TD-LTE基站產(chǎn)品規(guī)劃研究

許靈軍，鄧 偉，程廣輝，楊 光

（中國移動通信研究院 北京 100053）

TD-LTE基站產(chǎn)品規(guī)劃研究

許靈軍，鄧 偉，程廣輝，楊 光

（中國移動通信研究院 北京 100053）

TD-LTE基站是TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品中的惟一網(wǎng)元，它具有高帶寬、高峰均比、多射頻通道、多天線的特點。這些特點對TD-LTE基站產(chǎn)品類型影響很大，并對TD-LTE基站產(chǎn)品設(shè)計和規(guī)劃提出了挑戰(zhàn)。本文基于TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)部署需求及基站實現(xiàn)水平，對TD-LTE基站產(chǎn)品規(guī)劃中的關(guān)鍵問題進(jìn)行研究，主要包括基站產(chǎn)品類型規(guī)劃、軟件功能規(guī)劃、硬件規(guī)劃等。

TD-LTE；產(chǎn)品規(guī)劃；基站產(chǎn)品類型；軟件功能規(guī)劃；硬件規(guī)劃

1 TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品概述

TD-LTE無線接入網(wǎng)位于核心網(wǎng)和終端之間，負(fù)責(zé)核心網(wǎng)和終端之間的信息交互。由于3GPP把3G無線接入網(wǎng)叫做UTRAN，考慮到TD-LTE無線接入網(wǎng)是3G無線接入網(wǎng)的演進(jìn)，因此TD-LTE無線接入網(wǎng)被稱為演進(jìn)型UTRAN（evolved UTRAN，E-UTRAN）。圖 1是 TD-LTE 無線接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)框圖[1]，由于TD-LTE無線接入網(wǎng)的扁平化架構(gòu)，其無線接入網(wǎng)只有一種網(wǎng)元——eNB（enhanced NodeB，eNodeB），即“增強型 NodeB”。在 TD-LTE 無線接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)框圖中，eNodeB和核心網(wǎng)的MME/S-GW之間采用S1接口，eNodeB之間采用X2接口。

eNodeB負(fù)責(zé)TD-LTE系統(tǒng)的接入網(wǎng)（E-UTRAN）部分，eNodeB除了包含R6中NodeB的全部功能外，還加入了無線資源管理和路由等功能，通?？梢哉J(rèn)為eNodeB由3G無線接入網(wǎng)中的NodeB和RNC合并而成。對于TD-LTE系統(tǒng)來說，鑒于其無線接入網(wǎng)只有eNodeB一種網(wǎng)元，因此TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品也即eNodeB產(chǎn)品——TD-LTE基站產(chǎn)品。

為了提高TD-LTE系統(tǒng)的吞吐量，TD-LTE基站采用比以往基站設(shè)備更高的載波帶寬（每載波帶寬最高可以達(dá)到20 MHz）；此外，為提高頻譜效率，TD-LTE基站采用了OFDM技術(shù)以及諸如MIMO、Beamforming的多天線技術(shù)。這些技術(shù)的應(yīng)用會大大提升TD-LTE系統(tǒng)的吞吐量，但與此同時也使TD-LTE基站產(chǎn)品具有高帶寬、高峰均比、多射頻通道、多天線的特點。TD-LTE基站產(chǎn)品的特點對產(chǎn)品類型影響巨大，因此必須對TD-LTE基站產(chǎn)品類型進(jìn)行研究。

此外，根據(jù)TD-LTE基站產(chǎn)品的設(shè)計需求，與已有的3G基站產(chǎn)品相比，TD-LTE基站產(chǎn)品具有高帶寬、高頻譜效率、高集成度、高功率效率的顯著優(yōu)點。其中，高帶寬和高頻譜效率使得TD-LTE基站具有超高的吞吐量 （大容量），也即TD-LTE基站具有高性能；高集成度和高功率效率使得TD-LTE基站具有更低的CAPEX和OPEX，也即TD-LTE基站具有更低的成本。綜合TD-LTE基站的4個優(yōu)點，可以看出未來的TD-LTE基站產(chǎn)品具有很高的性價比。但TD-LTE基站產(chǎn)品在獲得高性價比的同時，產(chǎn)品設(shè)計時也會面臨諸如寬頻帶設(shè)計、高峰均比、高效率功放設(shè)計和多天線技術(shù)等多個方面的挑戰(zhàn)。

