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愛立信TD-LTE/GSM方案破解TD-LTE基站部署難題
[ 通信界 / 佚名 / www.6611o.com / 2012/7/5 21:28:55 ]
 

國際上TD-LTE的商業部署大多采用了與原有TDD系統共站的建設方式。國內近期開展的TD-LTE規模測試也選擇了基于TD-SCDMA組網的方式。但是,面對TD-LTE即將開始的擴大規模試驗,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。主要通過系統仿真分析了系統覆蓋和容量,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。通過現網單站的概念驗證,結果顯示該方案保證了GSM1800性能穩定,同時TD-LTE的性能沒有明顯損失。

隨著TD-LTE規模技術試驗第二階段的結束,TD-LTE產業鏈日臻成熟。擴大規模的TD-LTE網絡部署成為下一階段的工作重點。

在6城市規模技術試驗中,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天線方案均可實現連續覆蓋和同頻組網。

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網絡。這些方案能夠有效地降低網絡部署成本,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,較為典型的問題包括:

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

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

相對于TD-SCDMA網絡,GSM網絡經過十幾年的建設,規模優勢明顯,尤其在站址貯備上明顯好于其他系統。如果可以利用GSM站點建設TD-LTE網絡,將為TD-LTE在中國的商用部署帶來巨大的經濟效益。

也為國際上傳統的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網絡部署TD-LTE的若干技術問題,包括系統覆蓋和容量分析,天線解決方案和多系統共存的隔離問題。

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有GSM網絡(站間距)可否滿足TD-LTE對連續覆蓋和小區邊緣速率的要求問題。下面仿真結果是基于某城市GSM現網中的部分站址和實際站高,采用2發2收天線配置的覆蓋效果,小區RSRP值好于-110dBm的概率為95%以上,滿足基本連續覆蓋要求(如圖1所示)。

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

另外,如果現網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,可不必與現有設備共用功放,因此可靈活選擇最優的時隙/子幀配置,有效利用頻譜資源,從而達到更好的網絡性能和容量。

實際網絡中,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容量方面表現更優。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勢。

TD-LTE/GSM天線方案

從保證TD-LTE網絡性能的角度出發,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,多數采用共站址,獨立天線的方案。這種方案,便于系統間獨立優化,減少系統間的相互影響和束縛,如:日常運維,網絡擴容等等。

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。現網中,GSM系統使用的頻點為900MHz和1.8GHz。由于無線電傳播特性和網絡承載的因素,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,但是為了降低系統間耦合度,建議盡量滿足各系統獨立電調的設計。目前國內外的天線廠商均可提供此類雙極化、多頻段、獨立電調的天線,并且已經商用。假設目前GSM900和GSM1800均使用獨立天線系統。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,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整電下傾角,從而可以做到兩個系統相對獨立優化。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。均可實現獨立電調。

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GSM系統在TD-LTE頻率范圍內(1880~1920MHz)的雜散發射要求。如果沒有特別考慮共站支持,一般GSM產品能夠滿足-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3GPP規范,LTE與GSM共站時的阻塞指標為+16dBm;假設GSM最大發射功率為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題是GSM下行鏈路發射雜散對TD-LTE上行接收的干擾,網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,同時可以實現對1.8G和2.6G獨立電調,各自獨立優化。

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,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的天線,GSM1800和TD-LTE可以實現獨立優化電下傾角。

在TD-LTE/GSM共存方面,為滿足系統間隔離要求,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驗證。

 

作者:佚名 合作媒體:不詳 編輯:顧北

 

 

 
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