TD-SCDMA/LTE 双模基站解决方案

【 摘要 】文章分析了TD-SCDMA平滑演进需求,提出了一种可实现TD向LTE平滑演进的双模基站解决方案,包括双模大容量BBU及支持全频段、异时隙配比的双模RRU和天馈的平滑演进方案,在未来仅需软件升级快速实现LTE部署。

【 关键词 】TD-SCDMA/TD-LTE双模解决方案 异时隙配比 大容量BBU 融合演进

TD-SCDMA向LTE平滑演进目标和方向

随着国内TD-SCDMA(后文简称TD)网络的大规模建设,2010年将覆盖全国330个城市,如何实现TD网络有效运营的同时实现向LTE(Long Term Evolution)平滑演进,探索一种满足多模融合共存、可根据需求灵活调整GSM/TD/LTE容量的解决方案,是业界需要重点研究的新课题。

TD-LTE的引入策略可以分重点引入和全网引入。重点引入是在高速数据业务需求密集区部署TD-LTE网络,其他区域暂用现有2G&3G网络,优点是可以节约资源和投资,但LTE网络的覆盖不连续;全网引入是整个区域都部署TD-LTE网络,全网提供LTE服务,缺点是偏远地区的引入会浪费资源,增加运营成本。

为实现TD网络向LTE平滑演进和长期共存和谐发展,中国移动给出了TDD频段规划建议(如图1所示),为TDD无线设备研发确定了发展方向。

频段规划充分考虑了TD-LTE频率资源需求和TD/LTE双模基站演进需求:F频段(1880~1920MHz)频段低,适合于室外LTE的连续覆盖。E频段(2320~2370MHz)可用于室内LTE的支持。

研究明确了TD/LTE双模基站需求和解决方案:TD/LTE双模基站应支持不更换硬件,通过软件升级实现TD向LTE平滑演进,TD/LTE双模基站可最大程度的实现投资保护,同时可实现未来LTE网络的快速部署;TD/LTE双模基站还可以根据业务运营需求灵活调整基站TD和LTE容量,满足多网共存融合发展需求。

TD/ LTE双模融合演进方案

如何有效利用频率资源,如何共用基站硬件和天馈,如何实现网络融合降低运营商的网络建设难度和成本,是TD向LTE平滑演进必须考虑的重要问题。TD-SCDMA系统目前均已采用“BBU+RRU”的架构,因此在向TD-LTE基站的演进中,应从BBU、RRU和天面三方面来考虑。

TD/LTE双模BBU需求和解决方案

(1)TD/LTE双模BBU需求分析

LTE FDD支持20M 2×2 MIMO的峰值速率149.776Mbps,在同等条件下TD-LTE的峰值速率只有81.938Mbps,相比LTE FDD支持上下行各20MHz配置,TD-LTE要达到与LTE FDD相同的吞吐速率,单个扇区需要2 个20MHz载波。因此为保持TDD与FDD的业务带宽竞争力,TD-LTE需要采用2x20MHz组网。

综合上述容量需求分析,TD/LTE双模 BBU,在满足目前TD 3 x 12载扇的容量前提下,TD-LTE 3扇区需要满足6 x 20M 的容量。

按理论仿真模型计算,以及外场多UE加载测试情况,TD-LTE的传输带宽需求分析如下:

室内覆盖:TD-LTE 基站(频率带宽:20MHz,MIMO:2*2,下行64QAM,上行16QAM条件下)按S1/1/1配置,峰值速率:399.615Mbps,保证速率:[168.615Mbps,361.317Mbps]。

室外覆盖:TD-LTE基站(频率带宽:20MHz,MIMO:2*2,下行64QAM,上行16QAM条件下)按S1/1/1配置,峰值速率:399.615Mbps,保证速率:[128.469Mbps,244.974Mbps]。

因此TD/LTE双模基站需要GE口才能支持LTE的传输带宽需求。

(2)超大容量紧凑型双模BBU解决方案

TD/LTE双模BBU支持现网运行的各种无线接入技术,包括GSM、TD-SCDMA和TD-LTE;同时容量超大满足TD+LTE所有可能的容量需求(如图2所示)。

超大容量,满足TD/TD-LTE共模容量需求;

基于MicroTCA标准架构,支持GSM/TD/LTE共模;

各种制式使用的主控板硬件平台一致,GSM/TD/LTE可以共用主控板;

基带板硬件平台一致,软件升级即可平滑扩展到多模应用。

(3)适合于双模运营的接口传输容量

考虑2G/3G融合及TD/LTE演进,BBU需要支持Ir接口数量>=12个,分别为2G/3G融合后,GSM至少需要3个光口;TD室外覆盖,三扇区至少需要3个光口;室内覆盖则需要更多光口;20M 8天线 3个扇区 TD-LTE需要6个6G光口。每块基带板自带3个6.144G的IR接口,共计27个IR接口,全面满足融合演进及各种场景的需求。