產(chǎn)品設(shè)計面臨的挑戰(zhàn)是TD-LTE基站產(chǎn)品規(guī)劃時需要重點解決的問題，因此TD-LTE基站產(chǎn)品規(guī)劃時，需要從產(chǎn)品設(shè)計面臨的挑戰(zhàn)出發(fā)，對TD-LTE基站產(chǎn)品的軟件功能規(guī)劃及硬件規(guī)劃進(jìn)行研究。

2 TD-LTE基站產(chǎn)品類型

TD-LTE基站產(chǎn)品具有高帶寬、高峰均比、多射頻通道、多天線的特點，這些特點對TD-LTE基站的產(chǎn)品類型影響顯著。由于TD-LTE基站產(chǎn)品類型對于無線網(wǎng)絡(luò)部署極為關(guān)鍵，下面就對TD-LTE基站產(chǎn)品類型進(jìn)行研究。

2.1 基站產(chǎn)品類型

綜合考慮應(yīng)用場景和處理能力，可以將TD-LTE基站可以分為宏基站、微基站、微微基站（Femto和Pico）3種，如表1所示。

TD-LTE網(wǎng)絡(luò)初期部署中Femto和Pico基站的應(yīng)用場景較少，目前暫不考慮。宏微基站在實現(xiàn)上具有一體化和分布式兩種硬件結(jié)構(gòu)，所以以下主要考慮一體化宏基站、分布式宏基站、一體化微基站、分布式微基站4種基站類型的應(yīng)用規(guī)劃。

2.2 基站產(chǎn)品引入建議

隨著競爭加劇，國內(nèi)外各大運營商都在想方設(shè)法降低OPEX和CAPEX。由于分布式基站能夠顯著降低OPEX和CAPEX，因此受到了國內(nèi)外運營商的持續(xù)青睞。國外運營商在部署商用3G網(wǎng)絡(luò)時，已經(jīng)大規(guī)模采用分布式基站，而中國移動在部署TD-SCDMA試驗網(wǎng)時也全部采用了分布式基站，因此分布式基站已經(jīng)成為主流運營商的首選站型。

結(jié)合主流運營商的站型選擇傾向，并對未來TD-LTE網(wǎng)絡(luò)部署的需求進(jìn)行分析，筆者給出初期部署階段4種類型基站的引入建議，如表2所示。

建議后期引入分布式微基站（具備MIMO功能）用于中小型建筑物的室內(nèi)覆蓋

由表2中的引入建議可以看出：

表1 3種TD-LTE基站主要特點對比

表2 4種TD-LTE基站的引入建議

·分布式宏基站是TD-LTE基站的主打站型，此站型不僅可以用于室外大范圍宏蜂窩覆蓋，還可以用于建筑物的室內(nèi)覆蓋。因此，建議運營商部署TD-LTE網(wǎng)絡(luò)時主要采用此種站型。

· 對于一體化宏基站來說，由于一體化宏基站浪費站址資源，且由于TD-LTE基站采用多天線技術(shù)，饋纜數(shù)量很多，饋纜束的大體積和高重量導(dǎo)致基站饋纜的安裝維護(hù)極為困難，因此建議運營商在部署TD-LTE網(wǎng)絡(luò)時，盡量避免采用此種站型。

· 考慮到一體化微基站的低成本及安裝便利性，建議網(wǎng)絡(luò)部署初期，采用一體化微站進(jìn)行補盲覆蓋；網(wǎng)絡(luò)部署后期，采用一體化微站進(jìn)行補熱覆蓋；對于站址獲取困難的場景，建議優(yōu)選一體化微站進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

