如何在TD-SCDMA网络上向TD-LTE平滑演进
随着td-scdma终端芯片的纷纷推出和系统设备开发的迅猛进展，以及中国政府实质性支持的力度加大，那些对td-scdma能否在市场上获得成功的怀疑者和反对者几乎在一夜之间消失得无影无踪。但是，td-scdma未来究竟应该在市场上占据什么样的地位？和中国应当如何发展td-scdma?等问题又成为新的关注焦点。
td-lte产业发展迅速，中兴通讯秉承在td-scdma领域丰厚的积累及持续投入，在td-lte领域成果丰硕，在过去的1年中通过了td-lte poc测试、世博会邀约测试、mtnet室内基本集测试、怀柔外场试验等，并在测试中创造了多项业界第一，取得了业界最好的成绩。2010年还将完成规模外场测试和iot测试。与此同时，td-scdma网络的大规模建设也在进行中，如何在td-scdma网络基础上向td-lte平滑演进，如何解决两张网络之间的干扰，网络建设采取何种策略，这些都是需要研究的问题。针对这些热点问题，中兴通讯和中国移动进行了深入的合作，对td-lte的平滑演进进行了大量前瞻性的研究。
共站部署，确保td-lte平滑演进
随着td-scdma网络大规模建设的展开，运营商越来越关注tco.网络部署中，机房、站址等资源都是稀缺的，从节省运营商投资、方便网络运营的角度考虑，今后td-lte和td-scdma需要共站部署。能否共站则取决于td-lte的覆盖能力以及与td-scdma现网之间的干扰情况，需要对这些问题进行细致的研究。
共站部署的前提是td-lte的覆盖要与td-scdma相当。首先对比两个系统的控制信道覆盖范围，通过链路预算可知，td-lte下行控制信道如pbch、pdcch、pcfich和phich允许的路径损耗均大于td-scdma下行pccpch的路径损耗，而td-lte上行控制信道如prach和pucch的路径损耗均大于td-scdma上行ul_adpch的路径损耗，如表1所示。由此可以看出td-lte上下行控制信道覆盖范围都要略大于td-scdma系统。
表1 td-lte和td-scdma的控制信道覆盖范围
其次，共站部署要求td-lte在覆盖边缘处的性能要好于td-scdma.仿真表明，在td-scdma覆盖边缘处，td-hspa可以达到的下行和上行速率分别是235kbps和132kbps,而td-lte在2天线的情况下可以分别达到554kbps和185kbps,8天线时则能达到939kbps和442kbps.由此看出，同样是在系统覆盖的边缘，td-lte的流量性能好于td-scdma.
总体看来，td-lte上行控制信道覆盖大于td-scdma上行控制信道的覆盖能力，td-lte的上下行业务信道采用8天线时覆盖优于td-scdma,2×2配置时与td-scdma覆盖能力相当，td-lte下行控制信道中pdcch受限，下行覆盖能力优于td-scdma的pccpch.
通过覆盖对比，td-lte和td-scdma具备了共站部署的前提条件，需要进一步研究两系统在共站时的相互干扰问题。
将来td-lte最有可能使用的是c频段，td-scdma现网与之邻频的是使用最多的b频段，研究表明c频段与b频段之间干扰所需要的最大隔离度为31.5db,折合成垂直隔离约0.16m,能够共址；两系统可以独立配置上下行时隙，无同步要求，只要td-lte设备杂散指标满足协议要求，就可以共存共址。
因此，从覆盖、边缘流量、干扰隔离等角度考量，td-lte均可以和td-scdma共站部署。
而td-lte引入策略则可以分重点引入和全网引入两种。重点引入就是在高速数据业务需求密集区部署td-lte网络，主要提供高速数据业务等，其他区域暂用现有gsm/td提供服务；全网引入就是整个区域部署td-lte网络，全网提供lte服务。重点引入的优点是节约资源和投资，但不能保证td-lte网络的连续覆盖；全网引入的优点是整网可以得到td-lte服务，不过在偏远地区的引入会浪费资源，增加运营成本。
目前td-scdma的站点td-lte基本都可以共用。td-lte初期的业务分布和td hsdpa业务分布基本一致，所以在提升td-scdma网络数据业务高发区网络性能的同时，td-lte可以在td-scdma网络站点的基础上建设，提供更高速的业务。由于td-lte采用20m的带宽，按下行/上行3:1时隙配置，理论上s111站点空口对传输的要求最大约为484m,远超过现有gsm/td的需求，应适时对将来部署td-lte的区域进行传输网改造。因此中兴通讯建议初期在共站共址的条件下在重点区域引入td-lte,之后根据发展情况再进行全网引入。
sdr+双极化天线，td-lte改变的只是软件
bbu+rru架构是目前td-scdma基站的主流，在向td-lte基站的演进中，应分bbu和rru考虑。中兴通讯新一代sdr基站平台，构建在bbu+rru模块化组网模式基础之上，创新的模块化sdr基站为实现多制式共平台、平滑演进创造可能。sdr多模基站能够帮助运营商解决频谱资源优化重用、网络资源优化整合和无线网络平滑演进等多方面的难题。
基于sdr平台的 bbu支持td/lte共平台，td/lte双模基带板进行软件升级支持lte,其余均可共用，如图1.
