陈明:LTE同频组网探讨

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  TD-LTE同频组网是进行中的大规模外场测试的重要课题之一。在这里我代表爱立信跟大家分享一些LTE同频组网的认识和实践经验。今天前面的讨论很精彩,覆盖了TD-LTE组网的方方面面,即有高瞻远瞩的方向性讨论,又有诸多细节的分析和论证。我相信今天这个研讨将会对整个TD-LTE产业的发展(包括进行中的TD-LTE大规模外场测试)起到积极的推动和技术导向作用。

  时光秘书长刚才提到,今天有多个演讲都谈及TD-LTE同频组网,例如中国移动的李新博士,工信部沈嘉博士都作了论述。我的演讲中雷同的部分,可以视为对前面观点的响应。

  首先,介绍一下爱立信LTE商业部署的最新进展。简要介绍三个有里程碑意义的事件。第一个是2009年12月,爱立信和北欧最大的合作,在瑞典首都斯德哥尔摩部署了全球第一个LTE商用网络。它对整个LTE的产业化起到了决定性的作用,具有里程碑意义。这张网络至今已经稳定运行了19个月,多次被业界同仁作为LTE商用部署的标杆,选作比照对象。对于这种竞争和客观对比,我们非常欢迎。这有利于整个产业共同进步和发展。

  第二个事件,2010下半年爱立信开始向美国最大的运营商Verizon交运LTE eNB。最新数据显示Verizon已经在超过100个城市部署了LTE商用网络。到今年年底这个数字会超过170个。LTE用户发展方面异常迅猛,目前放号超过100万,这个发展速度远远超过业界的想象。值得一提的是LTE智能手机的出现,对LTE商业部署起到了推波助澜的作用。此外,爱立信LTE eNB 5个9(99.999%) 的稳定性是成功商用的根本保障。

  第三个是今年6月1日爱立信获得了目前为止全球最大的TD-LTE的商业合同,和澳大利亚NBN的这一合同额超过了10亿美元。这个合同对于TD-LTE的国际推广和商业应用具有重要意义。为什么这么讲?在此之前所有的TD-LTE部署都是非常小的规模,而这个超过10亿美元级的商用合同对于TD-LTE是一个重大成就。这不仅是爱立信的成功,也是包括爱立信在内整个TD-LTE产业的巨大成功,应当说在座的各位TD同仁都应该感到骄傲。

  除此之外爱立信还获得了包括中国移动(香港),美国AT&T, 日本的NTTDoCoMo, 美国MetroPCS的LTE商用合同。作为合作伙伴,世界前七名的运营商中,有6个是爱立信的LTE客户。目前全世界1.5亿LTE人口中有1亿获得爱立信LTE设备的服务。总之,爱立信在LTE商业部署方面处于绝对领先地位。 通过这些网络部署爱立信和运营商一起获得了很多宝贵的经验,比如同频组网,网络优化等。我们还跟运营商一起做了商业运营的分析及用户调研。我们愿意和中国的运营商一起来分享这些成功经验。

  关于TD-LTE同频组网的问题,涉及面非常多,但根本上是覆盖和容量问题。由于时间因素,我只想讨论TD-LTE的同频组网中的覆盖问题。在网络覆盖的研究中,一种共识是公共信道一般是网络覆盖的短板。而公共信道性能对于系统稳定运行尤为重要。如果公共信道能够保持,谈系统容量才有意义。反之,如果系统公共控制信道不工作,即使业务信道的载干比再高也有没有任何意义。

  众所周知LTE是面向4G的技术,而ITU对4G技术的频谱利用率有明确要求。因此,LTE在设计之初就考虑同频组网从而最大化频谱利用效率。这里简单介绍一下LTE下行公共控制信道的设计如何满足同频组网的要求。在前面的演讲中也提到这些,例如发射分集,CCE聚合,交织和加扰等。由于采用了这些技术,使得控制信道的性能非常可靠。如仿线时,PDCCH要求载干比略高于2dB时可以满足BLER低于1% 的要求。如果采用8个CCE,载干比的要求可以降低到-5到-6dB。这是LTE能够同频组网的技术保证。需要强调一点,在控制信道上,LTE-FDD和TD-LTE没有区别,因此它们具有相同的同频组网能力。这也是为什么今天讨论TD-LTE同频组网,仍然可以借鉴LTE-FDD商用部署经验的原因。

  图中所示是一个LTE商业网络覆盖的打点图。频段为2.6GHz,带宽为20MHz,复用GSM1800站址,采用新建2天线Mbps左右。最高峰值超过100Mbps。去年夏天的一个工作机会,很有幸拿到当时的商用终端体验了一下,我个人的经验是在移动速度为30-60公里每小时条件下,在很多点仍然能够达到下行到40Mbps以上的速率。从用户体验的角度,感觉数据连续性非常好,没有明显的处于小区覆盖边缘的印象。目前这张网做的非常成功,运营商和LTE用户都对网络的状态和服务满意。

  在小区边缘是什么样的情况呢?我们在网内选择了比较小的区域,做了更为精细的测试。我们发现实测值与理论值的吻合度非常高,即PDCCH在-5到-10dB载干比的条件下仍然能够很好的保持。通过上述理论分析和实测的结果,基本证明了LTE的同频组网能力。 进行中的TD-LTE大规模外场测试会对这一结论的进一步验证。

  中国的TD-LTE比较特殊,采用八天线方案,不同于目前国际上广泛应用的两天线技术。这个区别会不会带来覆盖能力的差异?应该说技术上会有差异,根据我们的研究结果,如果天线天线天线控制信道的覆盖能力是相当的,没有明显区别。因此,TD-LTE 2/8天线理论上都具有同频组网能力。

  是不是LTE组网问题完全解决了?答案是不是的。技术的创新是无止境的,爱立信作为行业和技术的领头羊,在做许多前沿的技术研究和探索,从而使LTE网络建的更好,最大化的运营商的利益。

  作为这些前沿研究的一个例子,接下来介绍一下爱立信TD-LTE(-A)中继技术上做的工作,也希望借此推动新技术的发展和应用。原理上讲TD-LTE Relay有不同的应用场景可以用来做网络覆盖的延伸,也可以应用在弱覆盖的地方,提高传输速率。为了对这些概念进行验证,爱立信启动了TD-LTE Relay测试床项目,这个项目得到了中国移动和其他运营商的关注和好评。图中展示了我们在爱立信望京园区进行的TD-LTE Relay测试床的测试结果。如图所示,在eNB的盲区和弱覆盖区域的传输速率,可以得到Relay的显著提升。

  简单总结一下,爱立信领跑全球LTE商用部署,拥有丰富的(同频)组网经验,也非常愿意跟中国运营商分享。LTE(FDD/TDD)的系统设计以同频组网为初衷, 在目前的LTE-FDD商业部署网络中得到了验证。爱立信致力于新技术的研究和引入(例如,Relay,CoMP等),LTE(FDD/TDD)的同频组网能力可以获得进一步增强。最后一点建议,TD-LTE经过大规模外场测试之后,推动产品和产业链成熟应当为主要方向,其中稳定性是一个重要指标。爱立信于2010年11月和12月对北美部署的处于商用状态的LTE eNB作了统计,其系统稳定性(Availability)达到5个9, 即99.999%。这个指标和GSM系统相同。而系统稳定性是Verizon成功部署LTE的关键因素之一。这一重要经验愿意与大家共享,基于此共同推进TD-LTE的成熟。

  最后,借此机会特别感谢工信部、中国移动对爱立信在TD-LTE规模试验项目的大力支持!爱立信将继续为推动全球TD-LTE产业链成熟而努力。