TD-SCDMA設(shè)備向TD-LTE平滑演進的方法
電信技術(shù)
任毅 盧紀(jì)宇 王申
中國移動通信集團設(shè)計院
摘要： 當(dāng)前,，無線通信技術(shù)正加速向更高端的4G技術(shù)演進,，TD-SCDMA技術(shù)將首先平滑地向同為時分雙工技術(shù)的TD-LTE過渡。能否盡快實現(xiàn)TD-LTE的商用,，并最大化地保護現(xiàn)有TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)投資，是目前業(yè)內(nèi)最關(guān)心的問題之一,。
TD-LTE采用正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)和多天線MIMO技術(shù),，能夠?qū)崿F(xiàn)更靈活的頻譜帶寬配置。相對TD-SCDMA的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),，TD-LTE取消了RNC單元,，同時采用全IP的扁平化架構(gòu)。以下將通過對TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)與TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別分析,，對其平滑演進所需要考慮的問題進行全面剖析,，并在此基礎(chǔ)上提出相關(guān)建議。
Abstract：
Key words :
1,、前言
當(dāng)前,，get="_blank">無線通信技術(shù)正加速向更高端的4G技術(shù)演進，TD-SCDMA技術(shù)將首先平滑地向同為時分雙工技術(shù)的TD-LTE過渡,。能否盡快實現(xiàn)TD-LTE的商用,，并最大化地保護現(xiàn)有TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)投資，是目前業(yè)內(nèi)最關(guān)心的問題之一,。
TD-LTE采用正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)和多天線MIMO技術(shù),，能夠?qū)崿F(xiàn)更靈活的頻譜帶寬配置,。相對TD-SCDMA的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，TD-LTE取消了RNC單元,，同時采用全IP的扁平化架構(gòu),。以下將通過對TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)與TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別分析，對其平滑演進所需要考慮的問題進行全面剖析,，并在此基礎(chǔ)上提出相關(guān)建議,。
2、共BBU技術(shù)方案分析
目前TD-SCDMA向TD-LTE演進中的共BBU方案主要有共機架,、擴展框支持和雙模BBU等3種,。
共機架方案是通過共用機架來實現(xiàn)，無需設(shè)備改造,，其實施受限于機架剩余空間,。該方案相當(dāng)于完全新增一套BBU設(shè)備，僅電源可以共用,，因此,，費用較高，成本節(jié)約不大,。擴展框支持方案是通過增加一個LTE機框處理基帶,，與TD-SCDMA BBU通過外部線纜連接，共用傳輸板卡,。該方案需對TD-SCDMA設(shè)備進行軟件升級,，部分已具備GE傳輸接口的TD-SCDMA設(shè)備無需硬件升級，對現(xiàn)網(wǎng)TD-SCDMA BBU改動相對較小,，但是同樣需要增加TD-LTE BBU設(shè)備,，從成本節(jié)約的角度來看亦不是最佳方案。
雙模BBU方案即采用TD- LTE與TD-SCDMA雙模BBU,，僅基帶在不同板卡上處理,，主控、傳輸,、機框,、背板等完全共用。該方案能夠共享大部分已有資源,，非常節(jié)約成本,，但需對現(xiàn)有TD-SCDMA BBU設(shè)備的機框和背板進行升級改造，提高處理能力,，同時需升級硬件平臺，改動較大,，但技術(shù)上不存在難度,。