图1 td-lte bbu演进示意图
同频段采用td/lte双模rru,通过软件升级支持lte;异频段新增lte rru,如图2.
图2 td-lte rru演进示意图
在天线方面，td-scdma主要应用了bf（波束赋形）技术，td-lte在此基础上，还可以在8根双极化天线中选择不同个数的天线，分成2组实现2×2mimo,进行双流传输；还可以考虑频域调度分集，时频空域组合在天线阵的应用中将更为灵活。但是，两个系统采用了同样的双极化8天线的天线阵形式，因此实现bf、mimo、分集的原理基本相似，天线设备能够实现共用。
目前td-scdma系统采用的宽频天线可以在lte频段内使用，考虑到td-lte的平滑演进、减少建网成本，可以利用现有的td-scdma天线系统，将其映射到td-lte系统的天线端口上。以双极化8天线模型为例，图3中不同颜色的天线表示不同极化方向天线，颜色相同的一组同极化天线间距为波长的0.5倍。
图3 双极化8天线模型
双极化天线在lte系统中端口映射方式有以下3种：
● 映射为2天线端口
将双极化8天线分成两个子阵，即ant1~ant4和ant5~ant8,子阵内采用波束赋形，两个子阵分别对应lte系统中的两个天线端口。该映射方法的两端口性能与传统lte2天线端口相比，在能量归一情况下性能基本上一致。
● 映射为4天线端口
方法一：将双极化8天线中ant1/ant4/ant5/ant8映射到lte系统的4个天线端口上，可保证4个天线端口相关性较低，有利于获取空间分集增益及实现空间复用；
方法二：将双极化8天线中的ant1~ant4或ant5~ant8映射到lte系统的4个天线端口上，可保证4个天线端口相关性较高，从而有利于实现预编码及波束赋形，提高接收端信干比。
● 映射为单端口
将双极化天线所用天线映射到lte的单天线端口上，从而实现波束赋形，原理与td-scdma系统相同。
引入td-lte后还需要解决系统的干扰问题。对于室外宏站各系统间的干扰，可以采用加装滤波器，或者调整天线的工程隔离等方式规避系统间的干扰。由于调整天线将影响系统的覆盖，造成网络性能恶化，特别是规避干扰需要的隔离距离较大时，对原系统的覆盖会造成很大的影响。因此中兴通讯建议尽可能采用加装滤波器的方案解决干扰问题，工程隔离方案对系统网络性能都有较大影响，不推荐使用。对于室内分布系统中的干扰，可以利用合路器的隔离度、天线隔离或加装滤波器等方式规避系统间的干扰。
中兴通讯在td-lte的平滑演进方面和中国移动进行了广泛、深入的合作研究，包括对两系统共网时的覆盖对比和干扰分析、td-lte的引入策略及网络建设措施等，中兴通讯提出结合td-scdma网络部署的td-lte演进策略，并提出了td-lte基站、天线的平滑演进方案，为将来td-lte组网提供了技术指导。
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共站部署，确保td-lte平滑演进
随着td-scdma网络大规模建设的展开，运营商越来越关注tco.网络部署中，机房、站址等资源都是稀缺的，从节省运营商投资、方便网络运营的角度考虑，今后td-lte和td-scdma需要共站部署。能否共站则取决于td-lte的覆盖能力以及与td-scdma现网之间的干扰情况，需要对这些问题进行细致的研究。
共站部署的前提是td-lte的覆盖要与td-scdma相当。首先对比两个系统的控制信道覆盖范围，通过链路预算可知，td-lte下行控制信道如pbch、pdcch、pcfich和phich允许的路径损耗均大于td-scdma下行pccpch的路径损耗，而td-lte上行控制信道如prach和pucch的路径损耗均大于td-scdma上行ul_adpch的路径损耗，如表1所示。由此可以看出td-lte上下行控制信道覆盖范围都要略大于td-scdma系统。
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其次，共站部署要求td-lte在覆盖边缘处的性能要好于td-scdma.仿真表明，在td-scdma覆盖边缘处，td-hspa可以达到的下行和上行速率分别是235kbps和132kbps,而td-lte在2天线的情况下可以分别达到554kbps和185kbps,8天线时则能达到939kbps和442kbps.由此看出，同样是在系统覆盖的边缘，td-lte的流量性能好于td-scdma.
