TD网络建设与未来演进存在的问题及解决方法.doc

TD网络建设与未来演进存在的问题及解决方法【摘要】文章对TD网络建设与未来演进中的焦点问题进行了系统的分析，并提出了相应的解决办法和建议，为TD网络以后的建设发展以及未来演进发展提供一定的思路。 【关键词】TD-SCDMA 智能天线 广播波束赋形 TD-LTE 1引言 TD-SCDMA作为我国提出的第三代移动通信标准，从2000年被国际电信联盟正式采纳成为全球认可的第三代移动通信国际标准之一到2009年TD-SCDMA网络完全商用化运行已经走过了将近十个年头。通过这十个年头的积累发展，TD-SCDMA从起初的一个新生标准发展到现在与其它两个3G标准(WCDMA和CDMA2000)旗鼓相当。随着中国移动TD-SCDMA网络的完全商用，也正促使着TD产业的各个方面不断发展和完善。可以这样说，现在这个时期是TD-SCDMA整个产业链蓬勃发展时期。 从整个TD-SCDMA的发展历程来看，TD网络的建设完成也应该可以说标志着TD产业化的初步成熟。因为TD网络的实际建成才能尽快促使TD产业的发展，通过实际网络的运行才能发现各个方面的问题，问题的解决才能有助于进一步改进提高。这样一个过程是相辅相成互相促进发展的过程，从这个层面来考虑一个完整的TD网络才是TD-SCDMA发展的根本基础。为了使TD健康发展和未来演进更加清晰，我们要不断地总结和提升。 2 TD网络建设中存在的问题分析 下面就结合TD网络建设所遇到的各种工程技术上涉及到的情况和问题加以分析。 2.1 TD基站选址问题 在TD网络建设过程中，基站的选址是中国移动在实际建设TD网络中所面对的一个巨大的难题，严重影响了网络建设进度和覆盖效果。基站选址困难主要存在以下几个方面的原因： 与业主的协调较为困难，周围居民阻挠。由于TD天线较大且外形不美观，自身重量也较大，而且对于天面承重的要求较高，容易让目前健康环保意识普遍增强的业主和周边居民感到恐惧，会增加基站选址的复杂度； 城市改造工程频繁，站址选定受到市政规划影响大。由于当前TD网络建设区域基本集中在城市内，而目前全国范围内城市现代化进程都很快，改造工程繁多，这样使得规划初期确定的基站站址位置会随着城市改造等各项工程而变化，影响实际建成的TD网络性能达不到当初规划时的指标； 城市高楼林立，难以选择合适高度的站点。TD网络目前所在环境，大部分都处于城市中心区域，密集城区涉及很多高层建筑，基站选址所面临的又一个问题是不易找到挂高合适的天面位置。 由于TD的频段2010MHz2025MHz相对GSM的900MHz高，传播特性差，因此覆盖距离短，要求站距密、站点相对增加。 针对上述几个原因，我们在前几期TD网络建设中陆续创新的提出对应的解决办法： 在与业主协调站址问题上，我们一方面考虑利用中国移动现有GSM机房、天面资源进行共址建设TD站点的方式，另一方面对于每一个基站均向业主出示当地环保部门出具的电磁辐射报告来消除业主以及周边居民的“电磁辐射”恐惧心理；此外，我们创新提出了多种小型化天线、天线美化和隐蔽方案，将天线和建筑本身相结合，从外观上不易看到天线的存在，后期的优化调整可以借助我们创新提出的广播波束赋形技术来实现，这样可以基本上解决民众对于天线的恐惧心理； 在城市改造所带来的站址选址困难问题上，我们可以借国家对TD发展政策上支持的东风，与政府部门就城市规划方案和进展及时进行沟通，充分利用政府力量协助站址选定，例如中国移动已经成功地与多个省份和地市政府签订了共建无线城市的合作备忘录，通过这样的合作方式能便捷的利用政府资源来协调站址的选定； 在涉及高层建筑较多的城区站址选择问题上，在没有合适挂高的天面位置可以选择的时候，我们充分利用多层网络、小区分布和室内分布等灵活的方式来组网。 2.2 TD工程施工问题 在TD-SCDMA网络建设过程中，另一大困难就是TD工程施工复杂度高，主要体现在天馈系统施工复杂： 从TD-SCDMA天馈系统物理特性考虑，由于TD-SCDMA天馈包含天线、馈线与RRU设备，因此硬件本身体积较大且重量较大，接头很多； TD-SCDMA的天线相对于传统GSM天线从视觉感官会更为“宽大”，再加上RRU安装于天线下方，所以不仅需考虑网络特性而且还需考虑承重、风阻等特性； TD基站天线与其他系统天线，例如GSM、DCS1800以及PHS等的隔离度问题，因此天馈系统的设计施工会较为复杂。 针对上述施工中的问题，结合多期工程建设的经验，我们总结出一些方法： 经常与设备厂家沟通，提出改进意见，使设备硬件的性能和水平不断提升。 