愛立信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(tǒng)共站的建設方式。國內(nèi)近期開展的TD-LTE規(guī)模測試也選擇了基于TD-SCDMA組網(wǎng)的方式。但是，面對TD-LTE即將開始的擴大規(guī)模試驗，TD-SCDMA站點資源不足的問題，顯得尤為突出。本文介紹了愛立信近期提出的TD-LTE/GSM共站建設方案，并對其可行性進行了論證和分析。主要通過系統(tǒng)仿真分析了系統(tǒng)覆蓋和容量，并對共享雙頻天線方案提出了建議。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。通過現(xiàn)網(wǎng)單站的概念驗證，結果顯示該方案保證了GSM1800性能穩(wěn)定，同時TD-LTE的性能沒有明顯損失。

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

在6城市規(guī)模技術試驗中，主要驗證了基于TD-SCDMA站址在城區(qū)部署TD-LTE的連續(xù)組網(wǎng)能力，包括2天線和8天線兩種技術方案。

測試的結果顯示，TD-LTE無論是2天線還是8天線方案均可實現(xiàn)連續(xù)覆蓋和同頻組網(wǎng)。

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

現(xiàn)階段國外TD-LTE的商用經(jīng)驗也大多采取了基于原有系統(tǒng)站址的方案，例如，已有的PHS和WiMax網(wǎng)絡。這些方案能夠有效地降低網(wǎng)絡部署成本，加快施工進度，并且有利于運營商前期投資保護。但是，這一思路也面臨著一系列挑戰(zhàn)，較為典型的問題包括：

“由于系統(tǒng)間技術上的差異，天線形態(tài)不同帶來的覆蓋和干擾的問題。”由于多系統(tǒng)共享部分網(wǎng)元(例如天線和射頻單元)，造成系統(tǒng)間耦合過緊，帶來的系統(tǒng)性能下降，和無法獨立優(yōu)化的問題。

在國內(nèi)，基于TD-SCDMA建設TD-LTE網(wǎng)絡還面臨著站址資源有限和網(wǎng)絡密度不足的問題。

相對于TD-SCDMA網(wǎng)絡，GSM網(wǎng)絡經(jīng)過十幾年的建設，規(guī)模優(yōu)勢明顯，尤其在站址貯備上明顯好于其他系統(tǒng)。如果可以利用GSM站點建設TD-LTE網(wǎng)絡，將為TD-LTE在中國的商用部署帶來巨大的經(jīng)濟效益。

也為國際上傳統(tǒng)的FDD運營商部署TD-LTE在技術上鋪平了道路，將極大地拓展TD-LTE的國際市場空間。

鑒于此，本文探討了基于GSM網(wǎng)絡部署TD-LTE的若干技術問題，包括系統(tǒng)覆蓋和容量分析，天線解決方案和多系統(tǒng)共存的隔離問題。

TD-LTE/GSM共站技術分析

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

實際網(wǎng)絡中GSM站址數(shù)量比仿真所用基站還要多約20%～30%。所以，共用GSM現(xiàn)網(wǎng)站址對滿足TD-LTE網(wǎng)絡的覆蓋是完全可行的，并且可支持網(wǎng)絡進一步提高性能和擴容時所需更密站址的要求。

另外，如果現(xiàn)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)絡容量和性能損失明顯。而采用與GSM共站2天線建設的方案時，可不必與現(xiàn)有設備共用功放，因此可靈活選擇最優(yōu)的時隙/子幀配置，有效利用頻譜資源，從而達到更好的網(wǎng)絡性能和容量。

實際網(wǎng)絡中，如果考慮話務負荷造成的干擾因素，上述GSM共站方案在實際速率及小區(qū)容量方面表現(xiàn)更優(yōu)。由上面分析可以看出，TD-LTE與GSM共站方案，不僅在覆蓋上滿足中國移動在部署TD-LTE時的覆蓋需求，在性能和容量方面也有很大優(yōu)勢。

TD-LTE/GSM天線方案

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

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

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

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

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

在歐洲部署的FDD-LTE網(wǎng)絡就應用了2天線與GSM1800共用天線的解決方案。天線共享方案中，除了滿足所需多頻要求外，對天線本身的技術指標沒有特殊的要求，但是為了降低系統(tǒng)間耦合度，建議盡量滿足各系統(tǒng)獨立電調(diào)的設計。目前國內(nèi)外的天線廠商均可提供此類雙極化、多頻段、獨立電調(diào)的天線，并且已經(jīng)商用。假設目前GSM900和GSM1800均使用獨立天線系統(tǒng)。TD-LTE和GSM1800共站建設方案如下：

可選用雙極化雙頻段雙電調(diào)的商用天線，這種天線有2對(4個)天線端口，兩組天線端口的信號可以獨立手動或遠程調(diào)整電下傾角，從而可以做到兩個系統(tǒng)相對獨立優(yōu)化。市場上這類天線包括雙頻天線1710～2170MHz/2300～2690MHz和寬頻天線1710～2690MHz/1710～2690MHz兩類。均可實現(xiàn)獨立電調(diào)。

TD-LTE/GSM共存射頻分析

目前中國移動GSM1800、TD-SCDMA大多與GSM900共站建設，無論從TD-SCDMA還是從GSM演進支持F頻段TD-LTE，都需要考慮與GSM共站時的隔離問題。下面是兩系統(tǒng)間的隔離理論分析：

TD-LTE對GSM1800的干擾：

雜散干擾：根據(jù)3GPP規(guī)范，TD-LTE落在GSM1800接收頻段內(nèi)的雜散為：-98dBm/100kHz;考慮GSM接收機靈敏度為-110dBm，要求兩系統(tǒng)間的隔離較小。

阻塞干擾：根據(jù)3GPP規(guī)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(guī)范中未規(guī)定共站時GSM系統(tǒng)在TD-LTE頻率范圍內(nèi)(1880～1920MHz)的雜散發(fā)射要求。如果沒有特別考慮共站支持，一般GSM產(chǎn)品能夠滿足-30dBm/MHz的雜散指標要求。

則在滿足TD-LTE接收機性能沒有明顯降低的情況下，所需的隔離要求較嚴。

阻塞干擾：根據(jù)3GPP規(guī)范，LTE與GSM共站時的阻塞指標為+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(tǒng)間干擾的主要問題是GSM下行鏈路發(fā)射雜散對TD-LTE上行接收的干擾，網(wǎng)絡部署時無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，對于采用天線空間隔離達到要求，則所需的天線間水平空間隔離或垂直隔離距離較遠；這一要求從工程實施來看，實現(xiàn)較難。因此建議采用滿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，可以實現(xiàn)一個天面支持兩種制式，3個頻段，無需考慮工程實施時天線隔離的問題，同時可以實現(xiàn)對1.8G和2.6G獨立電調(diào)，各自獨立優(yōu)化。

TD-LTE/GSM共站實測結果

基于上述方案的單站TD-LTE/GSM共站實測結果如圖2、3所示。其中eNB在圖中紅圈位置，小區(qū)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(wěn)定。圖3給出了TD-LTE的性能指標，例如在小區(qū)邊緣方向拉遠達到800米時，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(nèi)TD-LTE擴大規(guī)模部署中，站點資源不足的問題，提出了TD-LTE/GSM共站建設方案，并對其可行性進行了論證和分析。可以看出基于GSM1800的建設方式較其他共站建設有性能優(yōu)勢。

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

在TD-LTE/GSM共存方面，為滿足系統(tǒng)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(tǒng)穩(wěn)定，同時TD-LTE的性能沒有明顯損失。下一階段將針對該方案進行進一步組網(wǎng)驗證。