TD—SCDMA到TD—LTE平滑过渡的建设方案浅析

　　1   引言
　　目前，国际上TD-LTE的商业部署采用与原有TDD系统共站的建设方式占大多数。国内已开展的TD-LTE规模测试也选择了基于TD-SCDMA组网的方式[1]。但是，对于即将开始的大规模TD-LTE建设，TD-SCDMA站址资源不足是个尤为突出的问题。本文介绍了TD-LTE/GSM共站建设方案，并对其建设思路、建设方式、注意事项进行了论证和分析，提出了行之有效的TD-LTE/GSM共址建设方案。
　　2   建设思路
　　TD-LTE是中国移动无线蜂窝网络发展的趋势，将成为中国移动高带宽、高质量无线宽带业务的主要承载网络。因此中国移动应该积极推动TD-LTE网络的快速部署，实现TD-LTE网络的全面覆盖，以确保中国移动在无线网络服务方面的优势。但是在TD-LTE建设过程中，将面临以下问题：
　　（1）用户希望在一开始使用TD-LTE网络时，即能在任何地区都能有优良的网络覆盖性能。
　　（2）大规模进行LTE建设需要极大的建设成本，在当今运营商面临着成本快速增长压力的时代，投入大量建设成本将会对企业造成巨大的成本压力。
　　因此为了快速形成网络覆盖，同时节省建设成本，需要采用GSM、TD-LTE共站址资源的建设方式进行建设。通过共建共享的方式建设TD-LTE网络有以下优点，如表1所示。
　　3   建设方案分析
　　TD-LTE同TD-SCDMA均采用F频段建网时，是以现有TD-SCDMA网络站址资源为基础，通过简单硬件改造及软件升级演进到TD-LTE网络的建设方式。建设方案简图如图1所示。
　　3.1  天线部分
　　中国移动建设TD-LTE系统，要满足覆盖需求，一般需要在现有的天馈上加3副天线[2]。然而有些基站的天馈已经是无法增加抱杆的情况，倘若采用TD-LTE与TD-SCDMA共天线的方案，那么就无需再增加抱杆，只需对原有TD-SCDMA天线进行整改即可，该方案更便于工程实施。但该建设方案是否会影响各自的数据传输性能，系统间的互干扰因素和干扰程度情况是需要考虑的问题。
　　对于TD-SCDMA基站，基站采用阵列天线，基带处理部分引入了智能天线信号处理技术。智能天线技术主要包括以下2点内容：一是上行多接入信号的空间滤波，即对同一时隙中发往基站的不同接入信号通过空间信道估计和均衡技术进行滤波;二是下行赋形发送，用户信号和干扰信号具有独特的空间方位特性，赋形发送根据这个特性对不同的用户采用不同的赋形波束来发送下行信号。所以在TD-SCDMA建设中，建议采用8阵元的双极化天线。
　在TD-LTE系统中采用的是多天线技术，多天线技术是指在无线通信的发射端或接收端采用多副天线，然后再通过信号处理技术实现的一种综合技术。TD-LTE的多天线技术包括分集、空间复用、波束赋形等。对于多天线技术的选用，可以参考如下建议：
　　（1）分集可以分为时间、空间、频率分集。分集技术可以提高接收的可靠性和覆盖范围，适用于需要保证可靠性或重视覆盖的环境。
　　（2）空间复用的技术特点是可以实现多路信道同时传输不同信息，峰值速率从理论上得到了成倍提高。空间复用技术主要应用场景是密集城区信号散射多的地区，不适合有直射信号的环境。
　　（3）波束赋形技术是多路天线阵列赋形成单路信号进行传输，它可以准确估计信道，针对用户形成波束，降低用户间干扰，提高覆盖能力，同时降低小区内干扰，提升系统吞吐量。
　　8阵元的双极化天线也是目前TD-LTE系统所使用的天线。
　　通过覆盖测试（验证双系统采用双频天线合路对各个系统覆盖的影响）和峰值吞吐量测试（验证双系统采用双频天线合路对各个系统下终端的吞吐量的影响）发现： TD-SCDMA和TD-LTE这2个系统，采用双频天线并同时开启双系统工作时，覆盖范围均会受影响，但是影响不大。
