TD-SCDMA设备向TD-LTE平滑演进的方法
电信技术
任毅 卢纪宇 王申
中国移动通信集团设计院
摘要：当前，无线通信技术正加速向更高端的4G技术演进，TD-SCDMA技术将首先平滑地向同为时分双工技术的TD-LTE过渡。能否尽快实现TD-LTE的商用，并最大化地保护现有TD-SCDMA网络投资，是目前业内最关心的问题之一。 TD-LTE采用正交频分复用（OFDM）技术和多天线MIMO技术，能够实现更灵活的频谱带宽配置。相对TD-SCDMA的网络架构，TD-LTE取消了RNC单元，同时采用全IP的扁平化架构。以下将通过对TD-SCDMA网络与TD-LTE网络的区别分析，对其平滑演进所需要考虑的问题进行全面剖析，并在此基础上提出相关建议。
Abstract：
Key words :
1、前言
当前，get="_blank">无线通信技术正加速向更高端的4G技术演进，TD-SCDMA技术将首先平滑地向同为时分双工技术的TD-LTE过渡。能否尽快实现TD-LTE的商用，并最大化地保护现有TD-SCDMA网络投资，是目前业内最关心的问题之一。
TD-LTE采用正交频分复用（OFDM）技术和多天线MIMO技术，能够实现更灵活的频谱带宽配置。相对TD-SCDMA的网络架构，TD-LTE取消了RNC单元，同时采用全IP的扁平化架构。以下将通过对TD-SCDMA网络与TD-LTE网络的区别分析，对其平滑演进所需要考虑的问题进行全面剖析，并在此基础上提出相关建议。
2、共BBU技术方案分析
目前TD-SCDMA向TD-LTE演进中的共BBU方案主要有共机架、扩展框支持和 双模BBU等3种。
共机架方案是通过共用机架来实现，无需设备改造，其实施受限于机架剩余空间。该方案相当于完全新增一套BBU设备，仅电源可以共用，因此，费用较高，成本节约不大。扩展框支持方案是通过增加一个LTE机框处理基带，与TD-SCDMA BBU通过外部线缆连接，共用传输板卡。该方案需对TD-SCDMA设备进行软件升级，部分已具备GE传输接口的TD-SCDMA设备无需硬件升级，对现网TD-SCDMA BBU改动相对较小，但是同样需要增加TD-LTE BBU设备，从成本节约的角度来看亦不是最佳方案。
双模BBU方案即采用TD- LTE与TD-SCDMA双模BBU，仅基带在不同板卡上处理，主控、传输、机框、背板等完全共用。该方案能够共享大部分已有资源，非常节约成本，但需对现有TD-SCDMA BBU设备的机框和背板进行升级改造，提高处理能力，同时需升级硬件平台，改动较大，但技术上不存在难度。
通过以上分析，建议在BBU平滑演进中可采用以下方案：在建网初期，可通过增加LTE基带处理板卡，共用传输、背板、机框等快速进行TD-LTE建设；到后期网络规模较大且设备成熟度更高时可将TD-SCDMA关键板卡软件直接升级为TD-LTE工作模式。
2.1 TD-SCDMA与TD-LTE工作于同频段
TD-SCDMA与TD-LTE工作在同频段（如A频段和E频段）时，占用不同的频率资源，即邻频共存。此时可以共用RRU设备，但是共RRU受限于以下3个条件。
(1)带宽
受限于器件带宽能力，共RRU方案中最多支持30 MHz带宽。
(2)时隙配比
共收发通道，要求TD-SCDMA与TD-LTE时隙转换点一致，此时两系统间无需干扰隔离带宽。当TD-SCDMA使用3∶3时隙配比而TD-LTE使用2∶2时隙配比时，可无频谱效率损失地进行邻频共存；而当TD-SCDMA使用2∶4时隙配比而TD-LTE使用1∶3时隙配比时，则会带来TD-LTE频谱效率的损失。
(3)输出功率
需将现有TD-SCDMA的输出功率由2W提升为5W以上。
目前TD-SCDMA同TD-LTE邻频共存主要应用于室外A频段和室内E频段。以室外A频段为例，考虑到 PHS干扰，可以采用TD-LTE使用1885～1895MHz，TD-SCMDA使用1880～1885MHz的方案。
2.2 TD-SCDMA与TD-LTE工作于不同频段
当TD-SCDMA与TD-LTE工作于不同频段时，由于TD-LTE可使用的频段相邻较远，此时由于RRU中主要器件如PA等最大仅支持30 MHz带宽，因此受限于目前器件的支持能力，无法实现RRU的共用。TD-SCDMA与TD-LTE共用天线时需通过外接合路器来连接RRU。
2.3 RRU产品支持情况
