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伴隨TD-LTE產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，大唐移動(dòng)基于TD-SCDMA領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，積極投入到TD-LTE產(chǎn)業(yè)推進(jìn)的工作中去，在TD-LTE方面成果豐碩。自2009年開(kāi)始，大唐移動(dòng)就在TD-LTE功能以及性能方面進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，促進(jìn)TD-LTE技術(shù)的成熟，先后完成了TD-LTE Mtnet測(cè)試、上海世博會(huì)選型測(cè)試，并已圓滿(mǎn)完成南京TD-LTE規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)測(cè)試，在多個(gè)測(cè)試中創(chuàng)造了業(yè)界第一的好成績(jī)。
另一方面，大唐移動(dòng)積極配合中國(guó)移動(dòng)開(kāi)展TD-SCDMA 2010年擴(kuò)容工程的建設(shè)，繼續(xù)完善TD網(wǎng)絡(luò)的部署。而如何在現(xiàn)有較為成熟的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上平滑演進(jìn)至TD-LTE，是目前中國(guó)移動(dòng)更為關(guān)注的問(wèn)題，也是更快更好部署TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。大唐移動(dòng)自TD-SCDMA產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，就充分考慮到平滑演進(jìn)的需求，與中國(guó)移動(dòng)進(jìn)行深入合作，推出TD-SCDMA向TD-LTE平滑演進(jìn)整體解決方案，特別是在Ir接口速率壓縮這一演進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)方面，大唐移動(dòng)創(chuàng)新的提出了倍率壓縮解決方案，使TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備能夠最大程度的滿(mǎn)足利舊需求，以最小的改造工程量和最低廉的成本，快速部署TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，助力中國(guó)移動(dòng)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的快速平穩(wěn)發(fā)展。
1. TD-LTE演進(jìn)面臨的問(wèn)題
隨著LTE及雙模演進(jìn)的需求日益臨近，Ir口傳輸帶寬受限的問(wèn)題愈發(fā)凸顯。TD-LTE對(duì)Ir傳輸帶寬的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于TD-SCDMA，在TD-LTE及雙模應(yīng)用場(chǎng)景中，Ir傳輸帶寬需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出目前6Gbps的主流光口配置。下表列舉了幾種典型應(yīng)用場(chǎng)景下的Ir傳輸帶寬需求：
由上表可見(jiàn)，引入TD-LTE后，巨大的Ir傳輸帶寬對(duì)Ir接口提出了更高的要求。特別是在單、雙通道的室分覆蓋中，考慮到多級(jí)級(jí)聯(lián)的需求，現(xiàn)有的Ir接口速率基本無(wú)法滿(mǎn)足TD-S向TD-L的平衡演進(jìn)。
2. 倍率壓縮（DoubleRate）解決方案
針對(duì)后續(xù)演進(jìn)中Ir帶寬的瓶頸問(wèn)題，業(yè)界進(jìn)行了大量研究，提出了多種解決方案。
1) 12bit Ir數(shù)據(jù)壓縮方案：通過(guò)壓縮算法減小IQ數(shù)據(jù)占用的傳輸資源，提高數(shù)據(jù)信息傳送效率。
2) 10G物理光口方案：設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新的基站產(chǎn)品支持10G物理光口。
3) 多光口方案：設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新的RRU產(chǎn)品，增加Ir光口數(shù)量，以多光口負(fù)荷分擔(dān)的方式支持更高的Ir傳輸速率。
以上幾種方案雖然都致力于解決Ir傳輸瓶頸問(wèn)題，但都存在一定問(wèn)題。
12bit壓縮方案帶來(lái)的數(shù)據(jù)傳輸效率提升有限，在解決Ir傳輸瓶頸問(wèn)題上作用有限。
10G物理光口方案需要對(duì)現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行的基站設(shè)備硬件進(jìn)行改造，同時(shí)Ir接口也要替換為10G物理光模塊，使大量現(xiàn)網(wǎng)基站設(shè)備無(wú)法利舊，改造工程量巨大。另外，由于目前10G物理光口硬件成本很高，短期內(nèi)不適合推廣應(yīng)用。