　　综上所述，天线需要同时支持F、A频段，比如现网天线已经同时支持F、A频段，那么天线部分无需改造，假如现网天线不能同时支持F、A频段，那么就需要将现网天线替换为同时支持F、A频段的天线。
　　3.2  GPS部分
　　TD-SCDMA、TD-LTE共址基站，则共用GPS信号，无需改造。
　　3.3  RRU部分
　　常规情况下，TD-SCDMA原有的RRU设备按照1.6MHz带宽设计，并依据TD-SCDMA标准中规定的载波发射功率来设置RRU额定功率，对应的调制解调频率位置及带宽则参照TD-SCDMA所分配的频率资源位置及带宽设计。而TD-LTE系统由于采用灵活的带宽配置和发射功率，并运行于不同带宽，因此需要进行RRU替换来实现TD-SCDMA的RRU升级为支持TD-LTE的RRU[3]。
　　采用双模RRU设备，可作为TD-SCDMA基站接升级为TD-LTE基站使用。双模RRU设备输出功率需同时支持TD-SCDMA及TD-LTE的射频单元功耗，并且双模RRU基于原有的单模TD-SCDMA的RRU设备设计改造，因此略微降低了单模RRU设备对TD-SCDMA支持的载波数量，但具备了支持TD-LTE的双模能力。这种双模RRU的设计制造成本提升相对较小，是TD-SCDMA平滑过渡到TD-LTE的阶段性可选设备。
　　综上，如果现网TD-SCDMA RRU支持F、A频段，则RRU可利旧使用，只需为各RRU增加一根光纤连接至BBU完成双光纤链路即可。如果现网TD-SCDMA RRU不支持F、A频段，则替换为支持F、A频段的RRU，并增加一根光纤连接至BBU完成双光纤链路。
　　3.4  BBU部分
　　因TD-LTE与TD-SCDMA信号带宽及底层技术原理的差异，TD-SCDMA现有的BBU不能供TD-LTE直接使用，要实现TD-LTE相应功能，还需要额外增加TD-LTE所需的BBU基带处理单元。
　　对于BBU，除基带板卡以外，还包括主控、传输、机框、背板等其他辅助设备资源。因此，对于需要新增TD-LTE BBU基带处理单元的情况，BBU升级方式可以包括如下几种组合[4]：
　　（1）新增机架或利旧原有机架，新增一套TD-LTE的BBU设备
　　利旧原有机架，完全新增一套TD-LTE的BBU单元，全部设备为新增购置，所需的成本最高。而新增机架的方式则成本还要更高一些。
　　（2）共传输板卡升级BBU
　　该方案利旧TD-SCDMA BBU传输板卡，新增TD-LTE基带板。TD-LTE与TD-SCDMA共用一套传输板卡。对于已具有GE接口的TD-SCDMA BBU设备无需硬件升级。相对于第一种方案所需成本有所降低。
　　（3）双模BBU
　　双模BBU方案中，TD-LTE与TD-SCDMA共用主控、传输、机框、背板等辅助资源，仅基带处理单元分别由各自的基带板完成。相对于前2种升级方式，该方案所需成本最低。但该方案的实施，需要对已有的 TD-SCDMA BBU进行背板与机框等的改造和升级。
　　4   注意事项分析
　　（1）在工程实施过程中，双系统天线之间保持适当垂直或水平空间隔离，建议安装TD-LTE基站天线时采用如下间距标准：
　　1）GSM/DCS符合3GPP TS 45.005 V9.1.0（2009-11）规范要求时，TD-LTE线阵和GSM1800定向天线之间间距要求：并排同向安装时，水平隔离距离≥0.5m，垂直距离≥0.2m。
　　2）TD-LTE线阵和CDMA2000定向天线之间间距要求：并排同向安装时，通常建议采用垂直隔离方式，并且保持垂直距离≥2.3m。