· 對于分布式微基站來說，其應(yīng)用場景是中小型建筑物室內(nèi)覆蓋和室外補盲覆蓋。對于中小型建筑物的室內(nèi)覆蓋應(yīng)用，分布式微基站相比分布式宏基站更具成本優(yōu)勢，但考慮到TD-LTE系統(tǒng)初期部署階段也可以采用室外宏基站對中小型建筑物進(jìn)行室內(nèi)覆蓋，因此TD-LTE初期部署階段，分布式微基站在室內(nèi)覆蓋中的應(yīng)用較少，而分布式微基站用于室外補盲覆蓋時，又會面臨一體化微基站的巨大競爭，因而分布式微基站用于室外補盲的場景也不多。綜合可知：分布式微基站在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用較少，但它在某些特定場合仍然可以很好地輔助分布式宏基站和一體化微基站進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋。設(shè)備廠商可以只開發(fā)分布式微基站的RRU，而采用分布式宏基站的BBU，以形成分布式微基站產(chǎn)品。建議TD-LTE網(wǎng)絡(luò)部署后期引入分布式微基站用于室外補盲。

3 TD-LTE基站產(chǎn)品軟件功能規(guī)劃

TD-LTE基站產(chǎn)品軟件功能部分，主要包含TD-LTE商用網(wǎng)絡(luò)所需要的一些無線功能、TD-LTE特有功能規(guī)劃以及由于TD-LTE網(wǎng)絡(luò)重點部署密集城區(qū)而引起的多網(wǎng)互操作功能。

3.1 基本功能規(guī)劃

針對TD-LTE商用網(wǎng)絡(luò)的特點，TD-LTE基站產(chǎn)品的無線功能規(guī)劃如下：

· 支持多種帶寬配置，5 MHz/10 MHz/15 MHz/20 MHz，支持運營商靈活配置；

· 支持多種幀結(jié)構(gòu)配置，包括 5 ms 2DL∶2UL，5 ms 3DL∶1UL；

·支持特殊子幀的靈活配置及PRACH時頻資源位置可變；

· 支持同頻/異頻切換；

·支持各種物理層過程，包括下行功率分配、上行功率控制、HARQ、資源動態(tài)調(diào)度、小區(qū)初搜、隨機接入等；

·支持更完善的無線功能，包括調(diào)度、多天線技術(shù)、功率控制、無線資源管理、移動性管理、小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)及無線幀結(jié)構(gòu)、負(fù)載均衡和特殊時隙的靈活配比功能；

·支持多種天線模式，包括發(fā)射/接收分集、空分復(fù)用、智能天線、上行MU-MIMO；

·支持基于波束賦性的干擾消除；

· 具備自優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)（SON）功能，包括自啟動、自配置、PCI自配置及鄰區(qū)關(guān)系自配置。

3.2 TD-LTE特有功能規(guī)劃

與LTE FDD相比，TD-LTE具有一些特有的功能，主要包括特殊子幀結(jié)構(gòu)和UpPts上sounding信號的發(fā)送方面。下面對TD-LTE特有功能規(guī)劃進(jìn)行介紹。

（1）靈活的特殊子幀結(jié)構(gòu)配置

TD-LTE在子幀0后存在一個特殊子幀，包含DwPts、GP、UpPts，分別用于下行導(dǎo)頻發(fā)送、保護(hù)間隔、上行導(dǎo)頻發(fā)送。由于TDD存在固有的上下行交叉子幀干擾問題，為避免以上干擾，需根據(jù)下行DwPts對UpPts的干擾強度和時長來確定GP的長度，最多時，需將GP設(shè)置為12個符號長度，但GP過長，會占用DwPts的符號長度，從而影響下行速率。為兼顧兩方面的需求，故需產(chǎn)品能支持多種應(yīng)用場景下的特殊子幀配置。一方面，為規(guī)避上下行交叉子幀干擾，要求支持 GP 占用 9 個符號的配置（3∶9∶2）；另一方面，要保證下行高資源利用率，要求支持GP占用2個符號的配置（10∶2∶2）。

