靈活的大容量多頻段組網(wǎng)解決方案實現(xiàn)向LTE平滑演進

一、前言

在國家的大力支持下，TD-SCDMA獲得了F頻段（1880～1900MHz），A頻段（2010～2025MHz）和E頻段（2320～2370MHz）三個頻段，總共85MHz帶寬。在這三個頻段中F和A可以用于室內(nèi)室外覆蓋，E頻段由于有軍方雷達干擾，只可用于室內(nèi)覆蓋，三個頻段的分布情況如圖1所示：

圖1：TD-SCDMA可用頻段

現(xiàn)有的TD-SCDMA頻段足以滿足中國移動目前用戶發(fā)展需求，但中國移動對于在這三個頻段上完成建網(wǎng)遇到了下面幾個問題：

何提高頻率利用率：如何最大化利用現(xiàn)有的頻段，提供豐富多樣的業(yè)務類型，滿足不同用戶的需求；

如何降低建網(wǎng)成本：由于RRU設備和頻段密切相關，多個頻段組網(wǎng)，如何做到一次建設后續(xù)可平滑擴容；

如何平滑演進到TD-LTE：TD-LTE是TD-SCDMA后續(xù)演進技術，E頻段TD-LTE規(guī)模試驗網(wǎng)的室內(nèi)頻點，如何復用現(xiàn)有的TD-SCDMA設備演進到TD-LTE，降低演進CAPEX。

針對中國移動遇到的上述問題，大唐移動發(fā)布了靈活的大容量多頻段組網(wǎng)解決方案，該方案既可以提升頻段利用率、降低建網(wǎng)成本，還可以解決TD-SCDMA向TD-LTE平滑演進的問題。

二、大唐移動多頻段應用策略建議

對于TD-SCDMA制式，F(xiàn)和A可以用于室內(nèi)室外覆蓋，E頻段由于有軍方雷達干擾，只可用于室內(nèi)覆蓋。

對于TD-LTE制式，室外優(yōu)先應用D頻段，F(xiàn)頻段為輔，室內(nèi)優(yōu)先應用E頻段，D頻段為輔

結合上述情況，大唐移動對于2010年TD-SCDMA工程擴容頻段使用主要應用建議如下：

A頻段作為TD-SCDMA主用頻段，本期網(wǎng)絡建設仍以A頻段為主。

在有較大容量需求且沒有PHS干擾的場景，可以引入F頻段。

建議E頻段本期少量試點，主要應用于室內(nèi)，考慮TD-SCDMA和TD-LTE共模。

可考慮使用F頻段建設室外TD-LTE。

對于現(xiàn)階段有容量需求的室內(nèi)站點，考慮到E頻段1~2年內(nèi)終端不成熟，無法產(chǎn)業(yè)化，建議本期室內(nèi)大容量站點使用A+F頻段。

三、不同頻段不同時隙配比是提高頻率利用率的關鍵

相對于WCDMA、CDMA2000等其它3G通信標準，TD-SCDMA標準靈活的時隙配置是其一大優(yōu)勢，可根據(jù)業(yè)務的不同靈活調(diào)整時隙配比。F頻段與A頻段之間有大約100MHz的頻帶間隔，使得F/A頻段采用不同時隙配比成為可能。

大唐移動對于不同頻段時隙比配置建議如下：

在A頻段保留2:4時隙配比可滿足現(xiàn)有上網(wǎng)等下行數(shù)據(jù)業(yè)務；

在F頻段則配置為3:3，并同時配合輔載波TS0應用，上下行實際比例達到3：4，同時滿足視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)上傳等業(yè)務需求以及下行業(yè)務需求。

