TD-SCDMA設備向TD-LTE平滑演進的方法
電信技術
任毅 盧紀宇 王申
中國移動通信集團設計院
摘要： 當前，無線通信技術正加速向更高端的4G技術演進，TD-SCDMA技術將首先平滑地向同為時分雙工技術的TD-LTE過渡。能否盡快實現TD-LTE的商用，并最大化地保護現有TD-SCDMA網絡投資，是目前業內最關心的問題之一。
TD-LTE采用正交頻分復用（OFDM）技術和多天線MIMO技術，能夠實現更靈活的頻譜帶寬配置。相對TD-SCDMA的網絡架構，TD-LTE取消了RNC單元，同時采用全IP的扁平化架構。以下將通過對TD-SCDMA網絡與TD-LTE網絡的區別分析，對其平滑演進所需要考慮的問題進行全面剖析，并在此基礎上提出相關建議。
Abstract：
Key words :
1、前言
當前，get="_blank">無線通信技術正加速向更高端的4G技術演進，TD-SCDMA技術將首先平滑地向同為時分雙工技術的TD-LTE過渡。能否盡快實現TD-LTE的商用，并最大化地保護現有TD-SCDMA網絡投資，是目前業內最關心的問題之一。
TD-LTE采用正交頻分復用（OFDM）技術和多天線MIMO技術，能夠實現更靈活的頻譜帶寬配置。相對TD-SCDMA的網絡架構，TD-LTE取消了RNC單元，同時采用全IP的扁平化架構。以下將通過對TD-SCDMA網絡與TD-LTE網絡的區別分析，對其平滑演進所需要考慮的問題進行全面剖析，并在此基礎上提出相關建議。
2、共BBU技術方案分析
目前TD-SCDMA向TD-LTE演進中的共BBU方案主要有共機架、擴展框支持和雙模BBU等3種。
共機架方案是通過共用機架來實現，無需設備改造，其實施受限于機架剩余空間。該方案相當于完全新增一套BBU設備，僅電源可以共用，因此，費用較高，成本節約不大。擴展框支持方案是通過增加一個LTE機框處理基帶，與TD-SCDMA BBU通過外部線纜連接，共用傳輸板卡。該方案需對TD-SCDMA設備進行軟件升級，部分已具備GE傳輸接口的TD-SCDMA設備無需硬件升級，對現網TD-SCDMA BBU改動相對較小，但是同樣需要增加TD-LTE BBU設備，從成本節約的角度來看亦不是最佳方案。
雙模BBU方案即采用TD- LTE與TD-SCDMA雙模BBU，僅基帶在不同板卡上處理，主控、傳輸、機框、背板等完全共用。該方案能夠共享大部分已有資源，非常節約成本，但需對現有TD-SCDMA BBU設備的機框和背板進行升級改造，提高處理能力，同時需升級硬件平臺，改動較大，但技術上不存在難度。
通過以上分析，建議在BBU平滑演進中可采用以下方案：在建網初期，可通過增加LTE基帶處理板卡，共用傳輸、背板、機框等快速進行TD-LTE建設；到后期網絡規模較大且設備成熟度更高時可將TD-SCDMA關鍵板卡軟件直接升級為TD-LTE工作模式。
2.1 TD-SCDMA與TD-LTE工作于同頻段
TD-SCDMA與TD-LTE工作在同頻段（如A頻段和E頻段）時，占用不同的頻率資源，即鄰頻共存。此時可以共用RRU設備，但是共RRU受限于以下3個條件。
(1)帶寬
受限于器件帶寬能力，共RRU方案中最多支持30 MHz帶寬。
(2)時隙配比
共收發通道，要求TD-SCDMA與TD-LTE時隙轉換點一致，此時兩系統間無需干擾隔離帶寬。當TD-SCDMA使用3∶3時隙配比而TD-LTE使用2∶2時隙配比時，可無頻譜效率損失地進行鄰頻共存；而當TD-SCDMA使用2∶4時隙配比而TD-LTE使用1∶3時隙配比時，則會帶來TD-LTE頻譜效率的損失。
(3)輸出功率
需將現有TD-SCDMA的輸出功率由2W提升為5W以上。
目前TD-SCDMA同TD-LTE鄰頻共存主要應用于室外A頻段和室內E頻段。以室外A頻段為例，考慮到PHS干擾，可以采用TD-LTE使用1885～1895MHz，TD-SCMDA使用1880～1885MHz的方案。
2.2 TD-SCDMA與TD-LTE工作于不同頻段
當TD-SCDMA與TD-LTE工作于不同頻段時，由于TD-LTE可使用的頻段相鄰較遠，此時由于RRU中主要器件如PA等最大僅支持30 MHz帶寬，因此受限于目前器件的支持能力，無法實現RRU的共用。TD-SCDMA與TD-LTE共用天線時需通過外接合路器來連接RRU。
2.3 RRU產品支持情況
