【摘要】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(shè)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(duì)TD-LTE即將開始的擴(kuò)大規(guī)模試驗(yàn)，TD-SCDMA站點(diǎn)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(shè)方案，并對(duì)其可行性進(jìn)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(duì)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(yàn)證，結(jié)果顯示該方案保證了GSM1800性能穩(wěn)定，同時(shí)TD-LTE的性能沒有明顯損失。
1 概述
隨著TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)第二階段的結(jié)束，TD-LTE產(chǎn)業(yè)鏈日臻成熟。擴(kuò)大規(guī)模的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)部署成為下一階段的工作重點(diǎn)。在6城市規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)中，主要驗(yàn)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(shù)方案。測試的結(jié)果顯示，TD-LTE無論是2天線還是8天線方案均可實(shí)現(xiàn)連續(xù)覆蓋和同頻組網(wǎng)。這一嘗試與國際上大多運(yùn)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(yàn)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(luò)。這些方案能夠有效地降低網(wǎng)絡(luò)部署成本，加快施工進(jìn)度，并且有利于運(yùn)營商前期投資保護(hù)。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(shù)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(dú)立優(yōu)化的問題。
在國內(nèi)，基于TD-SCDMA建設(shè)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)還面臨著站址資源有限和網(wǎng)絡(luò)密度不足的問題。相對(duì)于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)，GSM網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過十幾年的建設(shè)，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(diǎn)建設(shè)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，將為TD-LTE在中國的商用部署帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。也為國際上傳統(tǒng)的FDD運(yùn)營商部署TD-LTE在技術(shù)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(luò)部署TD-LTE的若干技術(shù)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。
2 TD-LTE/GSM共站的覆蓋和容量分析
首先，TD-LTE/GSM共站建設(shè)的覆蓋問題是基于現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)（站間距）可否滿足TD-LTE對(duì)連續(xù)覆蓋和小區(qū)邊緣速率的要求問題。下面仿真結(jié)果是基于某城市GSM現(xiàn)網(wǎng)中的部分站址和實(shí)際站高，采用2發(fā)2收天線配置的覆蓋效果，小區(qū)RSRP值好與-110dBm的概率為95%以上，滿足基本連續(xù)覆蓋要求。 如下圖：
圖1 典型城區(qū)基于GSM網(wǎng)絡(luò)的TD-LTE覆蓋
實(shí)際網(wǎng)絡(luò)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(duì)滿足TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋是完全可行的，并且可支持網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步提高性能和擴(kuò)容時(shí)所需更密站址的要求。
另外，如果現(xiàn)網(wǎng)TD-S設(shè)備升級(jí)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(luò)容量和性能損失明顯。而采用與GSM共站2天線建設(shè)的方案時(shí)，可不必與現(xiàn)有設(shè)備共用功放，因此可靈活選擇最優(yōu)的時(shí)隙/子幀配置，有效利用頻譜資源，從而達(dá)到更好的網(wǎng)絡(luò)性能和容量。實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，如果考慮話務(wù)負(fù)荷造成的干擾因素，上述GSM共站方案在實(shí)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(dòng)在部署TD-LTE時(shí)的覆蓋需求，在性能和容量方面也有很大優(yōu)勢。
3 TD-LTE/GSM天線方案
從保證TD-LTE網(wǎng)絡(luò)性能的角度出發(fā)，依托GSM站址為TD-LTE新建天線應(yīng)當(dāng)是首選的方案。從目前國際上其它運(yùn)營商的部署情況來看， 多數(shù)采用共站址，獨(dú)立天線的方案。這種方案，便于系統(tǒng)間獨(dú)立優(yōu)化，減少系統(tǒng)間的相互影響和束縛，如：日常運(yùn)維，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容等等。