TD/LTE双模解决方案支持全速率的GE口,全面满足LTE时代的传输带宽需求,支持1588V2同步,支持基站IP自举。

TD/LTE双模RRU需求和解决方案

(1)室外TD/LTE双模RRU演进需求分析

综合频段分析F频段(1880MHz ~1920MHz)30MHz带宽加上A频段(2010MHz ~2025MHz)15M带宽,总共需要45M。支持45M工作带宽TD F+A双频多通道RRU将可满足TD向LTE平滑演进所有频率和容量需求。

对应的Ir接口需要支持1个20M LTE载波+TD 6载波F频段+TD 6载波A频段共14.74G的Ir接口带宽,需要三个6G光口支持。

TD/LTE多频段组网运营按需调整时隙配比(如图3所示),可以充分利用TDD技术上下行时隙灵活配比的优势,满足用户上下行业务发展需求,提升感知、网络竞争力。

(2)双模RRU解决方案

F+A双频双模RRU支持45MHz工作带宽

TD/LTE双模室外RRU支持45M工作带宽(F频段30M,A频段15M),满足TD-LTE+TD多模应用容量需求。全频段RRU构建TD/LTE网络,一劳永逸。

RRU支持3个6G光口,满足LTE演进接口需求,同时兼容现网设备

在1.6MHz载波带宽下,2光口只能满足TD6C+TD-LTE20M的Ir流量需求,无法满足RRU至少40MHz工作带宽的Ir流量带宽需求。而3光口可以满足TD15C+TD-LTE20M(45MHz工作带宽)的Ir流量带宽需求。

在1.4MHz载波带宽下,2光口无法满足TD6C+TD-LTE20M的Ir流量需求。而3光口仍可以满足45MHz工作带宽下的Ir流量带宽需求。

TD-LTE的IR接口标准化前,TD和TD-LTE数据分流有利于网络管理运维,2光口无法满足TD/TD-LTE数据分流的容量要求,只有3光口可以满足TD/TD-LTE数据分流的容量要求。

如果考虑现网BBU的扩容需求,采用2.5G的光模块,2光口只支持TD12C,不满足F+A全频段组网容量需求。3光口可支持TD18C,全面满足F+A全频段组网容量需求。

支持异时隙配比,满足TD/LTE灵活组网需求

在多频段组网方案下,如果统一2:4时隙配置,单载波上行速率只能达到550kbps,很难满足3G业务对上行速率的要求;如果统一3:3时隙配置,将牺牲部分下行速率,也不能满足业务需要。如图4所示,不同频段异时隙配比方案,不同频段采用不同的时隙配置,来适应不对称业务的需求。

双频RRU可采用混合时隙配置,满足不对称业务运营需求。以S666为例(3A3F),A频段时隙配置2:4,主载波3个HSDPA时隙;F频段辅载波配置3:3,2个HSUPA时隙,3个HSDPA时隙。单载波HSDPA速率为1.68M,单载波HSUPA速率为1.1M,上/下行数据速率比约为1:2,既可满足上/行数据业务速率均衡的要求,也可满足单用户上下行高峰值速率的要求。在不影响下行速率的情况下,使上行速率翻番,有效提升用户感受。

支持不同频段混合时隙组网的双模RRU,可根据LTE的上下时隙比来调整自身上行时隙比,实现网络灵活部署。而不支持混合时隙组网的双模RRU,TD-LTE的时隙配置时将受制于TD A频段时隙配置,只能采用与TD-SCDMA相同配置,使TD-LTE失去时隙灵活配置的优势(如图5所示)。

不同频段异时隙配比要求基站RRU设备提供硬件支持,满足不对称业务运营需求,为后续网络建设做好充分准备。

TD/TD-LTE可共用现网双极化8天线

TD/TD-LTE可共用现网双极化8天线实现TD-LTE 双极化8天线单双流自适应Beamforming技术,无需新增抱杆。

目前TD-SCDMA系统中采用智能天线技术,其中包括单极化阵列8天线及双极化8天线,而且其多数为宽频系列天线,即可在LTE频段内使用。考虑到TD-LTE的平滑演进,减少建网成本,可以利用目前现有的TD系统天线系统。

结束语

中国移动作为LTE产业的领导者,将持续推进TD/TD-LTE双模设备的实验室和外场验证工作,同时根据实际业务模型和容量实际需求,开展TD/TD-LTE双模组网解决方案和平滑演进策略研究,为TD网络实现LTE平滑演进和双模网络运营提前做好技术和产业准备工作。

参考文献:

[1] 3GPP TR 25.913.Requirements for Evolved UTRA (E-UTRA) and Evolved UTRAN

(E-UTRAN)[S].

[2] 3GPP TS 36.104.Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base

Station (BS) Radio Transmission and Reception[S].

[3] 3GPP TS 36.201.Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Long Term

Evolution (LTE) physical layer; General description[S].

【 作者简介 】

杜金宇:北京邮电大学工商管理硕士,现就职于中国移动通信集团公司计划部,工程师,从事TD-SCDMA网络发展规划、投资计划专业管理工作。

李健翔:毕业于北京理工大学信号与信息处理专业,工学硕士,现就职于中兴通讯股份有限公司,长期从事TD-LTE技术研究工作。