ＴＤ－ＳＣＤＭＡ與ＴＤ－ＬＴＥ平滑共平臺方案淺析

楊雅娟　廖鐳鳴

【摘要】文章對TD-SCDMA向TD-LTE演進(jìn)進(jìn)行了簡要概述,并分析了TD與TD-LTE共平臺方案,最后對TD與TD-LTE的BBU共平臺單模方案進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】TD-SCDMA LTE 共平臺 BBU 單模 方案

隨著3G如火如荼地進(jìn)入大規(guī)模建網(wǎng)階段,無線通信領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展加速向更高端的4G技術(shù)演進(jìn)。作為我國自主知識產(chǎn)權(quán)的TD-SCDMA技術(shù),將首先平滑地向同為時分雙工技術(shù)的TD-LTE過渡;主要基于正交頻分多路復(fù)用OFDM技術(shù)和多天線MIMO技術(shù),實現(xiàn)更靈活的頻譜帶寬配置;帶來20MHz帶寬下行峰值速率100Mb/s,上行峰值速率50Mb/s的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)體驗。TD-SCDMA系統(tǒng)能否盡快實現(xiàn)TD-LTE的商用,并最大化地保護(hù)現(xiàn)有TD網(wǎng)絡(luò)投資,是目前業(yè)內(nèi)最關(guān)心的問題之一。

本文主要針對TD-SCDMA向TD-LTE平滑演進(jìn)道路上的具體實現(xiàn)方式,對應(yīng)該采用的合理共平臺方案進(jìn)行分析,以更好地發(fā)揮TD-SCDMA技術(shù)優(yōu)勢、保持其強(qiáng)勁競爭力并具備可持續(xù)發(fā)展及平緩演進(jìn)能力。

1 TD-SCDMA向TD-LTE演進(jìn)概述

LTE(Long Term Evolution)是3GPP組織對以O(shè)FDM為空中接口基本技術(shù)的下一代移動通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化名稱,可以說TD-LTE是目前業(yè)界最先進(jìn)的寬帶移動通信系統(tǒng),具備一系列性能卓越的優(yōu)勢技術(shù),可提供高性能的寬帶移動網(wǎng)絡(luò)。

從TD-SCDMA向TD-LTE的演進(jìn),首先是在TD-SCDMA的基礎(chǔ)上采用單載波HSDPA技術(shù),速率達(dá)到2.8Mbps;其后實現(xiàn)多載波HSDPA,速率達(dá)到7.2Mbps;持續(xù)發(fā)展到HSPA+階段,速率將超過10Mbps,并繼續(xù)逐步提高它的上行接入能力。最終在2010年之后,從HSPA+演進(jìn)到LTE,實現(xiàn)20MHz帶寬下行峰值速率100Mbps,上行峰值速率50Mbps。

由以上演進(jìn)路線的分析可知,由于技術(shù)發(fā)展的快速,需要充分考慮TD與LTE的共存和演進(jìn)方式。在TD向LTE演進(jìn)的過程中,如何最大化地保有TD系統(tǒng)既有網(wǎng)絡(luò)投資,以最簡約方案實現(xiàn)演進(jìn)至LTE階段,是重點問題也是難點問題;因此需要采用TD與LTE共平臺的方案,以實現(xiàn)更高端的技術(shù)應(yīng)用并最大化降低網(wǎng)絡(luò)投資成本。

2TD與TD-LTE共平臺方案簡析

2.1 系統(tǒng)共平臺概述

TD與LTE共平臺的研究和實現(xiàn),比較復(fù)雜的部分在于基站設(shè)備。通常來說,對于系統(tǒng)無線設(shè)備BBU和RNC來說,TD與LTE共平臺方案分為共機(jī)框方案;共硬件平臺的共模方案;以及基站系統(tǒng)未來實現(xiàn)的基于軟件無線電技術(shù)的多模基站,即硬件平臺復(fù)用,通過軟件下載支持TD或LTE方式。圖1為TD與LTE共平臺的方式分類示意。

對于RRU和天線系統(tǒng)而言,可采用TD與LTE共RRU以及共天饋的方案。目前雙極化天線已成為TD-SCDMA天線應(yīng)用的主流方向,雙極化天線可以較好支持向MIMO天線平滑演進(jìn),為LTE部署奠定基礎(chǔ);采用雙極化天線后,其寬度、重量都減少一半,性能與常規(guī)八陣元智能天線相當(dāng)。采用TD-SCDMA及TD-LTE均可工作的寬頻段天線,即可支持TD-SCDMA與TD-LTE共天饋,無需變更天面施工,即可滿足未來TD-LTE網(wǎng)絡(luò)對站址天面的需求。需要特別注意的是,在具體實施過程中,需要認(rèn)真考慮并分析TD與LTE共RRU及共天饋的方案,分別在同頻段和異頻段情況下的施工難易度、后期維護(hù)問題以及干擾隔離等問題,以選用最合理的共用方案。

2.2 共平臺方案簡介

系統(tǒng)共平臺方案的共機(jī)框方式是實現(xiàn)TD與LTE共平臺方案的最基本方案,其主要特點是:兩個系統(tǒng)獨立運行;共用電源和背板;所有硬件板卡不復(fù)用。因此共機(jī)框方案只是一種TD向LTE演進(jìn)的最簡方案,并不是完全意義上的共平臺方案。