多光口方案，通過(guò)多個(gè)Ir光口分擔(dān)來(lái)支持更高的Ir傳輸帶寬，該方案需要對(duì)Ir口數(shù)據(jù)分流，帶來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性的增加，也大大增加了故障概率和運(yùn)維難度，并且增加了光模塊、光纖的數(shù)量，造成成本增加。
針對(duì)Ir帶寬需求和現(xiàn)有方案存在巨大矛盾，大唐移動(dòng)創(chuàng)新性地提出了一種高效壓縮的解決方案——倍率壓縮（DoubleRate）解決方案。
2.1 核心算法
倍率壓縮技術(shù)以高效壓縮算法為核心，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)壓縮算法來(lái)提高等效Ir接口帶寬。
業(yè)界在量化壓縮技術(shù)方面通常采用四種技術(shù)方案：均勻量化、非均勻量化、自適應(yīng)量化和矢量量化。各種量化壓縮方法是從不同的維度實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮。
·自適應(yīng)量化是根據(jù)輸入信號(hào)的功率，自適應(yīng)地改變量化階梯的大小。
·矢量量化是一個(gè)延遲判決編碼技術(shù)。
·均勻量化是不改變各個(gè)子幀時(shí)域數(shù)據(jù)的處理模式，僅僅是將數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)降低。
·非均勻量化是合理地分配量化電平，從而解決量化性能問(wèn)題。
A律壓縮算法是常用的一種非均勻量化壓縮算法，通過(guò)在小信號(hào)時(shí)量化間隔小，大信號(hào)時(shí)量化間隔大，這種非均勻量化方式，改善小信號(hào)部分量化誤差。此算法已在話音信號(hào)壓擴(kuò)方面得到廣泛應(yīng)用，通過(guò)將話音信號(hào)進(jìn)行8比特壓擴(kuò)，使其效果等同于14比特均勻量化。
大唐移動(dòng)倍率壓縮技術(shù)，融合了自適應(yīng)量化和非均勻量化的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，在A律壓縮算法的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)壓縮算法關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化，使其更適于LTE上行接收和下行發(fā)送信號(hào)正態(tài)分布的特點(diǎn)，使Ir接口的數(shù)據(jù)壓縮效果達(dá)到更優(yōu)。如圖1
圖1 信道多種算法對(duì)比
通過(guò)對(duì)多種壓縮算法的對(duì)比評(píng)估，倍率壓縮算法為最佳的壓縮方案。
2.2 測(cè)試驗(yàn)證
為了充分驗(yàn)證倍率壓縮方案對(duì)業(yè)務(wù)性能的影響，大唐移動(dòng)分別從系統(tǒng)仿真、射頻指標(biāo)和業(yè)務(wù)性能進(jìn)行了全面的驗(yàn)證測(cè)試。
根據(jù)分析，Ir數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)壓縮后，對(duì)系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在發(fā)送接收動(dòng)態(tài)范圍、誤塊率（BLER）和EVM三項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)上，因此，減少壓縮算法對(duì)發(fā)送接收動(dòng)態(tài)范圍、EVM、BLER的影響，是Ir壓縮的關(guān)注重點(diǎn)。
此外，由于Ir口上傳送的IQ數(shù)據(jù)是天線通道內(nèi)所有用戶(hù)和信令信息的集合，Ir壓縮性能的另一個(gè)主要關(guān)注點(diǎn)就是用戶(hù)間功率的互相影響，因此，參照3GPP相關(guān)規(guī)范要求針對(duì)用戶(hù)間不同功率強(qiáng)度的情況專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了對(duì)比驗(yàn)證。
·系統(tǒng)仿真
系統(tǒng)仿真重點(diǎn)模擬了Ir壓縮對(duì)TD-LTE主要信道的影響，而且還特別設(shè)計(jì)了多個(gè)用戶(hù)間功率強(qiáng)度相差較大的惡劣場(chǎng)景，以驗(yàn)證在極為惡劣的情況下壓縮算法的性能表現(xiàn)。
仿真結(jié)果顯示，下行業(yè)務(wù)信道在0dB功率差，64QAM調(diào)制時(shí)，針對(duì)兩種信道模型壓縮前后性能基本無(wú)差異。EVM絕對(duì)損失小于1.51%。上行業(yè)務(wù)信道在與其他用戶(hù)間功率相同、64QAM調(diào)制時(shí)，壓縮前后SNR相差0.03dB，基本無(wú)差異。在極惡劣情況，上行用戶(hù)間功率相差12.8dB、64QAM調(diào)制時(shí)，壓縮前后SNR相差約0.6dB，仍保持在正常波動(dòng)范圍內(nèi)。
仿真表明，倍率壓縮技術(shù)對(duì)TD-LTE上/下行業(yè)務(wù)基本無(wú)影響。
·頻指標(biāo)測(cè)試
射頻指標(biāo)測(cè)試采用實(shí)際設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，主要包括發(fā)射機(jī)指標(biāo)測(cè)試、接收機(jī)指標(biāo)測(cè)試、及功能穩(wěn)定性測(cè)試。
