套天饋系統改造的結構圖。需要增加LTE信源，

18、與一個多頻合路器。Ø POI（收發(fā)分纜）LTE改造多運營商共建共享室內分布系統，為避免各合路系統之間干擾，發(fā)射和接收采用各自獨立的天饋系統。LTE雙通道信號在POI后級合路分別饋入上、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題著兩路功率不平衡的加劇，系統性能成下降趨勢，系統性能和工程實施角度考慮，通道功率差異應在5dB以內，工程上可采取新建支路增加衰減器的方法，并在工程驗收中增加通道電平匹配測試。2.LTE室分建設要點Ø LTE室分建設應考慮CDMA、WLAN共用的需求； Ø 應保證LTE改造的便利性，盡量在不變分布系統架構的情況下，合理選擇單雙極化天線，滿足業(yè)務需求； Ø 新建室分場景：盡可能建設雙路室分系統，減少后續(xù)投資Ø 改造場景：有效保護