圖2：不同頻段不同時隙比配置

在上述配置下，F(xiàn)/A兩個頻段下行均可提供單用戶1.68Mbps帶寬，F(xiàn)頻段上行可提供單用戶1.12Mbps帶寬。

1、業(yè)務發(fā)展需要不同頻段不同時隙配比

考慮到現(xiàn)階段的業(yè)務發(fā)展和終端單載波現(xiàn)實，TD-SCDMA網(wǎng)絡業(yè)務時隙比配置為2：4，提供單用戶1.68Mbps帶寬，滿足下行業(yè)務發(fā)展需求。隨著物聯(lián)網(wǎng)、無線城市以及移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速，一些新的應用如Email發(fā)送、互動游戲、視頻共享以及視頻監(jiān)控的不斷普及，移動用戶對上行鏈路的容量需求不斷增大。

然而在業(yè)務時隙配比為2：4的情況下，現(xiàn)網(wǎng)只能提供單用戶上行560Kbps帶寬，這顯然不能滿足上行業(yè)務發(fā)展的需求，如果將業(yè)務時隙配比為3：3，上行可以提供1.12Mbps帶寬，如圖3所示，可以滿足上行業(yè)務發(fā)展需求，但下行單用戶帶寬又不夠，不滿足下行業(yè)務發(fā)展需求。

圖 3：不同時隙轉(zhuǎn)換點配置下單用戶HSUPA理論峰值速率

針對上述情況只有將F和A頻段配置不同時隙比，如F頻段配置為3：3、A頻配置為2：4，才可以同時滿足上下行業(yè)務發(fā)展需求。

2、不同頻段不同時隙配比可提升TD-SCDMA網(wǎng)絡競爭力

WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三種制式單用戶上行頻率利用率對比如表格1所示： 

3、向TD-LTE平滑演進需要不同頻段不同時隙配比

在TD-LTE系統(tǒng)中，特殊子幀中的GP、DwPTS和UpPTS可以靈活調(diào)整寬度，DwPTS和UpPTS兩個特殊時隙也可以傳輸數(shù)據(jù)，如果GP的寬度越大，意味著DwPTS和UpPTS可用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)越少，即損失了系統(tǒng)容量。當TD-SCDMA與TD-LTE兩個系統(tǒng)在同一頻段相臨共存時，需要調(diào)整TD-LTE的GP大小來保證上下行切換點對齊，從而避免兩系統(tǒng)上下行間的干擾。

當TD-SCDMA系統(tǒng)的上下行業(yè)務時隙配比為3:3、2:4、5:1時，可以與TD-L系統(tǒng)實現(xiàn)共存，共存情況如圖4所示：

圖4： TD-S與TD-L幀結構共存分析

從圖4總結如下：

當TD-SCDMA時隙配比為3：3時，TD-LTE采用2：2子幀配比，特殊子幀設定為配置7，可以實現(xiàn)完美共存，基本上沒有資源損失

當TD-SCDMA時隙配比為2：4或5：1時，TD-LTE采用3：1和1：3子幀配比，TD-LTE需將特殊子幀設定為配置0、5，相比方案(1)，TD-LTE多損失了18%的系統(tǒng)容量，不利于系統(tǒng)容量和頻譜利用率的提升。

綜上，當F頻段需要TD-SCDMA與TD-LTE共模工作時，建議將TD-SCDMA的時隙配比配置與A頻段不一樣的3：3，TD-LTE的時隙配比為 2：S：2，此時可實現(xiàn)TD-SCDMA與TD-LTE兩系統(tǒng)完美共存。

4、不同頻段不同時隙配比完全可行

大唐移動分別于2009年7月和9月在西安現(xiàn)網(wǎng)進行了F+A混合組網(wǎng)功能測試。測試結果表明，當F頻段采用3：3時隙設置，A頻段采用2：4時隙設置時， 在F頻段上行受到A頻段下行干擾的第3時隙（即交叉時隙），語音用戶容量未現(xiàn)異常，上行PS業(yè)務速率正常，F(xiàn)/A頻段交叉時隙沒有產(chǎn)生明顯干擾。

