中国移动3G网络使用900M频率可行分析:中国移动4g频率

　　【摘要】文章先介绍了目前中国移动发展3G网络面临的问题以及3G网络频谱分析，再通过对TD-SCDMA和GSM网络的全面对比，详细分析了TD-SCDMA网络使用900M的可行性。
　　【关键词】TD-SCDMA GSM 频率
　　1 中国移动的3G网络现状
　　2009年初，我国发放了第三代移动通信（3G）牌照，中国移动肩负起我国拥有自主知识产权的3G标准——TD-SCDMA建设运营的任务。通过三年的网络建设，为实现TD-SCDMA商业运营成功打下了坚实基础。TD网络2010年扩容工程结束后，全国TD基站达到约22万个，其中宏基站12.5万个、室内分布基站9.5万个，载频168万个。基本实现县级以上城市TD网络的覆盖，业务覆盖率超过60%。
　　2 中国移动目前发展3G网络面临的问题
　　（1）TD-SCDMA组网频率较高，覆盖深度和广度不足
　　TD-SCDMA网络目前使用的主要频率为2010MHz～
　　2025MHz，该频段从空间传播和穿透损耗上都与GSM 900MHz有着比较大的差异，导致TD-SCDMA网络覆盖深度和广度不足，使得TD-SCDMA网络的优势发挥不尽人意。
　　（2）2G/3G切换重选不够成熟
　　中国移动在完成TD四期工程后，覆盖了全国县城及以上区域。2G/3G切换重选遵循的原则：3G→2G为自动切换，2G→3G为重选入网。
　　1）3G→2G为自动切换。2G的GSM网络属于“硬切换”，如果需要切换的目标站无空闲信道，则会切换失败，发生掉话。
　　2）2G→3G为重选入网。在3G覆盖区内如果用户要切换到GSM网络，马上会发生位移，重新回到3G网络的强覆盖区，此时需要2G到3G的重选，就发生了掉话，且会短时间脱网，造成被叫无法接通。
　　（3）TD-SCDMA网络利用率太低，分流GSM数据话务不明显
　　过去12个月，G3客户总数由1328万迅速增长到3478万。其中G3手机客户由624万增长到2117万，G3手机客户在总客户中的比例由46%提升到61%，使用TD网络的G3客户占比稳步提升到57%，但仍有43%的G3客户不使用T网。TD网络没有成功分流GSM网络的数据流量压力，大量的G3手机用户在长期使用GSM，造成了TD网络无线利用率低，GSM网络扩容压力巨大。
　　究其原因，TD网络覆盖不良应为主要原因，造成用户在TD网络驻留时间短，话务量小，而且又产生了过多的重选和切换，造成客户感知差。若能使TD网络覆盖的深度和广度得到极大提升，则中国移动3G客户的经营才能得到保证，也能使我国自主创新的标准得到最大限度的验证。
　　3 3G网络频谱分析
　　从ITU频谱规划情况和国际上3G运营情况看，3G频谱的国际规划以FDD为主，TDD方式的频谱规划明显较少。在已具体分配频段中（主流分配方式），FDD频谱480MHz（240MHz×2），分布范围在700MHz～2690MHz；TDD分配只局限于1900MHz～1920MHz、2010MHz～2025MHz和2570MHz～2620MHz的85MHz频段。
　　我国在频率规划中充分考虑了对TDD技术和产业的支持，在国内已为3G规划的共565MHz之中，TDD共计获得155MHz，FDD共计获得350MHz。但是TDD划分频段除2010MHz～2025MHz可用外，其他频段均尚存在一定的问题，例如：1880MHz～1900MHz受到PHS一定程度的干扰；1900MHz～1920MHz被PHS所占用；2300MHz～2400MHz目前暂被定位等业务占用。
　　从目前频率的分配来看，TD-SCDMA就智能在2GHz的波段上进行组网建设，短时间难以获得传播特性较好的低端P频段（<1GHz）。目前中国移动使用的P频段主要在GSM900M（890MHz～909MHz共19MHz）系统上，如果能将GSM900M的频段分出一段给TD-SCDMA系统，则可以提高TD网络的覆盖效果。
　　4 TD-SCDMA网络和GSM网络的对比分析
　　4.1 覆盖对比
　　TD-SCDMA主要使用的是2GHz频率，GSM网络则使用的是900MHz频率。根据自由空间电波损耗公式：
