爱立信TD-LTE/GSM方案破解TD-LTE基站部署难题

2012-06-24 23:25:55来源: 爱立信

  国际上TD-LTE的商业部署大多采用了与原有TDD系统共站的建设方式。国内近期开展的TD-LTE规模测试也选择了基于TD-SCDMA组网的方式。但是,面对TD-LTE即将开始的扩大规模试验,TD-SCDMA站点资源不足的问题,显得尤为突出。本文介绍了爱立信近期提出的TD-LTE/GSM共站建设方案,并对其可行性进行了论证和分析。主要通过系统仿真分析了系统覆盖和容量,并对共享双频天线方案提出了建议。最后分析了TD-LTE/GSM共存的射频隔离度要求,和引入低差损,高抑制合路器的解决方案。通过现网单站的概念验证,结果显示该方案保证了GSM1800性能稳定,同时TD-LTE的性能没有明显损失。

    随着TD-LTE规模技术试验第二阶段的结束,TD-LTE产业链日臻成熟。扩大规模的TD-LTE网络部署成为下一阶段的工作重点。

    在6城市规模技术试验中,主要验证了基于TD-SCDMA站址在城区部署TD-LTE的连续组网能力,包括2天线和8天线两种技术方案。

    测试的结果显示,TD-LTE无论是2天线还是8天线方案均可实现连续覆盖和同频组网。

    这一尝试与国际上大多运营商在LTE商用部署过程中选择基于原有系统共站部署LTE系统的思路异曲同工。

    现阶段国外TD-LTE的商用经验也大多采取了基于原有系统站址的方案,例如,已有的PHS和WiMax网络。这些方案能够有效地降低网络部署成本,加快施工进度,并且有利于运营商前期投资保护。但是,这一思路也面临着一系列挑战,较为典型的问题包括:

    “由于系统间技术上的差异,天线形态不同带来的覆盖和干扰的问题。”由于多系统共享部分网元(例如天线和射频单元),造成系统间耦合过紧,带来的系统性能下降,和无法独立优化的问题。

    在国内,基于TD-SCDMA建设TD-LTE网络还面临着站址资源有限和网络密度不足的问题。

    相对于TD-SCDMA网络,GSM网络经过十几年的建设,规模优势明显,尤其在站址贮备上明显好于其他系统。如果可以利用GSM站点建设TD-LTE网络,将为TD-LTE在中国的商用部署带来巨大的经济效益。

    也为国际上传统的FDD运营商部署TD-LTE在技术上铺平了道路,将极大地拓展TD-LTE的国际市场空间。

    鉴于此,本文探讨了基于GSM网络部署TD-LTE的若干技术问题,包括系统覆盖和容量分析,天线解决方案和多系统共存的隔离问题。

    TD-LTE/GSM共站技术分析

    首先,TD-LTE/GSM共站建设的覆盖问题是基于现有GSM网络(站间距)可否满足TD-LTE对连续覆盖和小区边缘速率的要求问题。下面仿真结果是基于某城市GSM现网中的部分站址和实际站高,采用2发2收天线配置的覆盖效果,小区RSRP值好于-110dBm的概率为95%以上,满足基本连续覆盖要求(如图1所示)。


     实际网络中GSM站址数量比仿真所用基站还要多约20%~30%。所以,共用GSM现网站址对满足TD-LTE网络的覆盖是完全可行的,并且可支持网络进一步提高性能和扩容时所需更密站址的要求。

    另外,如果现网TD-S设备升级到TD-L,由于受宽频功放捆绑限制,特定子帧需选用(3:9:2),下行理论峰值速率/有效容量与理想配置相比降低25%,网络容量和性能损失明显。而采用与GSM共站2天线建设的方案时,可不必与现有设备共用功放,因此可灵活选择最优的时隙/子帧配置,有效利用频谱资源,从而达到更好的网络性能和容量。

    实际网络中,如果考虑话务负荷造成的干扰因素,上述GSM共站方案在实际速率及小区容量方面表现更优。由上面分析可以看出,TD-LTE与GSM共站方案,不仅在覆盖上满足中国移动在部署TD-LTE时的覆盖需求,在性能和容量方面也有很大优势。

    TD-LTE/GSM天线方案

    从保证TD-LTE网络性能的角度出发,依托GSM站址为TD-LTE新建天线应当是首选的方案。

    从目前国际上其它运营商的部署情况来看,多数采用共站址,独立天线的方案。这种方案,便于系统间独立优化,减少系统间的相互影响和束缚,如:日常运维,网络扩容等等。

    但是,在工程实践中,往往由于天面有限需要多系统共用天线。本章重点介绍的是TD-LTE和GSM共用天线的解决方案。

    TD-LTE/GSM共站天线的选择主要是考虑TD-LTE/GSM频率的组合问题。假设TD-LTE室外应用频段为1.9GHz和2.6GHz。现网中,GSM系统使用的频点为900MHz和1.8GHz。由于无线电传播特性和网络承载的因素,建议TD-LTE和GSM1800共站建设。