圖5： F/A頻段實施不同時隙轉(zhuǎn)換點配置測試結果

四、室內(nèi)外場景下多頻段建網(wǎng)方案

1、室外站點設備使用建議

(1) 室外單A頻段需求站點：采用TDRU318進行建設。

對于容量需求較小，且后續(xù)很長時間沒有擴容需求的站點，從中國移動建網(wǎng)成本考慮，采用單A頻段多通道RRU TDRU318進行建設，提高網(wǎng)絡利用率。

圖6：室外單A站點建設

(2) 室外F+A需求站點：采用TDRU318FA進行建設。

對室外容量需求較大的新建場景，采用F+A雙頻多通道RRU TDRU318FA進行建設，同時支持F、A頻段，工程安裝一步到位。在滿足A頻段TD-SCDMA容量的前提下，TDRU318FA在F頻段支持10M TD-S與20M TD-L共模，滿足后續(xù)平滑演進。

圖7：室外F+A站點建設

對于室外單A頻段站點F頻段擴容場景，可采用TDRU318FA/TDRU318F完成擴容。

方案一：采用TDRU318FA替換原有單A頻段多通道RRU完成F頻段擴容。原單A頻段RRU可搬遷至業(yè)務量小的區(qū)域使用。

方案二：采用TDRU318F與原有單A頻段多通道RRU串聯(lián)，完成F頻段擴容。需新增一套RRU電源、光纖、接地線、上跳線等。

建議：從工程安裝便捷性考慮，建議采用替換方案進行擴容，同時，被替換的設備仍可利舊，節(jié)省投資。

圖 8：室外A頻段站點F頻段擴容

(3) 特殊場景的深度覆蓋：采用TDRU322進行建設。

目前對TD-S網(wǎng)絡查投訴最主要的還是弱覆蓋的問題，其中居民小區(qū)投訴占到所有投訴的53%，來自高校的投訴占到10%。而高校往往是TD-SCDMA發(fā)展起來業(yè)務需求很大的場景。高校、居民小區(qū)等場景，傳統(tǒng)8天線宏站難以入駐小區(qū)，且無法進行室分系統(tǒng)建設。采用F+A雙頻雙通道RRU產(chǎn)品TDRU322，配合1+1雙極化F+A雙頻天線進行室外穿透室內(nèi)覆蓋，是最佳站型選擇。

與單通道覆蓋相比，采用雙通道進行覆蓋有效提高上下行覆蓋質(zhì)量，提升用戶體驗。并可有效降低小區(qū)邊緣終端發(fā)射功率，減少網(wǎng)絡干擾。此類場景業(yè)務量需求較大，需要引入F頻段滿足容量需求，TDRU322同時支持F+A雙頻段，僅需一次施工即可解決FA雙頻段覆蓋問題。

圖9：特殊場景深度覆蓋

2、室內(nèi)站點設備使用建議

(1) 室內(nèi)單A頻段需求站點：采用TDRU311進行建設。

對于室內(nèi)容量需求較小，且后續(xù)很長時間沒有擴容需求的場景，采用A頻段單通道RRU TDRU311建設單A頻段站點，提高網(wǎng)絡利用率。

(2) 室內(nèi)F+A需求站點：包括新建和室內(nèi)單A頻段站點F頻段擴容，采用TDRU312進行建設。

大唐移動是業(yè)內(nèi)率先推出室內(nèi)F+A雙頻段單通道RRU產(chǎn)品TDRU312的廠家，TDRU312在網(wǎng)部署接近一年時間，產(chǎn)品的成熟度和可靠性得到了良好的驗證。

對于容量需求較大的新建場景，為了滿足F、A頻段室內(nèi)應用的靈活性與工程施工便利性，采用F/A雙頻合一RRU產(chǎn)品TDRU312進行建設是最佳選擇。

對于現(xiàn)網(wǎng)單A頻段站點容量需求較大，需要進行F頻段擴容的場景，采用TDRU312替換原有單A頻段單通道RRU完成F頻段擴容，原單A頻段RRU可挪至業(yè)務量小的區(qū)域使用。

