2012年中國(guó)移動(dòng)正式啟動(dòng)了TD-LTE第一階段的規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè),，本次規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)既是對(duì)前期TD-LTE技術(shù)研究成果及端到端產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展成果的一次集中展示，同時(shí)也是進(jìn)一步加速TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè),，為TD-LTE技術(shù)未來商用積累寶貴經(jīng)驗(yàn)的一次大練兵,。對(duì)于任何一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商來說，頻譜無疑都是最為珍貴的資源,。頻譜的使用策略,，往往將對(duì)網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展起到最為關(guān)鍵的影響，是每個(gè)無線運(yùn)營(yíng)商首先要解決的問題,。目前中國(guó)移動(dòng)作為中國(guó)唯一運(yùn)營(yíng)TDD技術(shù)的無線運(yùn)營(yíng)商,，其掌握的TDD的頻譜資源主要分布在1.8GHz~2.6GHz之間，包括F頻段1880~1920MHz,、A頻段2010~2025MHz,、E頻段2320~2370MHz和D頻段2575~2615MHz。其中F頻段,、D頻段和E頻段已用于本次TD-LTE規(guī)模試驗(yàn),。前兩個(gè)頻段用于室外宏覆蓋，后一個(gè)用于室內(nèi)覆蓋,。在這些TDD頻段中,，F(xiàn)頻段位于頻譜的最低位置，如何充分利用好這一段寶貴的頻譜資源,，將成為中國(guó)移動(dòng)TD-LTE未來發(fā)展的關(guān)鍵,。



 

注：現(xiàn)網(wǎng)有1500萬小靈通用戶占用了1900MHz之后的部分頻段，目前F頻段可用頻譜資源只有1880~1900MHz,，共20MHz,。
 

一、F頻段相比于D頻段具有路損小,、覆蓋面積大的特點(diǎn),，用于室外宏蜂窩連續(xù)覆蓋具有天然優(yōu)勢(shì)
 

F頻段處于TDD頻譜的最低位置，相對(duì)于處于2.6GHz的D頻段低了近800MHz,，在進(jìn)行室外宏蜂窩連續(xù)覆蓋時(shí),，具有天然優(yōu)勢(shì),。根據(jù)2012年在某省進(jìn)行的19個(gè)基站組成F頻段連續(xù)覆蓋片區(qū)的測(cè)試結(jié)果，可以看到,，在相同距離下采用D頻段覆蓋的RSRP比采用F頻段的低了4dB,，SINR低了3dB，掉話點(diǎn)距離D頻段比F頻段縮短了250m左右,。當(dāng)小區(qū)覆蓋邊緣滿足RSRP達(dá)到-110dBm時(shí)，F(xiàn)頻段的覆蓋距離是D頻段的1.35倍,；如果折合成單站的最大覆蓋面積,，采用F頻段的單站覆蓋面積將達(dá)到D頻段的約1.8倍。這就意味著,，在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連續(xù)覆蓋時(shí),，采用D頻段無疑要比F頻段占用更多的站址資源，建設(shè)更密集的基站,。


 

站址資源無疑對(duì)于任何一個(gè)運(yùn)營(yíng)商來說都是非常寶貴的,。中國(guó)移動(dòng)未來發(fā)展TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，必然要充分利用現(xiàn)有站址資源,。我們以TD-LTE與TD-SCDMA共站址來舉例,，可以進(jìn)一步看到F頻段和D頻段在相同覆蓋情況下對(duì)用戶速率的影響。以TD-SCDMA典型的CS64K語音業(yè)務(wù)進(jìn)行計(jì)算,，其室外最大的覆蓋距離可達(dá)0.78Km,；考慮室外覆蓋室內(nèi)的需求，其對(duì)室內(nèi)的最大覆蓋距離可達(dá)0.34Km,。以TD-SCDMA覆蓋距離作為TD-LTE共覆蓋規(guī)劃的基準(zhǔn),，采用F頻段或D頻段建設(shè)TD-LTE均可以滿足與TD-SCDMA共覆蓋的要求，但在相同的覆蓋距離下,，D頻段提供的上/下行邊緣速率較明顯低于F頻段,。特別是在室外覆蓋室內(nèi)的場(chǎng)景下，D頻段室內(nèi)上行邊緣用戶速率僅能達(dá)28.8Kbps,；下行可達(dá)800Kbps,；而F頻段上行可達(dá)100Kbps；下行可達(dá)1Mbps,。由此可見,，F(xiàn)頻段可以更好的滿足小區(qū)邊緣覆蓋的速率需求。