通过和设备厂家及时反馈工程问题，RRU已经在体积上大幅度的减小，重量也有大幅度的降低，例如在TD一期试验网中每小区2个4通道的RRU，每个重量大约在35kg左右，而到了TD三期每小区只需一个8通道的RRU，重量减轻到大约19kg左右，大大减轻了施工人员的作业负担。 针对TD天馈系统接头过多的问题，中国移动提出基于BMA盲插接口的一体化智能天线，大大加快了施工建设的速度，也减小了馈线的损耗。 针对智能天线尺寸大，中国移动提出了多种TD智能天线小型化方案，其中比较成功的技术方案且在TD网络中应用的有前四后三双排结构紧凑型智能天线、双极化智能天线等。天线小型化虽然会以损失部分智能天线的性能为代价，但是相对于工程上面带来的收益，具有很大推广价值，这就是个平衡问题。 伴随着TD网络建设的不断深入，创新技术方案以及更多创新思路的提出， TD工程施工中的所遇到的困难正在被我们一个个的克服，工程建设正朝着更加顺畅更加高效的方向进展。 2.3 TD网络规划优化的问题 现阶段TD网络规划优化中，仍然存在以下问题： 由于人们以前对智能天线广播波束赋形调整技术不了解，造成了现网智能天线广播波束权值并未按照合适的要求设置，不同天线厂家间权值设置不同，出现不同类型天线的权值设置错误，整体对智能天线广播波束权值的设置比较混乱，导致在优化过程中现网各种指标提升困难，很多弱覆盖和同频干扰严重的问题无法有效解决。 TD网络所在的地理环境多种多样，而TD所处的2GHz频段又对环境变化非常敏感，目前无线规划使用的传播模型只针对市区，郊区，农村等大场景进行了区分，不够细化，没有提炼出对于很多常见的覆盖场景进行针对性的传播模型，因此很容易造成实际建网后TD网络性能与规划初期仿真得出的网络性能指标偏差较大。 针对智能天线广播波束覆盖问题，我们创新性的提出了利用智能天线广播波束赋形调整技术来进行小区覆盖优化的方法，通过改变广播波束赋形权值，使得智能天线广播波束的方向图与现网小区的实际覆盖区域相匹配，达到优化小区覆盖的效果。通过在全国TD网络进行应用测试验证，绝大多数省市的网络指标有了明显的提升。因此，对于多天线系统，合理的权值设置方案更有助于TD网络的优化完善。 针对TD传播模型精度问题，目前我们一方面通过建设TD传播模型库的方式来丰富不同场景下规划时可用的传播模型，另一方面采用基于所在地区日常路测采集的海量数据来校正所在地区的传播模型。通过这两种方式我们能很好的解决TD传播模型目前较为单一的问题。当然，TD网络规划、优化工具也在逐步完善。总之， TD网络优化工作与2G网络优化工作存在很多不同之处，TD网络目前仍是一个正在发展中的网络，技术尚未完全成熟，单纯的依靠传统优化手段无法有效地优化。优化思路方面要以2G网络的优化经验为参考，大胆地引进新思路，创新优化。 3 TD网络未来演进焦点问题分析 3.1 TD网络演进背景 LTE与3G最根本的区别是只有分组域，而没有了电路域。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。LTE分为FDD LTE和TDD LTE两大实现方式，从技术发展的延续性上来看，TD-LTE是TD-SCDMA自然的技术演进方向。 3.2 TD演进焦点问题分析 从网络建设方面考虑TD-SCDMA向TDD-LTE的演进主要聚焦的问题应在以下几个方面：TD-LTE与其他系统融合性分析、设备的平滑演进问题、天线向LTE演进问题、LTE的同频组网问题以及TD-LTE的终端问题等等。 (1)TD-LTE与其他系统融合性分析 从目前现有的情况综合考虑，LTE系统将与其它标准在很长一段时间内共存，若是为了达到很好的覆盖，则LTE系统与2G、3G系统之间的融合以及无缝切换变得至关重要。在LTE阶段，基站(eNodeB)是TD-LTE接入的唯一一种网元，eNodeB结合了传统NodeB全部功能和部分RNC的功能。所以eNodeB必须支持与GSM/EDGE、TD-SCDMA等系统相互之间的切换。 LTE的提出使运营商面临着与3G时代所面临的同样的问题，那就是eNodeB站点的选择及配置问题。参照TD网络建设的经验，我们可以采用eNodeB与2G、3G基站共站、共址建设方式。在多种通信制式共存条件下，尽量采用软件配置实现不同的无线通信制式，提高硬件资源的利用率，实现各种通信制式的灵活配置，并能降低重复建站的工程量。因此考虑采用合理的网络建设方式和灵活的设备配置方式是组建TD-LTE网络一个比较切实可行的方式。 但是，TD-LTE同样存在工作频率与其它系统在传播特性差别的问题；同样存在多系统共存相互影响和协调、切换等问题，制式种类越多越复杂，频带分散跨度越大覆盖越困难，建设、维护和运营难度就越大，赢利点就降低。这里还没有提及与WLAN的关系。 (2)设备的平滑演进性问题 目前业界提出的TD-LTE设备可以分为如下几类：应用于室外大范围宏蜂窝覆盖和分布式系统室内覆盖的分布式宏基站(BBU+RRU)、应用于室外补盲和吸收业务量的一体化微基站、应用于室内覆盖和吸收业务量的Pico基站以及应用于家庭的Femto基站。 而目TD-LTE系统演进的过程中通信设备的演进存在两种方式：一种就是TD-LTE网络建设全部采用TD-LTE系统的新型基站设备，另一种就是采用2G/3G/LTE共平台的基站设备。显而易见我们可以看出采用第一种方式的情况下，会增加相当数量的新的基站设备，从而会使得运营商针对整个TD-LTE网络建设的投资会大大增加。而采用2G/3G/LTE共平台基站设备就会使得运营商在TD-LTE网络建设中的投资额大大降低，另一方面从工程实施角度来考虑采用2G/3G/LTE共平台基站设备能更快捷便利的建设TD-LTE网络。 现有TD-SCDMA网络中设备基本为分布式基站(BBU+RRU)，因此向TD-LTE系统演进过程中所考虑可行的设备演进方式就是采用2G/3G/LTE共平台基站设备。但是由于前期TD三个阶段的工程中所使用的TD产品的性能配置不尽相同，因此我们也应考虑部分基站还需采用完全替换设备的方式来达到支持TD-LTE制式。而针对2G/3G/LTE共平台基站可以有两种形式的共平台方式：一种就是多种通信制式在一个基站硬件平台上被同时支持，多种通信制式可以同时工作；另一种就是一个基站硬件平台只能支持一种通信制式，需通过软硬件升级的方式转变为支持另一种通信制式。综合考虑两种方式的特点，我们可以看出同时支持多种通信制式的基站设备更能符合运营多种通信制式的通信网络运营商，这样可以大大降低基站设备投资，并且可以节省各种配套资源。 但是TD-LTE的初期设备，由于设备成熟度问题，也会出现TD-SCDMA初期设备一样的更新换代问题。完全平滑或完全靠软件升级，在TD-LTE初期很难实现。 (3)天线向LTE演进问题 TD-LTE系统采用MIMO技术来提高网络性能，因此天线的演进是LTE演进过程中不可不提的一部分，LTE阶段的天线演进方案有两种方式：一种就是共用TD天线，另一种就是不共用TD天线。共用TD天线的情况下，若TD-SCDMA和TD-LTE在同频段工作时，可共用射频处理部分；若是TD-SCDMA和TD-LTE在相邻频段工作时，可以采用射频合路的方式来实现共用天线，也就是这两种共用TD天线的方式都可以对现有的TD天线不做改变就可达到对TD-LTE的支持。而在不共用TD天线的情况下，我们能采取的方式就是新装一副天线或者将原有天线替换为一体化多频段天线以达到对TD-LTE系统的支持。理论上讲超宽带的天线是不存在，只是工程化应用中平衡考虑后选择的相对宽带天线。因此从这个层面来考虑，以上所述的共用TD天线的方式也是以牺牲天线部分性能为代价的。 结合TD网络建设的经验可以看出来TD天线安装建设作为TD网络建设过程中的一个工程技术难点，在TD网络建设过程中遇到了不少问题。因此尽量采取可以在原有TD天线的基础上平滑演进的方式。目前现有TD-SCDMA系统天线采用的有八阵元智能天线、双极化智能天线以及双排紧凑型智能天线，从MIMO技术的特点来分析，如果频段合适，这三种天线从理论上都可以实现对MIMO的支持。 因此，最终我们应该考虑TD-LTE的天线建设方案还是尽量大部分采用共TD天线的方案，少部分辅以完全替换TD天线的方案来实施。 (4)LTE同频组网问题 通过目前业界的研究可以发现LTE同频组网时，小区间干扰比较严重，会导致位于小区边缘附近的用户数据吞吐量极具下降。针对此问题可采用的降低同频组网干扰的方法有如下几种：加扰、跳频传输、波束赋形以及功率控制的方式。其中加扰、调频以及功率控制都是比较传统的解决干扰的方法，而波束赋形技术则是在TD-SCDMA中发展出来的技术。但根据目前的研究可以看出采用加扰以及跳频传输的方式来降低同频组网干扰的效果不是很明显，因此从目前考虑采用波束赋形以及功率控制的方式是解决LTE同频组网干扰的比较适合的方法。 在LTE组网过程中，我们应通过各种技术方式来降低同频组网干扰严重的这个问题，当然除了上述提到的波束赋形以及功率控制的方式可以一定程度上减少同频组网时的小区间干扰，但是更多的技术和方法还需要在TD-LTE的发展下来进一步的探究和发现，这样才能更好的解决此类问题。 而且在LTE时代，网络承载的业务种类会更加繁多，因此应更加注重覆盖范围与业务提供能力范围的关系。 (5) LTE终端问题 在目前TD-LTE的发展进程中，终端处于产业链的末端，它是用户最亲密的伙伴，它的性能很大程度上决定了用户的感受，而它的发展又受制于技术的发展和标准的确立。TD-LTE中