根据调研可知，目前F频段室外八通道RRU已支持共模和转模方式，信号带宽30MHz，TD-LTE和TD-SCDMA信号带宽可动态调整；输出功率大于9W/通道，Ir接口支持6.144GHz×2或6.144 GHz×3，但是通过对TD-SCDMA集采设备分析可知，TD-SCDMA三期工程应用的设备只支持1880～1900MHz频段，四期工程应用的设备支持1880～1910MHz频段，因此，当PHS退网之后，亦无法完全利用已有设备进行平滑演进。
E频段方面，室内单/双通道RRU已支持共模和转模方式，目前信号带宽为30 MHz，推动厂商未来支持40～50 MHz，TD-LTE和TD-SCDMA信号带宽可动态调整；输出功率为20～50 W/通道，视信号带宽而定，Ir接口支持4.9152 GHz×2。
2.4 TD-LTE RRU升级配置
对于室外A频段和室内E频段，RRU升级TD-LTE的配置分别如图1、图2所示。
目前TD-SCDMA向TD-LTE演进中的共BBU方案主要有共机架、扩展框支持和 双模BBU等3种。
共机架方案是通过共用机架来实现，无需设备改造，其实施受限于机架剩余空间。该方案相当于完全新增一套BBU设备，仅电源可以共用，因此，费用较高，成本节约不大。扩展框支持方案是通过增加一个LTE机框处理基带，与TD-SCDMA BBU通过外部线缆连接，共用传输板卡。该方案需对TD-SCDMA设备进行软件升级，部分已具备GE传输接口的TD-SCDMA设备无需硬件升级，对现网TD-SCDMA BBU改动相对较小，但是同样需要增加TD-LTE BBU设备，从成本节约的角度来看亦不是最佳方案。
双模BBU方案即采用TD- LTE与TD-SCDMA双模BBU，仅基带在不同板卡上处理，主控、传输、机框、背板等完全共用。该方案能够共享大部分已有资源，非常节约成本，但需对现有TD-SCDMA BBU设备的机框和背板进行升级改造，提高处理能力，同时需升级硬件平台，改动较大，但技术上不存在难度。
通过以上分析，建议在BBU平滑演进中可采用以下方案：在建网初期，可通过增加LTE基带处理板卡，共用传输、背板、机框等快速进行TD-LTE建设；到后期网络规模较大且设备成熟度更高时可将TD-SCDMA关键板卡软件直接升级为TD-LTE工作模式。
2.1 TD-SCDMA与TD-LTE工作于同频段
TD-SCDMA与TD-LTE工作在同频段（如A频段和E频段）时，占用不同的频率资源，即邻频共存。此时可以共用RRU设备，但是共RRU受限于以下3个条件。
(1)带宽
受限于器件带宽能力，共RRU方案中最多支持30 MHz带宽。
(2)时隙配比
共收发通道，要求TD-SCDMA与TD-LTE时隙转换点一致，此时两系统间无需干扰隔离带宽。当TD-SCDMA使用3∶3时隙配比而TD-LTE使用2∶2时隙配比时，可无频谱效率损失地进行邻频共存；而当TD-SCDMA使用2∶4时隙配比而TD-LTE使用1∶3时隙配比时，则会带来TD-LTE频谱效率的损失。
(3)输出功率
需将现有TD-SCDMA的输出功率由2W提升为5W以上。
目前TD-SCDMA同TD-LTE邻频共存主要应用于室外A频段和室内E频段。以室外A频段为例，考虑到 PHS干扰，可以采用TD-LTE使用1885～1895MHz，TD-SCMDA使用1880～1885MHz的方案。
2.2 TD-SCDMA与TD-LTE工作于不同频段
当TD-SCDMA与TD-LTE工作于不同频段时，由于TD-LTE可使用的频段相邻较远，此时由于RRU中主要器件如PA等最大仅支持30 MHz带宽，因此受限于目前器件的支持能力，无法实现RRU的共用。TD-SCDMA与TD-LTE共用天线时需通过外接合路器来连接RRU。
2.3 RRU产品支持情况
根据调研可知，目前F频段室外八通道RRU已支持共模和转模方式，信号带宽30MHz，TD-LTE和TD-SCDMA信号带宽可动态调整；输出功率大于9W/通道，Ir接口支持6.144GHz×2或6.144 GHz×3，但是通过对TD-SCDMA集采设备分析可知，TD-SCDMA三期工程应用的设备只支持1880～1900MHz频段，四期工程应用的设备支持1880～1910MHz频段，因此，当PHS退网之后，亦无法完全利用已有设备进行平滑演进。
E频段方面，室内单/双通道RRU已支持共模和转模方式，目前信号带宽为30 MHz，推动厂商未来支持40～50 MHz，TD-LTE和TD-SCDMA信号带宽可动态调整；输出功率为20～50 W/通道，视信号带宽而定，Ir接口支持4.9152 GHz×2。
