TD-SCDMA技术目前已开始规模应用。TD-LTE作为TD-SCDMA的后续演进技术,商用产品也将很快成熟,因此需要尽早推动TD-SCDMA设备支持与TD-LTE共平台能力,尽可能地保护网络设备投资成本。此外,TD-LTE可能将在较长一段时间内与TD-SCDMA网络共存,期间站址和天面资源的矛盾将日益突出,亟需实现资源共享,这对网络设备共平台也提出了迫切需求。
1 共平台涉及网元和设备型态分析
目前TD-SCDMA中采用RNC+NodeB构成无线侧网络,未来TD-LTE采用扁平化结构,不再独立存在RNC网元,相应功能由eNodeB实现。此外,TD-SCDMA中广泛采用BBU+RRU的分布式基站站型,而TD-LTE中可能同时采用分布式和一体化宏基站站型。由于设备型态的本身差异,TD-LTE一体化普通宏站与TD-SCDMA分布式基站共用存在一定难度,因此这里重点考虑针对BBU+RRU分布式站型的NodeB设备共平台方案。
2 TD-LTE与TD-SCDMA共平台可行性方案
2.1 共BBU可行性方案
在未来宽带系统中,由于基带数据处理量的急剧增加,基带部分在基站中占据的成本份额将越来越高。基站设计中使用的器件一般为软件可编程器件,这给两系统共用硬件平台提供了先天优势。根据共用程度不同,存在共机架、级连共用、双模BBU三种共BBU方案,分别如图2和表1所示。
表1 TD-SCDMA与TD-LTE共BBU方案分析
TD-LTE与TD-SCDMA共BBU,需要综合考虑成本节省和对现有设备进行设计的难度。对于硬件处理能力满足要求的TD-SCDMA机柜式BBU,在部署TD-SCDMA阶段,可通过预留相应的槽位供未来TD-LTE基带板使用,并同时要求背板具备相应的数据交换带宽能力来支持TD-SCDMA与TD-LTE共平台。此外,为降低对现有TD-SCDMA基站背板能力的要求,要求TD-LTE能在单基带板上完成至少一个典型扇区的基带处理(2×2MIMO,20MHz带宽),以避免过多的背板数据交换过程。
2.2 共RRU可行方案
TD-SCDMA和TD-LTE能否共用RRU,主要从以下几方面考虑:
(1)带宽要求:受限于DPD中ADC/DAC带宽,目前功放模块一般最多支持30MHz,故共PA要求TD与LTE工作在最大不超过30MHz的相邻频段内,即LTE(20MHz)+TD(10MHz);
(2)信号峰均比要求:TD和LTE均为高峰均比(PAR)系统,共用后信号PAR将进一步增加,对功放的线性度提出了更高要求;
(3)功率要求:如果LTE也采用8通道的智能天线模式,根据目前LTE中20W功率输出要求理论计算,共PA后要求每通道总输出功率达到8W左右,以同时满足TD-SCDMA和TD-LTE要求,这对RRU的散热设计构成一定的挑战。前端滤波器、LNA一般可以做到上百MHz带宽,能完全实现跨频段共用;
(4)数字中频处理器件:由于TD与LTE的基带速率不同,基于现有TD系统的ASIC芯片无法共用。
如果采用FPGA实现数字中频,则能完全可用,不存在太大的技术难度。
从上面分析可以看出,在TD与LTE同频段工作时,可共用同一个RRU的收发通道,但由于共用同一个收发转换开关,因此要求TD-LTE与TD-SCDMA时隙转换点一致,这时两系统无需额外频率间隔,即可满足系统共存干扰要求。此时RRU结构如图3所示。
当TD-SCDMA与TD-LTE工作于不同频段时,如TD-SCDMA与TD-LTE分别工作于B、C频段,此时两系统间隔300MHz带宽左右,受限于目前器件支持能力(RRU中主要器件如PA等仅最大支持30MHz带宽),因此无法实现RRU的共用,TD与TD-LTE共用天线时需通过外接合路器来连接RRU。
2.3 BBU与RRU间接口分析
在TD-LTE RRU支持20MHz带宽、且同时采用基于子载波压缩的带宽优化技术时,不同天线方案下对BBU与RRU间接口带宽的要求如表2所示。
表2 不同天线方案下对BBU与RRU间接口带宽的要求
目前,TD-SCDMA中单扇区支持6载波、8天线时接口带宽需求为2.5Gbps左右,广泛采用2.5G带宽的光纤接口和资源进行组网,但没有更多冗余用于与TD-LTE共用。因此,在TD-LTE中需要新增光接口和光纤资源以满足应用要求,或者采用更高速率(如10G以上)的接口满足同时后向兼容TD-SCDMA的接口要求。
2.4 共天线方案
从频段上看,TD-LTE可能工作于频段2300~2400MHz。目前TD-SCDMA现网天线仅支持1880~2025MHz频段,无法共用;研究阶段的TD宽频天线支持2010~2400MHz频段,可以实现共用。如果未来TD-LTE工作于2.6G频段,则有待开发更宽频带的天线。
从性能上看,TD-LTE中是否使用智能天线赋形方案正处于评估过程中。但无论基于何种算法,研究阶段的TD双极化天线可以完全满足TD-LTE普通MIMO方案或基于智能天线与MIMO融合方案的应用要求,具体合路方案分别如图5所示。如果TD-LTE也采用8/4阵元的阵列天线实现MIMO和波束赋形,则通过一个8/4通道的合路器对TD-SCDMA和TD-LTE信号进行合路并连接到天线即可;如果TD-LTE采用普通的2×2MIMO天线方案,则对TD-LTE与TD-SCDMA的两路信号合路共用一对阵子即可。
3 结束语
通过前文分析,TD-LTE与TD-SCDMA共平台需求迫切,技术上存在一定程度的可行性。因此,有必要针对新部署的TD-SCDMA/GSM网络设备,要求在硬件上具备与TD-LTE共平台的能力,未来通过软件升级或少量的硬件升级即可支持网络平滑地向TD-LTE演进。但同时也需要注意,随着技术和器件水平的提高,未来设备成本可能进一步降低。与完全基于新的硬件架构设计支持TD-LTE相比,共用目前TD-SCDMA的部分板件支持TD-LTE能否带来较大程度的成本节约,还有待进一步验证。