　　Lbs=32.45+20lgF+20lgD （1）
　　移动GSM900常规频段：上行890MHz～909MHz/下行935MHz～954MHz
　　TD核心频段：2010MHz～2025MHz
　　其中，D为传输距离，F为电波频率，可推算GSM900M和TD系统的空间损耗差为：
　　△L=20lg2020-20lg900≈7dB
　　从上可知，同等距离TD-SCDMA系统的空间损耗比GSM900M系统大7dB左右。而且TD的频率远远高过GSM900M，综合无线信号绕射能力、空间损耗以及穿透损耗整体能力比GSM差，因此TD基站覆盖能力比GSM弱得多。
　　4.2 容量对比
　　GSM每载频占用的无线带宽为200KHz，TD-SCDMA每载频占用1.6MHz的带宽。GSM在组网时需要同时考虑BCCH与TCH的频率复用问题，在基站容量与C/I上要做出平衡，因此衍生出很多频率复用技术。采用N频点技术的TD-SCDMA组网只需考虑主载频上公共信道的频率复用，规划时满足邻区间主载频异频即可。以下是考虑在无线频率5M带宽下进行组网。
　　（1）TD-SCDMA系统
　　根据TD网络的组网原则，在5M带宽下，TD网络的基站最大配置可为S3/3/3，以12.2kbit/s语音业务为例，其扩频因子为8，共有8个相应的扩频码，一个时隙最多支持8个语音业务用户。考虑上下行对称业务，单载频的语音用户可以达到23个（去掉控制信道占用的信道）；三载频的小区则可以达到71个用户，单站可达213个用户。而在数据业务上，开启了HSDPA（High Speed Downlink Packet Access，高速下行分组接入）功能单载频可提供1.6Mbps的下载速率，则单站最大吞吐率为1.6Mbps×9=14.4Mbps。
　　（2）GSM系统
　　目前中国联通的GSM900M只有6MHz的带宽。下面以6MHz的带宽来组网，按照GSM系统的组网原则，采用不同频率复用下GSM基站的最大配置如表1所示：
　　表1　 各种频率复用方式最大配置比较
　　带宽 复用方式 基站载频配置
　　6MHz 4×3 3/3/2
　　3×3 3/3/3
　　1×3 4/4/4
　　MRP（多重复用模式） 3/3/3
　　由表1可知最大配置为S4/4/4。以语音业务为例，每载波可以提供8个语音时隙，则单小区可提供31个，单站可达93个用户。如果都为数据业务，每个载频都开成静态的EPDCH，理论最大速率为473.6Kbps，则S4/4/4基站最大吞吐率为473.6Kbps×9≈4.16Mbps。
　　由表2可知，在覆盖能力上由于TD使用的频率高，覆盖能力低于GSM；在支持的语音用户数、单用户的下载速率等方面都强于GSM。
　　5 结论
　　既然在几乎相同的无线带宽下，TD-SCDMA在语音和数据的业务支持上都强于GSM，那么在GSM用户向TD迁移时，可以将GSM900M的5M频率给TD，这样既可以发挥TD的容量优势，又解决了覆盖弱的弊端。而且由于GSM是FDD模式，相当于给了TD网络10M的带宽，容量则可以再扩大一倍。一旦TD的覆盖问题解决了，那么G3用户将会长时间驻留在TD网络，2G/3G的切换则会减少，会更多地分流GSM业务，减轻GSM网络的压力。如果TD-SCDMA能顺利使用900MHz频率，那平缓演进到TD-LTE也可以使用这个频率，使中国移动在4G的发展上抢占了一个好的无线频率，在网络的覆盖上则可以领先其他运营商。
　　参考文献：
　　[1] 李世鹤. TD-SCDMA第三代移动通信系统标准[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2003.
　　[2] 倪兰. 中国移动谋TDD增频 寻求获取低频段资源[J]. 通信世界, 2009(23).
　　[3] 周猛,徐晓超,董炎杰. 推动TDD获取低频段破解发展难题[J]. 通信世界, 2009(22).
　　[4] 朱东照,等. TD-SCDMA无线网络规划设计与优化[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2008. ★