愛(ài)立信TD-LTE/GSM方案解決TD-LTE基站部署難題

國際上TD-LTE的商業(yè)部署大多采用了與原有TDD系統共站的建設方式。國內近期開(kāi)展的TD-LTE規模測試也選擇了基于TD-SCDMA組網(wǎng)的方式。但是，面對TD-LTE即將開(kāi)始的擴大規模試驗，TD-SCDMA站點(diǎn)資源不足的問(wèn)題，顯得尤為突出。本文介紹了愛(ài)立信近期提出的TD-LTE/GSM共站建設方案，并對其可行性進(jìn)行了論證和分析。主要通過(guò)系統仿真分析了系統覆蓋和容量，并對共享雙頻天線(xiàn)方案提出了建議。最后分析了TD-LTE/GSM共存的射頻隔離度要求，和引入低差損，高抑制合路器的解決方案。通過(guò)現網(wǎng)單站的概念驗證，結果顯示該方案保證了GSM1800性能穩定，同時(shí)TD-LTE的性能沒(méi)有明顯損失。

隨著(zhù)TD-LTE規模技術(shù)試驗第二階段的結束，TD-LTE產(chǎn)業(yè)鏈日臻成熟。擴大規模的TD-LTE網(wǎng)絡(luò )部署成為下一階段的工作重點(diǎn)。

在6城市規模技術(shù)試驗中，主要驗證了基于TD-SCDMA站址在城區部署TD-LTE的連續組網(wǎng)能力，包括2天線(xiàn)和8天線(xiàn)兩種技術(shù)方案。

測試的結果顯示，TD-LTE無(wú)論是2天線(xiàn)還是8天線(xiàn)方案均可實(shí)現連續覆蓋和同頻組網(wǎng)。

這一嘗試與國際上大多運營(yíng)商在LTE商用部署過(guò)程中選擇基于原有系統共站部署LTE系統的思路異曲同工。

現階段國外TD-LTE的商用經(jīng)驗也大多采取了基于原有系統站址的方案，例如，已有的PHS和WiMax網(wǎng)絡(luò )。這些方案能夠有效地降低網(wǎng)絡(luò )部署成本，加快施工進(jìn)度，并且有利于運營(yíng)商前期投資保護。但是，這一思路也面臨著(zhù)一系列挑戰，較為典型的問(wèn)題包括：

“由于系統間技術(shù)上的差異，天線(xiàn)形態(tài)不同帶來(lái)的覆蓋和干擾的問(wèn)題。”由于多系統共享部分網(wǎng)元(例如天線(xiàn)和射頻單元)，造成系統間耦合過(guò)緊，帶來(lái)的系統性能下降，和無(wú)法獨立優(yōu)化的問(wèn)題。

在國內，基于TD-SCDMA建設TD-LTE網(wǎng)絡(luò )還面臨著(zhù)站址資源有限和網(wǎng)絡(luò )密度不足的問(wèn)題。

相對于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò )，GSM網(wǎng)絡(luò )經(jīng)過(guò)十幾年的建設，規模優(yōu)勢明顯，尤其在站址貯備上明顯好于其他系統。如果可以利用GSM站點(diǎn)建設TD-LTE網(wǎng)絡(luò )，將為T(mén)D-LTE在中國的商用部署帶來(lái)巨大的經(jīng)濟效益。

也為國際上傳統的FDD運營(yíng)商部署TD-LTE在技術(shù)上鋪平了道路，將極大地拓展TD-LTE的國際市場(chǎng)空間。

鑒于此，本文探討了基于GSM網(wǎng)絡(luò )部署TD-LTE的若干技術(shù)問(wèn)題，包括系統覆蓋和容量分析，天線(xiàn)解決方案和多系統共存的隔離問(wèn)題。

TD-LTE/GSM共站技術(shù)分析

首先，TD-LTE/GSM共站建設的覆蓋問(wèn)題是基于現有GSM網(wǎng)絡(luò )(站間距)可否滿(mǎn)足TD-LTE對連續覆蓋和小區邊緣速率的要求問(wèn)題。下面仿真結果是基于某城市GSM現網(wǎng)中的部分站址和實(shí)際站高，采用2發(fā)2收天線(xiàn)配置的覆蓋效果，小區RSRP值好于-110dBm的概率為95%以上，滿(mǎn)足基本連續覆蓋要求(如圖1所示)。