    尽管TD-LTE具有2和8两种不同的天线配置,基于GSM1800部署TD-LTE,并且要求共用天线时,2天线方案显然更为合理可行。

    在欧洲部署的FDD-LTE网络就应用了2天线与GSM1800共用天线的解决方案。天线共享方案中,除了满足所需多频要求外,对天线本身的技术指标没有特殊的要求,但是为了降低系统间耦合度,建议尽量满足各系统独立电调的设计。目前国内外的天线厂商均可提供此类双极化、多频段、独立电调的天线,并且已经商用。假设目前GSM900和GSM1800均使用独立天线系统。TD-LTE和GSM1800共站建设方案如下:

    可选用双极化双频段双电调的商用天线,这种天线有2对(4个)天线端口,两组天线端口的信号可以独立手动或远程调整电下倾角,从而可以做到两个系统相对独立优化。市场上这类天线包括双频天线1710~2170MHz/2300~2690MHz和宽频天线1710~2690MHz/1710~2690MHz两类。均可实现独立电调。

    TD-LTE/GSM共存射频分析

    目前中国移动GSM1800、TD-SCDMA大多与GSM900共站建设,无论从TD-SCDMA还是从GSM演进支持F频段TD-LTE,都需要考虑与GSM共站时的隔离问题。下面是两系统间的隔离理论分析:

    TD-LTE对GSM1800的干扰:

    杂散干扰:根据3GPP规范,TD-LTE落在GSM1800接收频段内的杂散为:-98dBm/100kHz;考虑GSM接收机灵敏度为-110dBm,要求两系统间的隔离较小。

    阻塞干扰:根据3GPP规范,考虑GSM对接收频段以外的阻塞指标为0dBm,则所需的隔离度要求较小。

    GSM1800对TD-LTE的干扰:

    杂散干扰:3GPP规范中未规定共站时GSM系统在TD-LTE频率范围内(1880~1920MHz)的杂散发射要求。如果没有特别考虑共站支持,一般GSM产品能够满足-30dBm/MHz的杂散指标要求。

    则在满足TD-LTE接收机性能没有明显降低的情况下,所需的隔离要求较严。

    阻塞干扰:根据3GPP规范,LTE与GSM共站时的阻塞指标为+16dBm;假设GSM最大发射功率为49dBm,则所需的隔离度较小。从上述分析中,我们认为GSM与LTE系统间干扰的主要问题是GSM下行链路发射杂散对TD-LTE上行接收的干扰,网络部署时无论考虑采用空间隔离还是滤波器耦合衰落,所需的隔离要求较严。按此要求,对于采用天线空间隔离达到要求,则所需的天线间水平空间隔离或垂直隔离距离较远;这一要求从工程实施来看,实现较难。因此建议采用满足隔离度的合路器方案。

    将GSM1800和F频段TD-LTE合路后与D频段共用天面,可以实现一个天面支持两种制式,3个频段,无需考虑工程实施时天线隔离的问题,同时可以实现对1.8G和2.6G独立电调,各自独立优化。

    TD-LTE/GSM共站实测结果

    基于上述方案的单站TD-LTE/GSM共站实测结果如图2、3所示。其中eNB在图中红圈位置,小区指向蓝色箭头方向。站高大约30米。

图2 GSM1800 共站前(左图)后(右图)覆盖对比

图3 基于GSM1800共站的TD-LTE性能

 


  从图2可以看出GSM1800的覆盖在共站前后保持稳定。图3给出了TD-LTE的性能指标,例如在小区边缘方向拉远达到800米时,下行速率仍大于10Mbps(RSRP>-110dBm)。上述指标完全符合预期结果。

    总结

    本文针对国内TD-LTE扩大规模部署中,站点资源不足的问题,提出了TD-LTE/GSM共站建设方案,并对其可行性进行了论证和分析。可以看出基于GSM1800的建设方式较其他共站建设有性能优势。

    在站点解决方案中,介绍了与GSM1800共用天线的方案,由于采用了双频双电调的天线,GSM1800和TD-LTE可以实现独立优化电下倾角。

    在TD-LTE/GSM共存方面,为满足系统间隔离要求,建议采用合路器的解决方案。单站的验证显示,该方案保证了GSM1800系统稳定,同时TD-LTE的性能没有明显损失。下一阶段将针对该方案进行进一步组网验证。

 

关键字:爱立信  TD-LTE  GSM方案  TD-LTE基站

编辑:eric 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2012/0624/article_9004.html
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