摘要：本文结合中国移动TD-LTE网络建设情况，针对TD-LTE无线网络规划设计特点，总结了当前TD-LTE无线网络规划技术发展趋势和面临的挑战，提出了工程规划设计中相关的应对措施。
关键词：TD-LTE；无线网络规划；技术研究
引言
随着TD-SCDMA网络的大规模建设，国内越来越多的城市被TD-SCDMA网络覆盖，同时国际主流运营商纷纷选LTE（Long Term Evolution）作为未来移动网络演进的方向，为了实现TD-SCDMA网络向LTE的平滑演进，需要探索一种满足多模融合共存、可根据需求灵活调整GSM/TD/LTE容量的方法。一般的TD-LTE引入策略分为重点引入和全网引入，其中重点引入其优点是可以节约资源和投资，但LTE网络的覆盖不连续；全网引入将整个区域部署了TD-LTE网络，但偏远地区引入TD-LTE网络将带来资源的浪费，同时增加了运营成本。为了保证TD-SCDMA网络向LTE平滑演进，就需要对其网络进行合理规划设计，以保证其网络早期共存和谐发展。
一、TD-LTE 网络规划基础
1.LTE 无线网络基本结构
与传统2G及3G网络结构相似，LTE同样分为核心网（CN）及无线接入网（UTRAN）两部分。但由于与以往的蜂窝系统不同，LTE不采用传统的电路交换模式，而仅支持分组交换模式，因此系统架构的设计可以摆脱传统模式，以达到更高的系统运行效率。
Long Term Evolution（LTE），长期演进这一术语，不仅仅包含在无线接口方面的演进，也包含了在系统架构方面的演进（SAE，System Architecture Evolution）。SAE含有演进后的分组交换核心网（EPC）。LTE和SAE共同构成了演进分组系统（EPS），EPS使用“EPS承载”这一概念提供从公共分组数据网网关到用户终端的IP路由。一个EPS承载是分组数据网网关和UE满足一定服务质量（Qo S）的IP流。E-UTRAN 和EPC共同根据业务请求建立和释放承载。
与EPC相比，E-UTRAN的架构演进更加让人兴奋。传统的2G和3G网络架构，都属于分层架构，拥有多个不同网络节点。其中Node B或BTS负责调制、解调接收到或准备从天线发射的信号，以及对射频信号进行纠错或重传。每个RNC或BSC控制着多个Node B或BTS，主要负责与其控制的基站（Node B或BTS）进行信令和数据的交换，管理无线资源，并连接到CN。RNC或BSC间相互连接，以实现跨用户在RNC/BSC之间的切换。这种分层的架构让每一个网络节点均可独立分担不同的网络任务，不会出现混乱。
LTE则采用了单节点的扁平化网络架构。所谓的单节点，即将RNC和Node B合并为一个新的网络节点e Node B（evolution Node B），它负责管理一系列小区。e Node B继承了原来RNC和Node B的大部分功能，如无线资源管理、IP报文头压缩、与核心网的连接等，因此它比Node B更加复杂。而扁平化架构则减少网络实体的个数，让信令和数据在网络上传送的路径减少，不但缩短了传输的时间，还减少了可能出现的故障点，因此有效提高了数据传输效率。e Node B采用S1接口与EPC相连，S1与Iu接口类似。e Node B间采用X2接口连接，主要用于支持激活模式的移动性，只用于相邻小区的e Node B间。传统无线网络与LTE网络结构的对比如下图所示。
二、TD-LTE 无线接入技术
第三代移动通信系统，无论是WCDMA还是TD-SCDMA，均是采用基于CDMA的码分多址无线接入技术。它们均使用各种码来区分信道和用户，并在相对较宽的频谱上进行直接序列扩频，对比传统GSM的FDMA等也有了极大的提高，功率控制也让移动终端的待机时间增长。相对地，LTE下行采用的是基于OFDM（正交频分多址）的无线接入技术（OFDMA）。OFDM具有的特点满足了LTE设计的初衷：其正交性使频谱利用率大大增加；灵活的传输带宽可以支持不同大小频谱分配操作。LTE上行采用的是SC-FDMA（单载波频分多址接入）技术，原因是OFDM虽然有这各种优点，但其设备的复杂性较高，不利于在移动终端上应用。
三、TD-LTE网络关键技术
正交频分复用（OFDM）其实在上世纪 60 年代已经被研究出来，但由于当时在生产工艺等方面技术相对落后，导致其仅仅是一个模型，未得到进一步应用。随着 70，80年代 DFT（离散傅里叶变换）和 FFT（快速傅里叶变换）的提出，OFDM 实现成本和复杂度得到大大降低，这种技术开始广泛应用于有线网络。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆后来经过大量的研究和现代数字信号处理器的处理能力不断增强OFDM 技术最终成为了 LTE 的下行链路主要技术。