(3) 室內(nèi)有E頻段需求站點：采用TDRU313進行建設。

E頻段已獲批用于室內(nèi)TD-SCDMA覆蓋，而E頻段終端推出還需至少1年時間，為了對室內(nèi)E頻段使用進行驗證，推動E頻段終端產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，建議E頻段本期在室內(nèi)進行少量試點應用。

大唐移動TDRU313為業(yè)內(nèi)首款F/A/E三頻合一RRU產(chǎn)品，充分滿足F、A、E頻段室內(nèi)應用的靈活性與工程施工便利性，快速便捷實現(xiàn)多頻段組網(wǎng)。TDRU313提供2個E頻段通道，在室內(nèi)覆蓋時即可解決由于E頻段路徑損耗無法與F/A頻段共覆蓋問題，又可以滿足演進到TD-LTE時應用2×2 MIMO的需求。TDRU313在E頻段可支持10M TD-SCDMA與20M TD-LTE共模，實現(xiàn)平滑演進到TD-LTE。

五、共平臺產(chǎn)品實現(xiàn)TD-SCDMA向TD-LTE平滑演進

TD-SCDMA與TD-LTE共平臺產(chǎn)品設計能夠保證實現(xiàn)由TD-SCDMA向TD-LTE的平滑演進，在實現(xiàn)快速便捷網(wǎng)絡升級的同時最大限度保護現(xiàn)有投資�；�于對TD-SCDMA和TD-LTE技術的深刻理解，在產(chǎn)品設計初期，大唐移動就充分考慮了TD-SCDMA向TD-LTE平滑演進的實際需求，于2008年8月即推出了TD-SCDMA與TD-LTE共平臺產(chǎn)品。

1、大容量的BBU平臺可同時支持TD-SCDMA和TD-LTE

大唐移動BBU產(chǎn)品EMB5116為業(yè)內(nèi)集成度最高，2U高度支持TD-SCDMA的108載波，可同時支持3個20MHz  8天線雙流BF的TD-L扇區(qū)和3個9載波的TD-S扇區(qū)。EMB5116產(chǎn)品Iub接口支持FE/GE，完全滿足LTE的S1/X2接口帶寬需求

2、大容量共平臺RRU是平滑演進到TD-LTE的關鍵

RRU位于天面，工程施工困難，因此對于平滑引入TD-LTE，RRU支持平滑演進是關鍵。大唐移動RRU設備TDRU313、TDRU318FA、TDRU318F以及TDRU322設備均支持TD-SCDMA與TD-LTE共模和轉(zhuǎn)模兩種共平臺方式，可分別在E頻段和F頻段平滑演進到TD-LTE。

對于支持F頻段的室外RRU產(chǎn)品和支持E頻段的室內(nèi)RRU產(chǎn)品，F(xiàn)頻段和E頻段均支持最大30MHz的處理帶寬，可軟件升級TD-SCDMA與TD-LTE兩系統(tǒng)的共存，共存方式如圖15所示：

圖 15：RRU支持TD-SCDMA和TD-LTE共平臺

六、總結

大唐移動針對TD-SCDMA系統(tǒng)多頻段應用的現(xiàn)狀，提出了靈活的大容量多頻段組網(wǎng)解決方案。該方案具備不同頻段不同時隙配比能力，可滿足中國移動后續(xù)上下行業(yè)務發(fā)展需求和向TD-LTE平滑演進需求，大大提升了頻率利用率；多款大容量多頻段RRU產(chǎn)品，實現(xiàn)一次建設到位，減少工程改造量，滿足網(wǎng)絡擴容需求，大大降低建網(wǎng)成本；多頻段系列產(chǎn)品均基于TD-SCDMA與TD-LTE共平臺，可實現(xiàn)向TD-LTE平滑演進。