實(shí)際網(wǎng)絡(luò )中GSM站址數量比仿真所用基站還要多約20%～30%。所以，共用GSM現網(wǎng)站址對滿(mǎn)足TD-LTE網(wǎng)絡(luò )的覆蓋是完全可行的，并且可支持網(wǎng)絡(luò )進(jìn)一步提高性能和擴容時(shí)所需更密站址的要求。

另外，如果現網(wǎng)TD-S設備升級到TD-L，由于受寬頻功放捆綁限制，特定子幀需選用(3：9：2)，下行理論峰值速率/有效容量與理想配置相比降低25%，網(wǎng)絡(luò )容量和性能損失明顯。而采用與GSM共站2天線(xiàn)建設的方案時(shí)，可不必與現有設備共用功放，因此可靈活選擇最優(yōu)的時(shí)隙/子幀配置，有效利用頻譜資源，從而達到更好的網(wǎng)絡(luò )性能和容量。

實(shí)際網(wǎng)絡(luò )中，如果考慮話(huà)務(wù)負荷造成的干擾因素，上述GSM共站方案在實(shí)際速率及小區容量方面表現更優(yōu)。由上面分析可以看出，TD-LTE與GSM共站方案，不僅在覆蓋上滿(mǎn)足中國移動(dòng)在部署TD-LTE時(shí)的覆蓋需求，在性能和容量方面也有很大優(yōu)勢。

TD-LTE/GSM天線(xiàn)方案

從保證TD-LTE網(wǎng)絡(luò )性能的角度出發(fā)，依托GSM站址為T(mén)D-LTE新建天線(xiàn)應當是首選的方案。

從目前國際上其它運營(yíng)商的部署情況來(lái)看，多數采用共站址，獨立天線(xiàn)的方案。這種方案，便于系統間獨立優(yōu)化，減少系統間的相互影響和束縛，如：日常運維，網(wǎng)絡(luò )擴容等等。

但是，在工程實(shí)踐中，往往由于天面有限需要多系統共用天線(xiàn)。本章重點(diǎn)介紹的是TD-LTE和GSM共用天線(xiàn)的解決方案。

TD-LTE/GSM共站天線(xiàn)的選擇主要是考慮TD-LTE/GSM頻率的組合問(wèn)題。假設TD-LTE室外應用頻段為1.9GHz和2.6GHz?，F網(wǎng)中，GSM系統使用的頻點(diǎn)為900MHz和1.8GHz。由于無(wú)線(xiàn)電傳播特性和網(wǎng)絡(luò )承載的因素，建議TD-LTE和GSM1800共站建設。

盡管TD-LTE具有2和8兩種不同的天線(xiàn)配置，基于GSM1800部署TD-LTE，并且要求共用天線(xiàn)時(shí)，2天線(xiàn)方案顯然更為合理可行。

在歐洲部署的FDD-LTE網(wǎng)絡(luò )就應用了2天線(xiàn)與GSM1800共用天線(xiàn)的解決方案。天線(xiàn)共享方案中，除了滿(mǎn)足所需多頻要求外，對天線(xiàn)本身的技術(shù)指標沒(méi)有特殊的要求，但是為了降低系統間耦合度，建議盡量滿(mǎn)足各系統獨立電調的設計。目前國內外的天線(xiàn)廠(chǎng)商均可提供此類(lèi)雙極化、多頻段、獨立電調的天線(xiàn)，并且已經(jīng)商用。假設目前GSM900和GSM1800均使用獨立天線(xiàn)系統。TD-LTE和GSM1800共站建設方案如下：

可選用雙極化雙頻段雙電調的商用天線(xiàn)，這種天線(xiàn)有2對(4個(gè))天線(xiàn)端口，兩組天線(xiàn)端口的信號可以獨立手動(dòng)或遠程調整電下傾角，從而可以做到兩個(gè)系統相對獨立優(yōu)化。市場(chǎng)上這類(lèi)天線(xiàn)包括雙頻天線(xiàn)1710～2170MHz/2300～2690MHz和寬頻天線(xiàn)1710～2690MHz/1710～2690MHz兩類(lèi)。均可實(shí)現獨立電調。