通過以上分析,，建議在BBU平滑演進中可采用以下方案：在建網(wǎng)初期，可通過增加LTE基帶處理板卡,，共用傳輸,、背板、機框等快速進行TD-LTE建設(shè),；到后期網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大且設(shè)備成熟度更高時可將TD-SCDMA關(guān)鍵板卡軟件直接升級為TD-LTE工作模式,。
2.1 TD-SCDMA與TD-LTE工作于同頻段
TD-SCDMA與TD-LTE工作在同頻段（如A頻段和E頻段）時，占用不同的頻率資源,，即鄰頻共存,。此時可以共用RRU設(shè)備，但是共RRU受限于以下3個條件,。
(1)帶寬
受限于器件帶寬能力,，共RRU方案中最多支持30 MHz帶寬。
(2)時隙配比
共收發(fā)通道,，要求TD-SCDMA與TD-LTE時隙轉(zhuǎn)換點一致,，此時兩系統(tǒng)間無需干擾隔離帶寬。當(dāng)TD-SCDMA使用3∶3時隙配比而TD-LTE使用2∶2時隙配比時,，可無頻譜效率損失地進行鄰頻共存,；而當(dāng)TD-SCDMA使用2∶4時隙配比而TD-LTE使用1∶3時隙配比時，則會帶來TD-LTE頻譜效率的損失,。
(3)輸出功率
需將現(xiàn)有TD-SCDMA的輸出功率由2W提升為5W以上,。
目前TD-SCDMA同TD-LTE鄰頻共存主要應(yīng)用于室外A頻段和室內(nèi)E頻段。以室外A頻段為例,，考慮到PHS干擾,，可以采用TD-LTE使用1885～1895MHz，TD-SCMDA使用1880～1885MHz的方案,。
2.2 TD-SCDMA與TD-LTE工作于不同頻段
當(dāng)TD-SCDMA與TD-LTE工作于不同頻段時,，由于TD-LTE可使用的頻段相鄰較遠，此時由于RRU中主要器件如PA等最大僅支持30 MHz帶寬,，因此受限于目前器件的支持能力,，無法實現(xiàn)RRU的共用。TD-SCDMA與TD-LTE共用天線時需通過外接合路器來連接RRU,。
2.3 RRU產(chǎn)品支持情況
根據(jù)調(diào)研可知,，目前F頻段室外八通道RRU已支持共模和轉(zhuǎn)模方式，信號帶寬30MHz,，TD-LTE和TD-SCDMA信號帶寬可動態(tài)調(diào)整,；輸出功率大于9W/通道，Ir接口支持6.144GHz×2或6.144 GHz×3，但是通過對TD-SCDMA集采設(shè)備分析可知,，TD-SCDMA三期工程應(yīng)用的設(shè)備只支持1880～1900MHz頻段,，四期工程應(yīng)用的設(shè)備支持1880～1910MHz頻段，因此,，當(dāng)PHS退網(wǎng)之后,，亦無法完全利用已有設(shè)備進行平滑演進。
E頻段方面,，室內(nèi)單/雙通道RRU已支持共模和轉(zhuǎn)模方式,，目前信號帶寬為30 MHz，推動廠商未來支持40～50 MHz,，TD-LTE和TD-SCDMA信號帶寬可動態(tài)調(diào)整,；輸出功率為20～50 W/通道，視信號帶寬而定,，Ir接口支持4.9152 GHz×2,。
2.4 TD-LTE RRU升級配置
對于室外A頻段和室內(nèi)E頻段，RRU升級TD-LTE的配置分別如圖1,、圖2所示,。
目前TD-SCDMA向TD-LTE演進中的共BBU方案主要有共機架,、擴展框支持和雙模BBU等3種,。
共機架方案是通過共用機架來實現(xiàn)，無需設(shè)備改造,，其實施受限于機架剩余空間,。該方案相當(dāng)于完全新增一套BBU設(shè)備，僅電源可以共用,，因此,，費用較高，成本節(jié)約不大,。擴展框支持方案是通過增加一個LTE機框處理基帶,，與TD-SCDMA BBU通過外部線纜連接，共用傳輸板卡,。該方案需對TD-SCDMA設(shè)備進行軟件升級,，部分已具備GE傳輸接口的TD-SCDMA設(shè)備無需硬件升級，對現(xiàn)網(wǎng)TD-SCDMA BBU改動相對較小,，但是同樣需要增加TD-LTE BBU設(shè)備,，從成本節(jié)約的角度來看亦不是最佳方案。
雙模BBU方案即采用TD- LTE與TD-SCDMA雙模BBU,，僅基帶在不同板卡上處理,，主控、傳輸,、機框,、背板等完全共用。該方案能夠共享大部分已有資源,，非常節(jié)約成本,，但需對現(xiàn)有TD-SCDMA BBU設(shè)備的機框和背板進行升級改造，提高處理能力,，同時需升級硬件平臺，改動較大,，但技術(shù)上不存在難度,。