 

二,、TD-LTE與TD-SCDMA可在F頻段完美共存
 

TD-LTE系統(tǒng)與TD-SCDMA系統(tǒng)都是TDD系統(tǒng),，有著相似的幀結(jié)構(gòu)。TD-LTE系統(tǒng)要與原本用于TD-SCDMA與在同一頻段共存時(shí),，只有保證上下行切換點(diǎn)對(duì)齊才能避免兩系統(tǒng)間的干擾,，否則無法協(xié)同工作,。因此，在規(guī)劃時(shí)必須做好兩系統(tǒng)的時(shí)隙配置規(guī)劃以規(guī)避同頻干擾,。
 

為使兩系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)可共存,，基本方法是通過平移TD-LTE與TD-SCDMA系統(tǒng)的幀頭位置，并調(diào)整TD-LTE的GP大小來保證上下行切換點(diǎn)對(duì)齊,，從而避免兩系統(tǒng)上下行間的干擾,。
 

當(dāng)TD-S系統(tǒng)的上下行時(shí)隙配比為3:3，2:4,，5:1時(shí)可以與TD-L系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)幀結(jié)構(gòu)共存,。


 

由于TD-S的常規(guī)時(shí)隙和特殊時(shí)隙的配比是固定的，而TD-L的特殊時(shí)隙中DwPTS,、GP和UP的長(zhǎng)度支持9種靈活配比,。TD-LTE特殊時(shí)隙的配置情況如下表所示：


 

 

根據(jù)以上原則，將TD-S的5種時(shí)隙配比方案和TD-L以5ms為周期的3種時(shí)隙配比方案進(jìn)行共存分析,，結(jié)果如下：


TD-S的上下行3：3時(shí)隙配比可與TD-L的2：S：2實(shí)現(xiàn)共存,，并且TD-L的特殊時(shí)隙配比可為配置0，1,，2,，3，5,，6,，7，8,。其中選用特殊時(shí)隙配置7時(shí),，基本上沒有資源損失，可完美共存,，推薦使用此方案,。
 

TD-S 的上下行2：4時(shí)隙配比可與TD-L的1：S：3實(shí)現(xiàn)共存，但TD-L的特殊時(shí)隙配比只能設(shè)置為配置0和5,。即GP為10或9個(gè)OFDMA符號(hào),。

TD-S 的上下行5：1時(shí)隙配比可與TD-L的3：S：1實(shí)現(xiàn)共存，但TD-L的特殊時(shí)隙配比只能設(shè)置為配置0和5,。

對(duì)于TD-SCDMA的時(shí)隙比例1:5和4:2,，TD-LTE無法通過簡(jiǎn)單的特殊子幀配置獲得與TD-SCDMA的共存，可以考慮打掉一個(gè)子幀（1ms）的方式進(jìn)行共存,，資源浪費(fèi)超過1個(gè)子幀,。

三、F頻段發(fā)展TD-LTE,，將會(huì)促進(jìn)TD-SCDMA精品網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)
 

從頻率資源角度,，F(xiàn)頻段共有40MHz頻帶寬度,，考慮到與1920MHz CDMA系統(tǒng)的隔離度需求，實(shí)際有35MHz的頻段帶寬可用于TDD建設(shè),。在當(dāng)前TD-LTE發(fā)展的初期階段,，可以先劃分1880~1900MHz 20MHz用于TD-LTE建設(shè)，隨著小靈通用戶的逐步退網(wǎng),，再將剩余15M劃分給TD-SCDMA使用,，這樣TD-SCDNA總帶寬仍有30MHz可用（包括A頻段15MHz和F頻段剩余的15MHz），仍然是較為充足的,。