总体看来，td-lte上行控制信道覆盖大于td-scdma上行控制信道的覆盖能力，td-lte的上下行业务信道采用8天线时覆盖优于td-scdma,2×2配置时与td-scdma覆盖能力相当，td-lte下行控制信道中pdcch受限，下行覆盖能力优于td-scdma的pccpch.
通过覆盖对比，td-lte和td-scdma具备了共站部署的前提条件，需要进一步研究两系统在共站时的相互干扰问题。
将来td-lte最有可能使用的是c频段，td-scdma现网与之邻频的是使用最多的b频段，研究表明c频段与b频段之间干扰所需要的最大隔离度为31.5db,折合成垂直隔离约0.16m,能够共址；两系统可以独立配置上下行时隙，无同步要求，只要td-lte设备杂散指标满足协议要求，就可以共存共址。
因此，从覆盖、边缘流量、干扰隔离等角度考量，td-lte均可以和td-scdma共站部署。
而td-lte引入策略则可以分重点引入和全网引入两种。重点引入就是在高速数据业务需求密集区部署td-lte网络，主要提供高速数据业务等，其他区域暂用现有gsm/td提供服务；全网引入就是整个区域部署td-lte网络，全网提供lte服务。重点引入的优点是节约资源和投资，但不能保证td-lte网络的连续覆盖；全网引入的优点是整网可以得到td-lte服务，不过在偏远地区的引入会浪费资源，增加运营成本。
目前td-scdma的站点td-lte基本都可以共用。td-lte初期的业务分布和td hsdpa业务分布基本一致，所以在提升td-scdma网络数据业务高发区网络性能的同时，td-lte可以在td-scdma网络站点的基础上建设，提供更高速的业务。由于td-lte采用20m的带宽，按下行/上行3:1时隙配置，理论上s111站点空口对传输的要求最大约为484m,远超过现有gsm/td的需求，应适时对将来部署td-lte的区域进行传输网改造。因此中兴通讯建议初期在共站共址的条件下在重点区域引入td-lte,之后根据发展情况再进行全网引入。
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● 映射为2天线端口
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● 映射为4天线端口
方法一：将双极化8天线中ant1/ant4/ant5/ant8映射到lte系统的4个天线端口上，可保证4个天线端口相关性较低，有利于获取空间分集增益及实现空间复用；
方法二：将双极化8天线中的ant1~ant4或ant5~ant8映射到lte系统的4个天线端口上，可保证4个天线端口相关性较高，从而有利于实现预编码及波束赋形，提高接收端信干比。
● 映射为单端口
将双极化天线所用天线映射到lte的单天线端口上，从而实现波束赋形，原理与td-scdma系统相同。
引入td-lte后还需要解决系统的干扰问题。对于室外宏站各系统间的干扰，可以采用加装滤波器，或者调整天线的工程隔离等方式规避系统间的干扰。由于调整天线将影响系统的覆盖，造成网络性能恶化，特别是规避干扰需要的隔离距离较大时，对原系统的覆盖会造成很大的影响。因此中兴通讯建议尽可能采用加装滤波器的方案解决干扰问题，工程隔离方案对系统网络性能都有较大影响，不推荐使用。对于室内分布系统中的干扰，可以利用合路器的隔离度、天线隔离或加装滤波器等方式规避系统间的干扰。
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案例文章：智慧园区能源管控
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如何在TD-SCDMA网络上向TD-LTE平滑演进
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