TD-SCDMA与TD-LTE平滑共平台方案

【摘要】从B3G技术发展现状来看，由于高通公司已经宣布放弃发展UMB作为其未来4G的演进路线，使得LTE成为目前三大主流3G标准的唯一演进路线。而从技术体制来看，WCDMA和CDMA2000将向FDD LTE演进，TD-SCDMA将向LTE TDD演进。

【关键词】TD-SCDMA；TD-LTE；3G

1.概述

1.1 TD-LTE技术概述

TD-LTE即TD-SCDMA Long Term Evolution，是指TD-SCDMA的长期演进。TD-LTE采用了众多先进的无线技术，诸如OFDM、MIMO/BF、HARQ、AMC等。可以提供上行超过100Mbps和上行超过50Mbps的用户峰值速率；由于去除了RNC网元，网络结构简化且更加扁平；结合了其它和一些先进技术，使得无线接入网时延降至10ms；频谱利用率也提高了很多，使得TD-LTE在性能与成本上都具有很大的优势。下面介绍一下其关键的几个技术特点：

1.1.1 OFDM(正交频分复用技术)

实际上OFMD是多载波调制的一种。其主要思想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。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰 ICI。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。在向B3G/4G演进的过程中，OFDM是关键的技术之一，可以结合分集，时空编码，干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术，最大限度的提高了系统性能。

1.1.2 MIMO(多输入多输出)

所有的无线技术都面临信号衰落、多径、不断增加的干扰和受限制的频谱的挑战。MIMO(多输入多输出)技术在不需要占用额外的无线电频率的条件下，利用多径来提供更高的数据吞吐量，并同时增加覆盖范围和可靠性。它解决了当今任何无线电技术都面临的两个最困难的问题，即速度与覆盖范围。由于OFDM的子载波衰落情况相对平坦,十分适合与MIMO 技术相结合,提高系统性能。MIMO 系统在发射端和接收端均采用多天线(或阵判天线) 和多通道。多天线接收机利用空时编码处理能够分开并解码数据子流,从而实现最佳的处理。若各发射接收天线间的通道响应独立,则多入多出系统可以创造多个并行空间信道。通过这些并行空间信道独立地传输信息,数据速率必然可以提高。

1.2 论文的主要研究内容

本文首先叙述了TD-SCDMA在我国的发展现状和当前的建设情况及TD_LTE技术然后重点分析了TD-SCDMA关键技术及向TD-LTE演进，最后介绍并分析了TD-SCDMA与TD-LTE共平台方案。

2.TD-SCDMA与TD-LTE共平台方案

2.1 TD-SCDMA向TD-LTE演进概述

从TD-SCDMA 向TD-LTE的演进，首先是在TD-SCDMA 的基础上采用单载波HADPA技术，速率达到2.8Mbps；其后实现多载波HSDPA，其速率能达到7.2Mbps；持续发展到HSPA+阶段，速率将超过10Mbps，并继续逐步提高它的上行接入能力。最终在2010年之后，从HSPA+演进到LTE，实现20MHz带宽下行峰值速率100Mbps，上行峰值速率50Mbps。综上所述，由于技术发展的快速，需要充分考虑TD与LTE的共存和演进方式。在TD向LTE演进的过程中，需要采用TD与LTE共平台的方案，以实现更高端的技术应用并最大化降低网络投资成本。