OFDM 源于频分复用（FDM），是一种多载波调制技术。其基本原理是，将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。
OFDM 技术的主要思想是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流同时传输。
OFDM 技术的优点如下：
（1）OFDM 技术最大的优势在于可以更有效地利用带宽。传统的 FDM（频分复用）技术由于要对抗载信道间的干扰，因此在相邻信道间必须设置一定的保护间隔；而OFDM 利用其信道的正交性，让相邻子信道之间可以重叠，从而在相同带宽下可容纳更多子信道；
（2）可重叠性。所谓正交性，即所有子信道即使混合在一起，在接收端也有方法将其区分开来，举一个简单的例子，两个信号 A 和 B 重叠，通过调制有 A*a+B*b，其中 a和 b 是不同的正交序列，如果要从同一个频率中需要获取信号 A，那么通过计算，（A*a+B*b）*a=A*a*a+B*b*a=A+0=A（因为 a，b 正交，有 a*a=1，a*b=0）。所以 OFDMA是允许频率重叠的，甚至理论上可以重叠到无限，但是为了增加解调的容易性，目前 LTE仅支持 OFDM 重叠波长的一半；
（3）OFDM 技术能很好地对抗频率选择性衰落。在单载波系统如 GSM 系统中，如果信号的衰落或干扰严重，很有可能导致整个通信链路不可用；但对于多载波系统，问题则变得不那么严重，因为载波比较多，只有一小部分失效，其他大部分载波仍可以正常传送，整个信道传送失败的几率变得很小。而且还可以采用纠错码来对这些子信道进行纠错；
（4）由于 OFDM 具有良好的可扩展结构，支持的可变带宽从 1.25 到 20MHz，使其能够平衡抗多径能力与多普勒频偏的影响；
（5）能通过 FFT/IFFT 有效地实现；
（6）更容易与其他技术（特别是 MIMO）结合；
（7）虽然 OFDM 发射机复杂度高，但其接收机复杂度较低，更容易在用户终端低成本实现，以上这些都使 OFDM 成为 LTE 系统关键技术之一。
四、TD-LTE 无线网络规划设计近期面临的挑战
随着全球 TD-LTE 网络的全面部署，特别是中国移动近几年的全力推动和引领作用，进一步加快了整个TD-LTE 产业链的进程，对无线网络规划技术也提出了许多新的要求，下面主要对异构网络规划和 TD-LTE/LTE FDD 融合组网方面面临的问题进行讨论。
为了满足高密度业务需求和特定场景下的精准化覆盖要求，载波聚合技术、Relay 技术、干扰协调技术、多天线 MIMO 技术等取得了很大的进展，在系统设备技术实现方面，除传统的宏基站外，出现了如 Microcell、Picrocell、Nanocell、Relay 等多种多样形态的小基站设备。因此，对无线网络工程规划设计提出了新的要求，仅关注单层宏基站的规划设计已不能满足精细化设计的要求，需要深入分析研究多种场景下多制式、多层化、多设备形态的异构网络规划设计方法。异构网络的规划设计，更加突出个性化的场景，基站的布局方案需要与周围电波传播环境更加匹配，而且要处理好多层网间频率设置、负荷分担、切换参数设置以及宏站小站远近关系等。显然，异构网络无线规划设计方法是基于宏基站宏观统计意义上的单层规划设计方法的基础上，重点是精细化和个性化，并且必须考虑与宏站层的相互协调关系，这就要求规划设计人员对电波传播、天线性能、干扰解决措施等方面有坚实的理论基础和丰富的工程经验。根据目前掌握的分场景初步的现场测试结果分析来看，场景的划分将不能再简单地根据行政区域来划分，而是要更加突出以电波传播环境因素进行场景划分。例如街道、广场、室外站覆盖室内区域、业务热点补忙、建筑物高层或背后补盲等，各场景下的覆盖、容量规划都需结合多样化的具体设备参数，根据各场景电波传播特点进行精细化方案设计，这对于习惯于采用几个典型传播模型进行宏站布局设计的规划思路来讲是一个较大的挑战。
五、结束语
本文介绍了TD-LTE无线网络的相关技术，并对TD-LTE无线网络的规划设计展开了研究。为了实现TD-SCDMA网络向LTE平滑演进，对TD-LTE无线网络进行合理规划设计对于未来TD-LTE无线网络部署具有很重要的意义。
参考文献：
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[3] 徐德平，张玉胜，贾东燕，等.一种有效提高TD-LTE性能的方法[J].电信工程技术与标准化，2010（11）.
论文作者:伍燕萍1,何世添2
论文发表刊物:《基层建设》2016年14期
论文发表时间:2016/11/2
标签：td-scdma论文; 信道论文; 网络论文; 技术论文; 无线网络论文; 正交论文; 规划设计论文; 《基层建设》2016年14期论文;