根據調研可知，目前F頻段室外八通道RRU已支持共模和轉模方式，信號帶寬30MHz，TD-LTE和TD-SCDMA信號帶寬可動態調整；輸出功率大于9W/通道，Ir接口支持6.144GHz×2或6.144 GHz×3，但是通過對TD-SCDMA集采設備分析可知，TD-SCDMA三期工程應用的設備只支持1880～1900MHz頻段，四期工程應用的設備支持1880～1910MHz頻段，因此，當PHS退網之后，亦無法完全利用已有設備進行平滑演進。
E頻段方面，室內單/雙通道RRU已支持共模和轉模方式，目前信號帶寬為30 MHz，推動廠商未來支持40～50 MHz，TD-LTE和TD-SCDMA信號帶寬可動態調整；輸出功率為20～50 W/通道，視信號帶寬而定，Ir接口支持4.9152 GHz×2。
2.4 TD-LTE RRU升級配置
對于室外A頻段和室內E頻段，RRU升級TD-LTE的配置分別如圖1、圖2所示。
目前TD-SCDMA向TD-LTE演進中的共BBU方案主要有共機架、擴展框支持和雙模BBU等3種。
共機架方案是通過共用機架來實現，無需設備改造，其實施受限于機架剩余空間。該方案相當于完全新增一套BBU設備，僅電源可以共用，因此，費用較高，成本節約不大。擴展框支持方案是通過增加一個LTE機框處理基帶，與TD-SCDMA BBU通過外部線纜連接，共用傳輸板卡。該方案需對TD-SCDMA設備進行軟件升級，部分已具備GE傳輸接口的TD-SCDMA設備無需硬件升級，對現網TD-SCDMA BBU改動相對較小，但是同樣需要增加TD-LTE BBU設備，從成本節約的角度來看亦不是最佳方案。
雙模BBU方案即采用TD- LTE與TD-SCDMA雙模BBU，僅基帶在不同板卡上處理，主控、傳輸、機框、背板等完全共用。該方案能夠共享大部分已有資源，非常節約成本，但需對現有TD-SCDMA BBU設備的機框和背板進行升級改造，提高處理能力，同時需升級硬件平臺，改動較大，但技術上不存在難度。
通過以上分析，建議在BBU平滑演進中可采用以下方案：在建網初期，可通過增加LTE基帶處理板卡，共用傳輸、背板、機框等快速進行TD-LTE建設；到后期網絡規模較大且設備成熟度更高時可將TD-SCDMA關鍵板卡軟件直接升級為TD-LTE工作模式。
2.1 TD-SCDMA與TD-LTE工作于同頻段
TD-SCDMA與TD-LTE工作在同頻段（如A頻段和E頻段）時，占用不同的頻率資源，即鄰頻共存。此時可以共用RRU設備，但是共RRU受限于以下3個條件。
(1)帶寬
受限于器件帶寬能力，共RRU方案中最多支持30 MHz帶寬。
(2)時隙配比
共收發通道，要求TD-SCDMA與TD-LTE時隙轉換點一致，此時兩系統間無需干擾隔離帶寬。當TD-SCDMA使用3∶3時隙配比而TD-LTE使用2∶2時隙配比時，可無頻譜效率損失地進行鄰頻共存；而當TD-SCDMA使用2∶4時隙配比而TD-LTE使用1∶3時隙配比時，則會帶來TD-LTE頻譜效率的損失。
(3)輸出功率
需將現有TD-SCDMA的輸出功率由2W提升為5W以上。
目前TD-SCDMA同TD-LTE鄰頻共存主要應用于室外A頻段和室內E頻段。以室外A頻段為例，考慮到PHS干擾，可以采用TD-LTE使用1885～1895MHz，TD-SCMDA使用1880～1885MHz的方案。
2.2 TD-SCDMA與TD-LTE工作于不同頻段
當TD-SCDMA與TD-LTE工作于不同頻段時，由于TD-LTE可使用的頻段相鄰較遠，此時由于RRU中主要器件如PA等最大僅支持30 MHz帶寬，因此受限于目前器件的支持能力，無法實現RRU的共用。TD-SCDMA與TD-LTE共用天線時需通過外接合路器來連接RRU。
2.3 RRU產品支持情況
根據調研可知，目前F頻段室外八通道RRU已支持共模和轉模方式，信號帶寬30MHz，TD-LTE和TD-SCDMA信號帶寬可動態調整；輸出功率大于9W/通道，Ir接口支持6.144GHz×2或6.144 GHz×3，但是通過對TD-SCDMA集采設備分析可知，TD-SCDMA三期工程應用的設備只支持1880～1900MHz頻段，四期工程應用的設備支持1880～1910MHz頻段，因此，當PHS退網之后，亦無法完全利用已有設備進行平滑演進。
E頻段方面，室內單/雙通道RRU已支持共模和轉模方式，目前信號帶寬為30 MHz，推動廠商未來支持40～50 MHz，TD-LTE和TD-SCDMA信號帶寬可動態調整；輸出功率為20～50 W/通道，視信號帶寬而定，Ir接口支持4.9152 GHz×2。