2.2 TD与TD-LTE共平台方案简析

2.2.1系统共平台概述

TD与LTE共平台的研究和实现，比较复杂的部分在于基站设备。通常来说，对于系统无线设备BBU和RNC来说，TD与LTE共平台方案分为共机框方案；共硬件平台的共模方案；以及基站系统未来实现的基于软件无线电技术的多模基站，即硬件平台复用，通过软件下载支持TD或LTE方式。图1为TD与LTE共平台的方式分类示意。对于RRU和天线系统而言，可采用TD与LTE共RRU以及共天馈的方案。目前双极化天线已成为TD-SCDMA天线应用的主流方向，双极化天线可以较好支持向MIMO天线平滑演进，为LTE部署奠定基础；采用双极化天线后，其宽度、重量都减少一半，性能与常规八阵元智能天线相当。采用TD-SCDMA及TD-LTE均可工作的宽频段天线，即可支持TD-SCDMA与TD-LTE共天馈，无需变更天面施工，即可满足未来TD-LTE网络对站址天面的需求。需要特别注意的是，在具体实施过程中，需要认真考虑并分析TD与LTE共RRU及共天馈的方案，分别在同频段和异频段情况下的施工难易度、后期维护问题以及干扰隔离等问题，以选用最合理的共用方案。

2.2.2系统共平台方案简介

系统共平台方案的共机框方式是实现TD与LTE共平台方案的最基本方案，其主要特点是：两个系统独立运行；共用电源和背板；所有硬件板卡不复用。因此共机框方案只是一种TD向LTE演进的最简方案，并不是完全意义上的共平台方案。最大化保有现有TD-SCDMA网络投资的方式，是共硬件平台的共模方案。该方案可分为单模方式和双模方式两种，单模方式是系统中TD与LTE两个系统独立运行，硬件板卡可复用；支持TD系统在不更换任何硬件的前提下，直接软件升级为LTE系统。双模方式是系统中TD与LTE两种制式协作运行，两系统共用同一套硬件板卡，软件同时运行TD-SCDMA和TD-LTE的工作模式。可见共模方案是目前最为合理的共平台方案，但在实际网络运行中，TD与LTE两种制式协作运行的双模方式需要占用大量的系统资源并成倍增加系统设计复杂度，在实际应用中不推荐采用TD与LTE共平台的双模方案，因此下文将主要对BBU设备TD与LTE共平台的单模方案进行介绍及分析。

2.3 TD与TD-LTE的BBU共平台单模方案分析

从上文分析可知，TD与LTE共平台的最佳实现方案是共硬件平台的共模方案(单模方式和双模方式)。这种共平台方案可以完全实现BBU设备TD和LTE两种制式的共传输、共背板、共BBU架构以及共用主控及时钟单元；TD-SCDMA BBU通过软件升级即可支持平滑演进至TD-LTE。

2.3.1基带处理单元的TD与LTE共平台分析

对于基带处理单元而言，在支持LTE情况下对于处理器的能力有更高要求；其处理能力会根据处理时延的要求和LTE支持的天线及带宽数有不同要求。图3给出了在不同时延要求情况下，TD与LTE各种天线及带宽要求下的处理器能力要求，可以看到TD系统现有处理能力，基本可以实现5ms时延要求下的LTE各种带宽下的处理能力需求。

2.3.2接口单元的TD与LTE共平台分析

TD与LTE共用接口单元，需要重点考虑接口单元的流量；接口单元除提供与上级网络设备的接口外，还提供对RRU单元的接口。对于上级网络设备的接口Iub、X2/S1带宽来说，TD系统的Iub接口流量主要在于BBU的多个载波业务数据和控制数据总流量；对于LTE系统X2/S1接口，在空口速率下行100Mbps，上行50Mbps情况下，3个20M带宽小区总吞吐量在450Mbps之内，同时还要处理eNB之间的交互数据以及网络管理数据。综合计算分析可知，千兆物理端口完全能够满足TD与LTE共平台接口带宽需求。对BBU与RRU之间的Ir接口带宽来说，LTE采用2天线时，不管是10M带宽还是20M带宽，都可以在1条2.5G的链路中完成；当采用8天线时，必须采用两条链路。如果是10M带宽，则采用2条2.5G链路，如果是20M带宽，则采用两条3.072G高速链路。对BBU设备而言，TD系统接口单元不需要修改任何硬件就可以实现所有带宽的数据传输。　[科]

【参考文献】

［１］李海玉．对我国TD-SCDMA技术的分析和展望[J]．潍坊教育学院，2009,9:1-2．