測(cè)試結(jié)果表明，壓縮前后對(duì)射頻指標(biāo)的影響程度很小，發(fā)射機(jī)/接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍、ALCR均無(wú)明顯變化，EVM相對(duì)抬升也只有0.4%（折算為絕對(duì)抬升為1.3%），完全滿(mǎn)足3GPP規(guī)范<8%的要求。
·業(yè)務(wù)測(cè)試
業(yè)務(wù)測(cè)試主要針對(duì)上/下行業(yè)務(wù)的峰值數(shù)據(jù)速率、BLER、MCS等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。
業(yè)務(wù)測(cè)試表明，Ir壓縮對(duì)上下行業(yè)務(wù)速率、BLER、MCS等關(guān)鍵指標(biāo)均沒(méi)有明顯影響。
通過(guò)大唐移動(dòng)細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)試，充分證明了倍率壓縮技術(shù)對(duì)業(yè)務(wù)性能無(wú)明顯影響，可完全滿(mǎn)足TD-LTE部署及TD-SCDMA平滑演進(jìn)的需求。
3.倍率壓縮技術(shù)為客戶(hù)帶來(lái)巨大價(jià)值
倍率壓縮技術(shù)在不更換Ir光口硬件配置的前提下，實(shí)現(xiàn)了Ir傳輸速率的倍增，為T(mén)D-SCDMA向TD-LTE的平滑演進(jìn)掃清技術(shù)障礙，為客戶(hù)帶來(lái)了巨大的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。
·Ir傳輸能力大幅提升
倍率壓縮技術(shù)使原有Ir數(shù)據(jù)幀中的IQ數(shù)據(jù)bit位數(shù)壓縮到原來(lái)的一半，可獲得100%的速率提升，使得現(xiàn)有設(shè)備的Ir最大數(shù)據(jù)傳輸能力翻倍，從Ir傳輸能力的角度來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)容量具備100%的提升能力。
以下是兩種典型場(chǎng)景下，倍率壓縮方案和10G光口方案的差異。
1）室外TD-LTE20M+TDS6載波場(chǎng)景，可節(jié)省一根光纖（如圖2）：
圖2 倍率壓縮方案示意圖
2）室分TD-LTE20M+TDS12載波場(chǎng)景，可支持多一級(jí)級(jí)聯(lián)（如圖3）：
圖2 倍率壓縮方案示意圖
由以上場(chǎng)景的演進(jìn)比較可見(jiàn)，在一些典型應(yīng)用場(chǎng)景中，即使采用10G光模塊方案，若不采用額外壓縮技術(shù)，也將在很多應(yīng)用場(chǎng)景中受到限制。
·兼容現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備
中國(guó)移動(dòng)現(xiàn)網(wǎng)大量TD設(shè)備后續(xù)將面臨TD-LTE及雙模演進(jìn)的問(wèn)題，其中很多設(shè)備的Ir口物理傳輸帶寬將可能成為雙模演進(jìn)的重要瓶頸，對(duì)雙模演進(jìn)帶來(lái)影響。倍率壓縮技術(shù)的推出將很好地解決這一問(wèn)題，使得這些現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備能夠順利地完成額外TD-LTE及雙模平滑演進(jìn)，對(duì)解決中國(guó)移動(dòng)TD-LTE演進(jìn)中Ir接口傳輸帶寬瓶頸問(wèn)題提供有力的保障。
·突出的成本優(yōu)勢(shì)
倍率壓縮技術(shù)以軟件算法為核心，基站設(shè)備不需要硬件改動(dòng)即可支持，大大節(jié)省了設(shè)備硬件改造成本和施工成本。
結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)目前的仿真及實(shí)際測(cè)試，已基本證明倍率壓縮方案各項(xiàng)性能指標(biāo)完全優(yōu)于相關(guān)規(guī)范的要求，其對(duì)系統(tǒng)性能基本沒(méi)有影響，完全具備滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用要求。大唐移動(dòng)倍率壓縮技術(shù)可為中國(guó)移動(dòng)TD-SCDMA向LTE的平滑演進(jìn)提供優(yōu)質(zhì)、低成本的解決方案，兼容現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備，最大程度地保護(hù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資。
TD-LTE演進(jìn)的步伐已經(jīng)開(kāi)始，演進(jìn)之路上還有很多亟待解決的問(wèn)題。大唐移動(dòng)作為中國(guó)移動(dòng)的忠實(shí)合作伙伴，將一如既往地全力支持中國(guó)移動(dòng)，以大唐移動(dòng)深厚的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)積累，助力中國(guó)移動(dòng)推動(dòng)TD-SCDMA及LTE網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和演進(jìn)。