從網(wǎng)絡(luò)覆蓋的角度,，在F頻段TD-LTE與TD-SCDMA覆蓋能力相當(dāng)，未來在進(jìn)行TD-LTE建設(shè)的同時(shí),，新增的TD-LTE站址資源就天然的擴(kuò)展了TD-SCDMA的覆蓋。有利于形成TD-SCDMA和TD-LTE齊頭并進(jìn),，一舉兩得的雙贏局面,。

另外，從發(fā)展業(yè)務(wù)的角度看,，發(fā)展TD-LTE可以正向拉動(dòng)TD-SCDMA流量提升,。從全球歷史經(jīng)驗(yàn)看，3G發(fā)展初期,，2G網(wǎng)絡(luò)流量提升明顯,；這是因?yàn)?G發(fā)展提升了智能終端的滲透率，刺激了用戶MBB數(shù)據(jù)需求,，但是3G建設(shè)初期覆蓋不如2G,，導(dǎo)致用戶回落到2G后，使2G流量需求大幅提升,。同樣的,，我們可以預(yù)期4G發(fā)展初期，也會(huì)進(jìn)一步刺激用戶的MBB數(shù)據(jù)需求,，而4G建設(shè)初期同樣覆蓋不如3G,，因此，用戶回落到3G同樣會(huì)大幅提升3G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量,。

因此,，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，F(xiàn)頻段發(fā)展TD-LTE不僅不會(huì)影響TD-SCDMA的未來發(fā)展,，反而會(huì)促進(jìn)TD-SCDMA精品網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),。

四、F頻段用于TD-LTE可與TD-SCDMA共用智能天線,，雙流波束賦形技術(shù)的性能優(yōu)勢(shì)可得以充分發(fā)揮

現(xiàn)網(wǎng)TD-SCDMA宏覆蓋多采用BBU+支持F頻段的RRU,，配合以4＋4雙極化陣列天線的產(chǎn)品解決方案,。TD-SCDMA和TD-LTE均為TDD方式，上,、下行鏈路使用相同頻率傳輸信號(hào),，且間隔時(shí)間短，鏈路無線傳播環(huán)境差異不大,，因此可以很好的應(yīng)用智能天線波束賦形技術(shù),，提高用戶的信噪比，降低系統(tǒng)干擾,，從而可有效提升網(wǎng)絡(luò)的覆蓋及容量性能,。

為了滿足LTE在高數(shù)據(jù)率和大系統(tǒng)容量方面的要求，LTE系統(tǒng)引入多種傳輸模式,。用于對(duì)抗信號(hào)衰落以獲得提高可靠性,，或者用于實(shí)現(xiàn)容量提高。一般來說,，存在三類多天線技術(shù),。

空間復(fù)用：空間復(fù)用是一種利用相互獨(dú)立空間信道（即弱相關(guān)性的空間信道）的技術(shù)，在多個(gè)相互獨(dú)立的空間信道上傳遞不同的數(shù)據(jù)流,，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆逯邓俾省?br />
傳輸分集：傳輸分集主要是利用空間信道的弱相關(guān)性,，通過時(shí)間/頻率上的選擇性，組合來自兩個(gè)或更多個(gè)獨(dú)立衰落信道的信號(hào)來抵抗衰落,，提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃浴?br />
波束賦形：波束賦形是一種應(yīng)用于小間距天線陣列的多天線傳輸技術(shù),，不僅可以提高信號(hào)的可靠性，也可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆逯邓俾?。其利用空間信道信息建立波束成形矩陣,，作為發(fā)射機(jī)端的前置空域?yàn)V波器。使得波束指向用戶方向,，從而提高信噪比,，同時(shí)也能提高系統(tǒng)容量。通常分為單流波束賦形和雙流波束賦形,。