2.4 TD-LTE RRU升級配置
對于室外A頻段和室內E頻段，RRU升級TD-LTE的配置分別如圖1、圖2所示。
3、共用天線方案分析
在TD-SCDMA向TD-LTE演進中，天線能否共用主要依賴于TD-SCDMA和TD-LTE的工作頻段。通過對TD-LTE規劃使用頻段的分析，可以得出以下結論：
對于D頻段TD-LTE設備，天線完全不可共用，需新安裝天饋系統；
對于A頻段TD-LTE設備，天線可共用；
對于E頻段TD-LTE設備，天線可共用。
在未來TD-SCDMA向TD-LTE演進中，當FAD天線成熟后，應將目前使用的各頻段天線替換為FAD寬頻天線，從而降低施工難度，減少天饋重量。
4、配套演進方案分析
4.1 電源
TD-LTE BBU均支持-48V電源，最大滿配功率不超過660W；RRU需要單獨使用一路電源供電，最大功率不超過450W。
4.2 機房
TD- LTE設備的集成度較高，BBU設備高度均不超過4U，并且都可以在標準的19"機架上安裝。與現有基站共機房建設時，如果原有基站有相應的19"機架，并且有6U的空間，就可以安裝TD-LTE的BBU設備。
如果是新建基站，則需要一個機位即可滿足BBU設備的安裝要求。
4.3 室分建設
若原有室分天線位置或密度不合理，則需進行改造，增加或調整天線布放點，保證TD-LTE的網絡覆蓋。采用MIMO天線方案時，至少需要新增一路天饋線。為了保證MIMO性能，建議雙天線盡量采用10倍波長間距，即1.5m，如實際安裝空間受限雙天線間距則不應低于4倍波長，即0.5m。
4.4 傳輸配套
傳輸配套可根據傳輸帶寬需求將E1線更換為F E/GE光口（LC）或者電口（RJ45）。通過計算可以得到室外宏基站（S1/1/1）要求的收斂傳輸帶寬為120～170 MHz，室內分布系統（O1）的收斂帶寬為40～60 MHz。
5、結束語
通過以上分析可知，TD-SCDMA具備向TD-LTE平滑演進的條件，如果TD-LTE和TD-SCDMA同頻段，可采用TD/LTE雙模RRU，無需改動天面；若TD-LTE和TD-SCDMA異頻段，則需要新增對應頻段的雙模RRU，雙模RRU內置合路器，直接合路即可，天線需使用FAD寬頻天線。
在TD-SCDMA向TD-LTE演進中，天線能否共用主要依賴于TD-SCDMA和TD-LTE的工作頻段。通過對TD-LTE規劃使用頻段的分析，可以得出以下結論：
對于D頻段TD-LTE設備，天線完全不可共用，需新安裝天饋系統；
對于A頻段TD-LTE設備，天線可共用；
對于E頻段TD-LTE設備，天線可共用。
在未來TD-SCDMA向TD-LTE演進中，當FAD天線成熟后，應將目前使用的各頻段天線替換為FAD寬頻天線，從而降低施工難度，減少天饋重量。
4、配套演進方案分析
4.1 電源
TD-LTE BBU均支持-48V電源，最大滿配功率不超過660W；RRU需要單獨使用一路電源供電，最大功率不超過450W。
4.2 機房
TD- LTE設備的集成度較高，BBU設備高度均不超過4U，并且都可以在標準的19"機架上安裝。與現有基站共機房建設時，如果原有基站有相應的19"機架，并且有6U的空間，就可以安裝TD-LTE的BBU設備。
如果是新建基站，則需要一個機位即可滿足BBU設備的安裝要求。
4.3 室分建設
若原有室分天線位置或密度不合理，則需進行改造，增加或調整天線布放點，保證TD-LTE的網絡覆蓋。采用MIMO天線方案時，至少需要新增一路天饋線。為了保證MIMO性能，建議雙天線盡量采用10倍波長間距，即1.5m，如實際安裝空間受限雙天線間距則不應低于4倍波長，即0.5m。
4.4 傳輸配套
傳輸配套可根據傳輸帶寬需求將E1線更換為F E/GE光口（LC）或者電口（RJ45）。通過計算可以得到室外宏基站（S1/1/1）要求的收斂傳輸帶寬為120～170 MHz，室內分布系統（O1）的收斂帶寬為40～60 MHz。
5、結束語
通過以上分析可知，TD-SCDMA具備向TD-LTE平滑演進的條件，如果TD-LTE和TD-SCDMA同頻段，可采用TD/LTE雙模RRU，無需改動天面；若TD-LTE和TD-SCDMA異頻段，則需要新增對應頻段的雙模RRU，雙模RRU內置合路器，直接合路即可，天線需使用FAD寬頻天線。
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