　　3）TD-LTE线阵和WCDMA定向天线之间间距要求：并排同向安装时，建议水平隔离距离≥0.5m，并且垂直距离≥0.2m。
　　4）TD-SCDMA符合《中国移动TD-SCDMA无线子系统硬件技术规范（2010年）》[5]时，TD-LTE与TD-SCDMA隔离要求：并排同向安装时，水平隔离距离≥0.5m，垂直距离≥0.2m。
　　（2）双模站点天线更换现网TD-SCDMA站点双模演化到TD-LTE过程中，部分宏站需要同时更换天线和RRU（支持FA频段），工程施工队更换天线时依据设计院提供的工参进行施工。如果存在设计工参与现网运行工参（小区编号、下倾角、方位角）不一致的情况，可能会导致天线更换后TD-SCDMA覆盖效果的变化。
　（3）TD-SCDMA双模演进站点涉及到天线更换站点，应要求施工队进行现场测量（确认小区编号、方位角、俯仰角），如果发现设计工参与实际测试工参不一致，需及时请示网优中心确认后再进行施工。与此同时，机房应依据新天线型号进行TD-SCDMA权值更新，确保天线更换前后TD-SCDMA覆盖情况的一致性。
　　（4）TDS-TDL双模RF优化协同双模宏站的TD-SCDMA与TD-LTE共用天馈，整体覆盖效果基本一致，但如果存在部分小区TD-LTE与TD-SCDMA覆盖目标不一致（TD-LTE站点与TD-SCDMA站点不全是共址建设）带来的RF调整需求，将会导致对TD-SCDMA的覆盖效果造成影响。
　　（5）建议建立TD-SCDMA优化、TD-LTE优化、代维优化等三方共同参与的协商通报机制，当共天线的双模站点需要进行天线调整的时候，需求方（TD-LTE或TD-SCDMA）要召集三方人员共同讨论调整方案，在通过评估得到大家共同认可的方案后再进行实施，以确保将对网络造成的影响减小到最小，同时也有利于优化信息及时传递、提高工参维护准确性。
　　（6）F频段双模宏站RRU的功率配置。针对双模替换、升级场景，华为建议TDS-TDL功率配置方案采用均分原则进行配置，以保障整体TDS-TDL覆盖情况基本一致。TD-LTE功率采用映射TD-SCDMA功率得到，针对TD-SCDMA功率超出使用原则（大于33dBm）的现网部分小区，需要进行整体功率调整，以实现TDS-TDL覆盖同步。
　　（7）GSM 1800M的三阶互调产物落在TD-LTE频带内时，对TD-LTE会产生干扰（对上行影响尤为明显）。
　　5   宏站演进方案举例
　　针对本地基站的改造方案，用框图形式对室外宏站的演进方案进行演示。
　　在改造前，用如下框图描述BBU至RRU至天线、BBU至传输综合机柜和Ir光口的连接方式。具体连线方式如图2所示：
　　图2    室外宏站现网配置框图
　　因为原天面的天线支持fa频段，所以无需更换天线。针对BBU侧，可以增加光纤及光模块，或者可以增加BBU单板和GE传输接口。具体改造框图如图3所示：
　　图3    室外宏站升级LTE后设备配置框图
　　6   结论
　　通过上文可知，TD-SCDMA具备向TD-LTE平滑过渡的条件，对于BBU设备，无论是F、D频段，现阶段设备厂家都可以实现共用。对于RRU在F频段实现TD-SCDMA到TD-LTE的过渡升级，可以采用TDS/TDL双模RRU，利旧原有天线，这样可以大大的提高工程建设效率。
　　参考文献：
　　[1] 黄吉，张盛海，王志广，等. TD-LTE基站平滑升级方案[J]. 移动通信， 2013（24）： 84-87.
　　[2] 李寿鹏，邢小刚. TD-LTE与TD-SCDMA共天线研究[J]. 电信工程技术与标准化， 2011（8）： 21-24.