通過以上分析,，建議在BBU平滑演進中可采用以下方案：在建網(wǎng)初期，可通過增加LTE基帶處理板卡,，共用傳輸,、背板、機框等快速進行TD-LTE建設(shè),；到后期網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大且設(shè)備成熟度更高時可將TD-SCDMA關(guān)鍵板卡軟件直接升級為TD-LTE工作模式,。
2.1 TD-SCDMA與TD-LTE工作于同頻段
TD-SCDMA與TD-LTE工作在同頻段（如A頻段和E頻段）時，占用不同的頻率資源,，即鄰頻共存,。此時可以共用RRU設(shè)備，但是共RRU受限于以下3個條件,。
(1)帶寬
受限于器件帶寬能力,，共RRU方案中最多支持30 MHz帶寬。
(2)時隙配比
共收發(fā)通道,，要求TD-SCDMA與TD-LTE時隙轉(zhuǎn)換點一致,，此時兩系統(tǒng)間無需干擾隔離帶寬。當(dāng)TD-SCDMA使用3∶3時隙配比而TD-LTE使用2∶2時隙配比時,，可無頻譜效率損失地進行鄰頻共存,；而當(dāng)TD-SCDMA使用2∶4時隙配比而TD-LTE使用1∶3時隙配比時，則會帶來TD-LTE頻譜效率的損失,。
(3)輸出功率
需將現(xiàn)有TD-SCDMA的輸出功率由2W提升為5W以上,。
目前TD-SCDMA同TD-LTE鄰頻共存主要應(yīng)用于室外A頻段和室內(nèi)E頻段。以室外A頻段為例,，考慮到PHS干擾,，可以采用TD-LTE使用1885～1895MHz，TD-SCMDA使用1880～1885MHz的方案,。
2.2 TD-SCDMA與TD-LTE工作于不同頻段
當(dāng)TD-SCDMA與TD-LTE工作于不同頻段時,，由于TD-LTE可使用的頻段相鄰較遠，此時由于RRU中主要器件如PA等最大僅支持30 MHz帶寬,，因此受限于目前器件的支持能力,，無法實現(xiàn)RRU的共用。TD-SCDMA與TD-LTE共用天線時需通過外接合路器來連接RRU,。
2.3 RRU產(chǎn)品支持情況
根據(jù)調(diào)研可知,，目前F頻段室外八通道RRU已支持共模和轉(zhuǎn)模方式，信號帶寬30MHz,，TD-LTE和TD-SCDMA信號帶寬可動態(tài)調(diào)整,；輸出功率大于9W/通道，Ir接口支持6.144GHz×2或6.144 GHz×3，但是通過對TD-SCDMA集采設(shè)備分析可知,，TD-SCDMA三期工程應(yīng)用的設(shè)備只支持1880～1900MHz頻段,，四期工程應(yīng)用的設(shè)備支持1880～1910MHz頻段，因此,，當(dāng)PHS退網(wǎng)之后,，亦無法完全利用已有設(shè)備進行平滑演進。
E頻段方面,，室內(nèi)單/雙通道RRU已支持共模和轉(zhuǎn)模方式,，目前信號帶寬為30 MHz，推動廠商未來支持40～50 MHz,，TD-LTE和TD-SCDMA信號帶寬可動態(tài)調(diào)整,；輸出功率為20～50 W/通道，視信號帶寬而定,，Ir接口支持4.9152 GHz×2,。
2.4 TD-LTE RRU升級配置
對于室外A頻段和室內(nèi)E頻段，RRU升級TD-LTE的配置分別如圖1,、圖2所示,。
3、共用天線方案分析
在TD-SCDMA向TD-LTE演進中,，天線能否共用主要依賴于TD-SCDMA和TD-LTE的工作頻段,。通過對TD-LTE規(guī)劃使用頻段的分析，可以得出以下結(jié)論：
對于D頻段TD-LTE設(shè)備,，天線完全不可共用,，需新安裝天饋系統(tǒng)；
對于A頻段TD-LTE設(shè)備,，天線可共用,；
對于E頻段TD-LTE設(shè)備，天線可共用,。
在未來TD-SCDMA向TD-LTE演進中,，當(dāng)FAD天線成熟后，應(yīng)將目前使用的各頻段天線替換為FAD寬頻天線,，從而降低施工難度,，減少天饋重量。
4,、配套演進方案分析
4.1 電源
TD-LTE BBU均支持-48V電源,，最大滿配功率不超過660W；RRU需要單獨使用一路電源供電,，最大功率不超過450W,。