2.4 TD-LTE RRU升级配置
对于室外A频段和室内E频段，RRU升级TD-LTE的配置分别如图1、图2所示。
3、共用天线方案分析
在TD-SCDMA向TD-LTE演进中，天线能否共用主要依赖于TD-SCDMA和TD-LTE的工作频段。通过对TD-LTE规划使用频段的分析，可以得出以下结论：
对于D频段TD-LTE设备，天线完全不可共用，需新安装天馈系统；
对于A频段TD-LTE设备，天线可共用；
对于E频段TD-LTE设备，天线可共用。
在未来TD-SCDMA向TD-LTE演进中，当FAD天线成熟后，应将目前使用的各频段天线替换为FAD宽频天线，从而降低施工难度，减少天馈重量。
4、配套演进方案分析
4.1 电源
TD-LTE BBU均支持-48V电源，最大满配功率不超过660W；RRU需要单独使用一路电源供电，最大功率不超过450W。
4.2 机房
TD- LTE设备的集成度较高，BBU设备高度均不超过4U，并且都可以在标准的19"机架上安装。与现有 基站共机房建设时，如果原有基站有相应的19"机架，并且有6U的空间，就可以安装TD-LTE的BBU设备。
如果是新建基站，则需要一个机位即可满足BBU设备的安装要求。
4.3 室分建设
若原有室分天线位置或密度不合理，则需进行改造，增加或调整天线布放点，保证TD-LTE的网络覆盖。采用MIMO天线方案时，至少需要新增一路天馈线。为了保证MIMO性能，建议双天线尽量采用10倍波长间距，即1.5m，如实际安装空间受限双天线间距则不应低于4倍波长，即0.5m。
4.4 传输配套
传输配套可根据传输带宽需求将E1线更换为F E/GE光口（LC）或者电口（RJ45）。通过计算可以得到室外宏基站（S1/1/1）要求的收敛传输带宽为120～170 MHz，室内分布系统（O1）的收敛带宽为40～60 MHz。
5、结束语
通过以上分析可知，TD-SCDMA具备向TD-LTE平滑演进的条件，如果TD-LTE和TD-SCDMA同频段，可采用TD/LTE双模RRU，无需改动天面；若TD-LTE和TD-SCDMA异频段，则需要新增对应频段的双模RRU，双模RRU内置合路器，直接合路即可，天线需使用FAD宽频天线。
在TD-SCDMA向TD-LTE演进中，天线能否共用主要依赖于TD-SCDMA和TD-LTE的工作频段。通过对TD-LTE规划使用频段的分析，可以得出以下结论：
对于D频段TD-LTE设备，天线完全不可共用，需新安装天馈系统；
对于A频段TD-LTE设备，天线可共用；
对于E频段TD-LTE设备，天线可共用。
在未来TD-SCDMA向TD-LTE演进中，当FAD天线成熟后，应将目前使用的各频段天线替换为FAD宽频天线，从而降低施工难度，减少天馈重量。
4、配套演进方案分析
4.1 电源
TD-LTE BBU均支持-48V电源，最大满配功率不超过660W；RRU需要单独使用一路电源供电，最大功率不超过450W。
4.2 机房
TD- LTE设备的集成度较高，BBU设备高度均不超过4U，并且都可以在标准的19"机架上安装。与现有 基站共机房建设时，如果原有基站有相应的19"机架，并且有6U的空间，就可以安装TD-LTE的BBU设备。
如果是新建基站，则需要一个机位即可满足BBU设备的安装要求。
4.3 室分建设
若原有室分天线位置或密度不合理，则需进行改造，增加或调整天线布放点，保证TD-LTE的网络覆盖。采用MIMO天线方案时，至少需要新增一路天馈线。为了保证MIMO性能，建议双天线尽量采用10倍波长间距，即1.5m，如实际安装空间受限双天线间距则不应低于4倍波长，即0.5m。
4.4 传输配套
传输配套可根据传输带宽需求将E1线更换为F E/GE光口（LC）或者电口（RJ45）。通过计算可以得到室外宏基站（S1/1/1）要求的收敛传输带宽为120～170 MHz，室内分布系统（O1）的收敛带宽为40～60 MHz。
5、结束语
通过以上分析可知，TD-SCDMA具备向TD-LTE平滑演进的条件，如果TD-LTE和TD-SCDMA同频段，可采用TD/LTE双模RRU，无需改动天面；若TD-LTE和TD-SCDMA异频段，则需要新增对应频段的双模RRU，双模RRU内置合路器，直接合路即可，天线需使用FAD宽频天线。
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