最大化保有現(xiàn)有TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)投資的方式,是共硬件平臺的共模方案。該方案可分為單模方式和雙模方式兩種,單模方式是系統(tǒng)中TD與LTE兩個系統(tǒng)獨立運行,硬件板卡可復(fù)用;支持TD系統(tǒng)在不更換任何硬件的前提下,直接軟件升級為LTE系統(tǒng)。雙模方式是系統(tǒng)中TD與LTE兩種制式協(xié)作運行,兩系統(tǒng)共用同一套硬件板卡,軟件同時運行TD-SCDMA和TD-LTE的工作模式?？梢姽材７桨甘悄壳白顬楹侠淼墓财脚_方案,但在實際網(wǎng)絡(luò)運行中,TD與LTE兩種制式協(xié)作運行的雙模方式需要占用大量的系統(tǒng)資源并成倍增加系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜度,在實際應(yīng)用中不推薦采用TD與LTE共平臺的雙模方案,因此下文將主要對BBU設(shè)備TD與LTE共平臺的單模方案進(jìn)行介紹及分析。

3 TD與TD-LTE的BBU共平臺單模方案分析

從上文分析可知,TD與LTE共平臺的最佳實現(xiàn)方案是共硬件平臺的共模方案(單模方式和雙模方式)。這種共平臺方案可以完全實現(xiàn)BBU設(shè)備TD和LTE兩種制式的共傳輸、共背板、共BBU架構(gòu)以及共用主控及時鐘單元;大唐移動全系列TD-SCDMA BBU產(chǎn)品通過軟件升級即可支持平滑演進(jìn)至TD-LTE。BBU的TD與LTE共平臺方案如圖2所示。

3.1 基帶處理單元的TD與LTE共平臺分析

對于基帶處理單元而言,在支持LTE情況下對于處理器的能力有更高要求;其處理能力會根據(jù)處理時延的要求和LTE支持的天線及帶寬數(shù)有不同要求。圖3給出了在不同時延要求情況下,TD與LTE各種天線及帶寬要求下的處理器能力要求,可以看到TD系統(tǒng)現(xiàn)有處理能力,基本可以實現(xiàn)5ms時延要求下的LTE各種帶寬下的處理能力需求。

3.2 接口單元的TD與LTE共平臺分析

TD與LTE共用接口單元,需要重點考慮接口單元的流量;接口單元除提供與上級網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口外,還提供對RRU單元的接口。

對于上級網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口Iub、X2/S1帶寬來說, TD系統(tǒng)的Iub接口流量主要在于BBU的多個載波業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)總流量;對于LTE系統(tǒng)X2/S1接口,在空口速率下行100Mbps,上行50Mbps情況下,3個20M帶寬小區(qū)總吞吐量在450Mbps之內(nèi),同時還要處理eNB之間的交互數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)據(jù)。綜合計算分析可知,千兆物理端口完全能夠滿足TD與LTE共平臺接口帶寬需求。

對BBU與RRU之間的Ir接口帶寬來說,LTE采用2天線時,不管是10M帶寬還是20M帶寬,都可以在1條2.5G的鏈路中完成;當(dāng)采用8天線時,必須采用兩條鏈路。如果是10M帶寬,則采用2條2.5G鏈路,如果是20M帶寬,則采用兩條3.072G高速鏈路。對BBU設(shè)備而言,TD系統(tǒng)接口單元不需要修改任何硬件就可以實現(xiàn)所有帶寬的數(shù)據(jù)傳輸。

3.3 控制單元的TD與LTE共平臺分析

控制單元在支持TD與LTE共平臺時需要考慮其處理能力和交換能力是否可以滿足要求。在TD與LTE單模共平臺情況下,假設(shè)TD-LTE處理20M帶寬,1000用戶容量,每秒鐘50個用戶接入,并保持500個激活用戶,那么需要420MIPS處理能力;在充分考慮余量的前提下,總的處理能力需要500MIPS;再假設(shè)需求為TD-LTE處理3個20M帶寬時,那么總的處理能力約為1500MIPS。

接下來分析一下控制單元IP交換能力需求。假設(shè)支持20M帶寬的TD-LTE,支持最高的下行速率為100Mbps,考慮到1.2~1.5倍的協(xié)議開銷,則最高需要150Mbps的IP傳輸速率。假設(shè)在實現(xiàn)3個20M的TD-LTE情況下 ,那么需求IP傳輸交換能力450Mbps。

通過如上TD與LTE單模共平臺情況下控制單元能力分析可知,目前TD系統(tǒng)的控制單元協(xié)議處理能力和IP交換能力完全可以滿足LTE需求,現(xiàn)有TD系統(tǒng)的控制單元完全可以支持LTE 3×20M(即60M)帶寬三小區(qū)配置應(yīng)用,并還具備一定的后續(xù)擴(kuò)展能力,因此可滿足控制單元只通過軟件升級,平滑演進(jìn)至LTE。

根據(jù)如上計算分析可以得出結(jié)論,BBU設(shè)備最重要的核心單元:基帶處理單元、接口單元、控制單元全部具備復(fù)用TD硬件板卡,直接軟件升級支持LTE模式的處理能力和控制能力。同時在可共用機(jī)框、電源、背板和時鐘的前提之下,TD與LTE完全意義上的共平臺已經(jīng)具備了充分的條件,因此大唐移動的TD-SCDMA系統(tǒng)可完全平滑演進(jìn),只需軟件升級支持LTE。

綜上所述,基于BBU和RNC設(shè)備TD與LTE共平臺模式的平滑升級、后續(xù)BBU的軟件無線電多?；緦崿F(xiàn)、TD與LTE同頻段與異頻段共RRU方案、雙極化天線便利支持TD與LTE共天饋等,可以實現(xiàn)TD-SCDMA向TD-LTE的完全平滑演進(jìn),充分保護(hù)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有投資、有利于TD的長期持續(xù)發(fā)展,同時實現(xiàn)LTE高端技術(shù)帶來的更完美業(yè)務(wù)應(yīng)用。