TD-LTE/GSM共存射頻分析

目前中國移動(dòng)GSM1800、TD-SCDMA大多與GSM900共站建設，無(wú)論從TD-SCDMA還是從GSM演進(jìn)支持F頻段TD-LTE，都需要考慮與GSM共站時(shí)的隔離問(wèn)題。下面是兩系統間的隔離理論分析：

TD-LTE對GSM1800的干擾：

雜散干擾：根據3GPP規范，TD-LTE落在GSM1800接收頻段內的雜散為：-98dBm/100kHz;考慮GSM接收機靈敏度為-110dBm，要求兩系統間的隔離較小。

阻塞干擾：根據3GPP規范，考慮GSM對接收頻段以外的阻塞指標為0dBm，則所需的隔離度要求較小。

GSM1800對TD-LTE的干擾：

雜散干擾：3GPP規范中未規定共站時(shí)GSM系統在TD-LTE頻率范圍內(1880～1920MHz)的雜散發(fā)射要求。如果沒(méi)有特別考慮共站支持，一般GSM產(chǎn)品能夠滿(mǎn)足-30dBm/MHz的雜散指標要求。

則在滿(mǎn)足TD-LTE接收機性能沒(méi)有明顯降低的情況下，所需的隔離要求較嚴。

阻塞干擾：根據3GPP規范，LTE與GSM共站時(shí)的阻塞指標為+16dBm;假設GSM最大發(fā)射功率為49dBm，則所需的隔離度較小。從上述分析中，我們認為GSM與LTE系統間干擾的主要問(wèn)題是GSM下行鏈路發(fā)射雜散對TD-LTE上行接收的干擾，網(wǎng)絡(luò )部署時(shí)無(wú)論考慮采用空間隔離還是濾波器耦合衰落，所需的隔離要求較嚴。按此要求，對于采用天線(xiàn)空間隔離達到要求，則所需的天線(xiàn)間水平空間隔離或垂直隔離距離較遠；這一要求從工程實(shí)施來(lái)看，實(shí)現較難。因此建議采用滿(mǎn)足隔離度的合路器方案。

將GSM1800和F頻段TD-LTE合路后與D頻段共用天面，可以實(shí)現一個(gè)天面支持兩種制式，3個(gè)頻段，無(wú)需考慮工程實(shí)施時(shí)天線(xiàn)隔離的問(wèn)題，同時(shí)可以實(shí)現對1.8G和2.6G獨立電調，各自獨立優(yōu)化。

TD-LTE/GSM共站實(shí)測結果

基于上述方案的單站TD-LTE/GSM共站實(shí)測結果如圖2、3所示。其中eNB在圖中紅圈位置，小區指向藍色箭頭方向。站高大約30米。

從圖2可以看出GSM1800的覆蓋在共站前后保持穩定。圖3給出了TD-LTE的性能指標，例如在小區邊緣方向拉遠達到800米時(shí)，下行速率仍大于10Mbps(RSRP>-110dBm)。上述指標完全符合預期結果。

總結

本文針對國內TD-LTE擴大規模部署中，站點(diǎn)資源不足的問(wèn)題，提出了TD-LTE/GSM共站建設方案，并對其可行性進(jìn)行了論證和分析?？梢钥闯龌贕SM1800的建設方式較其他共站建設有性能優(yōu)勢。

在站點(diǎn)解決方案中，介紹了與GSM1800共用天線(xiàn)的方案，由于采用了雙頻雙電調的天線(xiàn)，GSM1800和TD-LTE可以實(shí)現獨立優(yōu)化電下傾角。

在TD-LTE/GSM共存方面，為滿(mǎn)足系統間隔離要求，建議采用合路器的解決方案。單站的驗證顯示，該方案保證了GSM1800系統穩定，同時(shí)TD-LTE的性能沒(méi)有明顯損失。下一階段將針對該方案進(jìn)行進(jìn)一步組網(wǎng)驗證。