但是，在工程實(shí)踐中，往往由于天面有限需要多系統(tǒng)共用天線。本章重點(diǎn)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(shè)TD-LTE室外應(yīng)用頻段為1.9GHz和2.6GHz。現(xiàn)網(wǎng)中，GSM系統(tǒng)使用的頻點(diǎn)為900MHz和1.8GHz。由于無線電傳播特性和網(wǎng)絡(luò)承載的因素，建議TD-LTE和GSM1800共站建設(shè)。
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(shí)，2天線方案顯然更為合理可行。在歐洲部署的FDD-LTE網(wǎng)絡(luò)就應(yīng)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(duì)天線本身的技術(shù)指標(biāo)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(dú)立電調(diào)的設(shè)計(jì)。目前國內(nèi)外的天線廠商均可提供此類雙極化、多頻段、獨(dú)立電調(diào)的天線，并且已經(jīng)商用。假設(shè)目前GSM900和GSM1800均使用獨(dú)立天線系統(tǒng)。TD-LTE和GSM1800共站建設(shè)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(duì)（4個(gè)）天線端口，兩組天線端口的信號(hào)可以獨(dú)立手動(dòng)或遠(yuǎn)程調(diào)整電下傾角，從而可以做到兩個(gè)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)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(shí)現(xiàn)獨(dú)立電調(diào)。
其中1.9GHz TD-LTE與GSM1800頻率和覆蓋能力也相近，可以通過合路器共用一對(duì)天線端口。2.6GHz TD-LTE可使用另一對(duì)端口。這樣，TD-LTE在兩個(gè)頻段的覆蓋可以通過兩組獨(dú)立電調(diào)進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)，兼顧GSM1800網(wǎng)絡(luò)覆蓋的要求。
這一方案僅需更換原有GSM1800天線即可，不增加現(xiàn)有天面天線數(shù)量。其他若干系統(tǒng)間和頻段間的組合，結(jié)合不同的天線及部署策略，本文不再詳述。
4 TD-LTE/GSM共存射頻分析
目前中國移動(dòng)GSM1800，TD-SCDMA大多與GSM900共站建設(shè)，無論從TD-SCDMA還是從GSM演進(jìn)支持F頻段TD-LTE，都需要考慮與GSM共站時(shí)的隔離問題。下面是兩系統(tǒng)間的隔離理論分析：
TD-LTE對(duì)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(jī)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(duì)接收頻段以外的阻塞指標(biāo)為0dBm，則所需的隔離度要求較小
考慮GSM1800對(duì)TD-LTE的干擾
雜散干擾：3GPP規(guī)范中未規(guī)定共站時(shí)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(biāo)要求。 則在滿足TD-LTE接收機(jī)性能沒有明顯降低的情況下，所需的隔離要求較嚴(yán)。
阻塞干擾：根據(jù)3GPP規(guī)范，LTE與GSM共站時(shí)的阻塞指標(biāo)為+16dBm; 假設(shè)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(rèn)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(duì)TD-LTE上行接收的干擾，網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)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(yán)。按此要求，對(duì)于采用天線空間隔離達(dá)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(yuǎn)；這一要求從工程實(shí)施來看，實(shí)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(shí)現(xiàn)一個(gè)天面支持兩種制式，3個(gè)頻段，無需考慮工程實(shí)施時(shí)天線隔離的問題，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)1.8G和2.6G獨(dú)立電調(diào)，各自獨(dú)立優(yōu)化。
5 TD-LTE/GSM共站實(shí)測結(jié)果
基于上述方案的單站TD-LTE/GSM共站實(shí)測結(jié)果如下圖2,3所示。其中eNB在圖中紅圈位置，小區(qū)指向藍(lán)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(biāo)，例如在小區(qū)邊緣方向拉遠(yuǎn)達(dá)到800米時(shí)，下行速率仍大于10Mbps (RSRP>-110dBm)。上述指標(biāo)完全符合預(yù)期結(jié)果。
圖2 GSM1800共站前（左圖）后（右圖）覆蓋對(duì)比
圖3 基于GSM1800共站的TD-LTE性能（左圖為RSRP，右圖為下行速率)
總結(jié)
本文針對(duì)國內(nèi)TD-LTE擴(kuò)大規(guī)模部署中，站點(diǎn)資源不足的問題，提出了TD-LTE/GSM共站建設(shè)方案，并對(duì)其可行性進(jìn)行了論證和分析。可以看出基于GSM1800的建設(shè)方式較其他共站建設(shè)有性能優(yōu)勢。在站點(diǎn)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(shí)現(xiàn)獨(dú)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(yàn)證顯示，該方案保證了GSM1800系統(tǒng)穩(wěn)定，同時(shí)TD-LTE的性能沒有明顯損失。下一階段我們將針對(duì)該方案進(jìn)行進(jìn)一步組網(wǎng)驗(yàn)證。
作者：愛立信（中國）通信有限公司 諸震雷，王巍，蔡越，陳明