 

雙流波束賦形技術(shù)結(jié)合了智能天線波束賦形技術(shù)和空間復(fù)用技術(shù)的優(yōu)勢(shì),，利用TDD信道的互惠性,，同時(shí)傳輸兩個(gè)賦形數(shù)據(jù)流來實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用,，并且能夠保持傳統(tǒng)賦形技術(shù)廣覆蓋,、提高小區(qū)容量和減少干擾的特性,，既可以提高邊緣用戶的可靠性,，同時(shí)可有效提升小區(qū)中心用戶的吞吐量,。

根據(jù)中國(guó)移動(dòng)前期組織在某省進(jìn)行的雙流波束賦形測(cè)試結(jié)果可以看出，無論在定點(diǎn)測(cè)試環(huán)境下還是移動(dòng)測(cè)試環(huán)境下,，采用雙流波束賦形的TM8模式均表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。在定點(diǎn)測(cè)試條件下,，無論是用戶處于SINR -3~-1dB的小區(qū)邊緣，還是處于SINR 7~10dB或19~20dB的小區(qū)覆蓋的中,、好點(diǎn)，雙流波束賦形相比單純支持雙流的TM3傳輸模式均有明顯的速率優(yōu)勢(shì),，特別是在小區(qū)邊緣,，TM8模式相比TM3模式增益超過30％。TM3模式在速率上的優(yōu)勢(shì)只在SINR達(dá)到26~31dB的個(gè)別極好點(diǎn)情況下才得以體現(xiàn),，但根據(jù)50%加擾下路測(cè)的SINR數(shù)據(jù),，一個(gè)小區(qū)20dB以上的覆蓋區(qū)域往往占比不足5%。即在真實(shí)組網(wǎng)環(huán)境下體現(xiàn)TM3速率優(yōu)勢(shì)的場(chǎng)景較難發(fā)生,。同樣在移動(dòng)測(cè)試環(huán)境下，TM8模式也表現(xiàn)出突出的性能優(yōu)勢(shì),，相比TM3模式平均吞吐量提升了23%。



 

五,、利舊TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備，F(xiàn)頻段向TD-LTE平滑演進(jìn),，方案成熟，施工簡(jiǎn)單

目前中國(guó)移動(dòng)TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備多已具備F頻段能力,，只需通過增加LTE處理板卡配合以簡(jiǎn)單的工程改造和軟件升級(jí),，即可平滑演進(jìn)到TD/LTE雙模應(yīng)用。


 

BBU改造：主設(shè)備新增TD-LTE基帶板和主控板,，而且TD-LTE基帶板和主控板都是可以通過TD-S基帶板和主控板升級(jí)實(shí)現(xiàn),。原有RRU連接到TD-L基帶板，原有TD-S基帶板資源通過背板交換到TD-L板卡,。

傳輸改造：新增LTE主控板及GE光/電模塊配套傳輸組件。TD-L和TD-S可進(jìn)行內(nèi)部合路或分路傳輸,。

Ir接口改造：原配置3對(duì)6.144Gbps光模塊接口不變,，升級(jí)后再新增3對(duì)6.144Gbps光模塊接口。

時(shí)鐘同步改造： TD-L與TD-S可共用時(shí)鐘,，升級(jí)前后時(shí)鐘同步連接線保持不變。

天線改造：TD-L與TD-S復(fù)用原天線,，無需替換,。

六、結(jié)束語

目前中國(guó)移動(dòng)正在緊鑼密鼓的進(jìn)行TD-LTE規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)，預(yù)計(jì)明年試驗(yàn)網(wǎng)規(guī)模還將進(jìn)一步擴(kuò)大至20萬載波以上,。在TD-LTE發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)刻，充分利用好F頻段這段寶貴的TDD頻譜資源,，無疑將對(duì)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。