4.2 機房
TD- LTE設(shè)備的集成度較高,，BBU設(shè)備高度均不超過4U，并且都可以在標(biāo)準(zhǔn)的19"機架上安裝,。與現(xiàn)有基站共機房建設(shè)時,，如果原有基站有相應(yīng)的19"機架,，并且有6U的空間,，就可以安裝TD-LTE的BBU設(shè)備。
如果是新建基站,，則需要一個機位即可滿足BBU設(shè)備的安裝要求,。
4.3 室分建設(shè)
若原有室分天線位置或密度不合理，則需進行改造,，增加或調(diào)整天線布放點,，保證TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。采用MIMO天線方案時,，至少需要新增一路天饋線,。為了保證MIMO性能，建議雙天線盡量采用10倍波長間距,，即1.5m,，如實際安裝空間受限雙天線間距則不應(yīng)低于4倍波長，即0.5m,。
4.4 傳輸配套
傳輸配套可根據(jù)傳輸帶寬需求將E1線更換為F E/GE光口（LC）或者電口（RJ45）,。通過計算可以得到室外宏基站（S1/1/1）要求的收斂傳輸帶寬為120～170 MHz，室內(nèi)分布系統(tǒng)（O1）的收斂帶寬為40～60 MHz,。
5,、結(jié)束語
通過以上分析可知，TD-SCDMA具備向TD-LTE平滑演進的條件,，如果TD-LTE和TD-SCDMA同頻段,，可采用TD/LTE雙模RRU，無需改動天面,；若TD-LTE和TD-SCDMA異頻段,，則需要新增對應(yīng)頻段的雙模RRU，雙模RRU內(nèi)置合路器,，直接合路即可,，天線需使用FAD寬頻天線。
在TD-SCDMA向TD-LTE演進中,，天線能否共用主要依賴于TD-SCDMA和TD-LTE的工作頻段,。通過對TD-LTE規(guī)劃使用頻段的分析，可以得出以下結(jié)論：
對于D頻段TD-LTE設(shè)備,，天線完全不可共用,，需新安裝天饋系統(tǒng)；
對于A頻段TD-LTE設(shè)備,，天線可共用,；
對于E頻段TD-LTE設(shè)備，天線可共用,。
在未來TD-SCDMA向TD-LTE演進中,，當(dāng)FAD天線成熟后，應(yīng)將目前使用的各頻段天線替換為FAD寬頻天線,，從而降低施工難度,，減少天饋重量。
4,、配套演進方案分析
4.1 電源
TD-LTE BBU均支持-48V電源,，最大滿配功率不超過660W；RRU需要單獨使用一路電源供電,，最大功率不超過450W,。
4.2 機房
TD- LTE設(shè)備的集成度較高,，BBU設(shè)備高度均不超過4U，并且都可以在標(biāo)準(zhǔn)的19"機架上安裝,。與現(xiàn)有基站共機房建設(shè)時,，如果原有基站有相應(yīng)的19"機架,，并且有6U的空間,，就可以安裝TD-LTE的BBU設(shè)備。
如果是新建基站,，則需要一個機位即可滿足BBU設(shè)備的安裝要求,。
4.3 室分建設(shè)
若原有室分天線位置或密度不合理，則需進行改造,，增加或調(diào)整天線布放點,，保證TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。采用MIMO天線方案時,，至少需要新增一路天饋線,。為了保證MIMO性能，建議雙天線盡量采用10倍波長間距,，即1.5m,，如實際安裝空間受限雙天線間距則不應(yīng)低于4倍波長，即0.5m,。
4.4 傳輸配套
傳輸配套可根據(jù)傳輸帶寬需求將E1線更換為F E/GE光口（LC）或者電口（RJ45）,。通過計算可以得到室外宏基站（S1/1/1）要求的收斂傳輸帶寬為120～170 MHz，室內(nèi)分布系統(tǒng)（O1）的收斂帶寬為40～60 MHz,。
5,、結(jié)束語
通過以上分析可知，TD-SCDMA具備向TD-LTE平滑演進的條件,，如果TD-LTE和TD-SCDMA同頻段,，可采用TD/LTE雙模RRU，無需改動天面,；若TD-LTE和TD-SCDMA異頻段,，則需要新增對應(yīng)頻段的雙模RRU，雙模RRU內(nèi)置合路器,，直接合路即可,，天線需使用FAD寬頻天線。
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