（2）UpPts上 sounding信號的發(fā)送

TD-LTE系統(tǒng)由于上下行使用相同的頻率資源，故具有上下行信道互易性?；谠摶ヒ仔?，TD-LTE使用智能天線技術(shù)能夠大大提升TD-LTE系統(tǒng)性能。為保證TD-LTE中使用智能天線技術(shù)的性能，故在系統(tǒng)設(shè)計時在UpPts中的兩個符號上都能發(fā)送sounding信號。另一方面，若僅在UpPts上發(fā)送sounding，將導(dǎo)致sounding信號的發(fā)送次數(shù)較少，故仍然需要在普通上行子幀上發(fā)送sounding。從產(chǎn)品要求來看，則需要產(chǎn)品能夠同時支持在UpPts及普通子幀上發(fā)送sounding信號。

3.3 多系統(tǒng)互操作功能規(guī)劃

TD-LTE的商用網(wǎng)絡(luò)特點，決定了其必然要求TD-LTE產(chǎn)品支持覆蓋引起的網(wǎng)絡(luò)間互操作。網(wǎng)絡(luò)間互操作既涉及技術(shù)問題，又與運營策略相關(guān)，譬如：如何在引導(dǎo)用戶體驗TD-LTE網(wǎng)絡(luò)帶來的新業(yè)務(wù)和更高的服務(wù)質(zhì)量的同時，維護(hù)原有GSM和TD-SCDMA客戶群的利益；如何最大化利用現(xiàn)有2G和3G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和優(yōu)秀質(zhì)量等；運營商如何針對不同網(wǎng)絡(luò)的特點制訂相應(yīng)的業(yè)務(wù)定位等。借鑒已有3GPP標(biāo)準(zhǔn)，TD-LTE中可能的互操作方案如圖2所示。

TD-LTE與其他系統(tǒng)的語音切換最終方案為SR-VCC，但該方案還處于優(yōu)化階段，且對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備建設(shè)和改造要求較高，故在此方案成熟可商用之前，需一種語音方案進(jìn)行過渡。當(dāng)前考慮使用TD-LTE與2/3G雙模雙待終端方案進(jìn)行過渡，2/3G模提供包括語音等多種業(yè)務(wù)，而TD-LTE模僅支持PS域業(yè)務(wù)。預(yù)計最早2011年TD-LTE雙模終端能支持語音業(yè)務(wù)。

4 TD-LTE基站產(chǎn)品硬件規(guī)劃研究

4.1 硬件設(shè)計面臨的挑戰(zhàn)

為了實現(xiàn)TD-LTE基站產(chǎn)品的高性價比，TD-LTE基站硬件設(shè)計中將會面臨以下4個方面的挑戰(zhàn)。

（1）寬頻帶設(shè)計

高達(dá)20 MHz帶寬的寬帶系統(tǒng)設(shè)計是TD-LTE基站硬件設(shè)計中的最大挑戰(zhàn)，主要有3大難點：寬帶收發(fā)信機設(shè)計、寬帶系統(tǒng)基帶處理和接口設(shè)計，分別表述如下。

·寬帶收發(fā)信機設(shè)計：寬帶收發(fā)信機設(shè)計是TD-LTE基站硬件設(shè)計中的最大難點，它又可以分為寬帶發(fā)射機設(shè)計和寬帶接收機設(shè)計。其中，寬帶發(fā)射機設(shè)計需要在高帶寬的條件下，解決高線性度和高功率效率互為矛盾的難題；而在寬帶條件下，如何設(shè)計出高靈敏度、高動態(tài)范圍的寬帶接收機也極為困難。

· 寬帶系統(tǒng)基帶處理：帶寬的增大及MIMO、OFDM等物理層技術(shù)的采用，對于TD-LTE基站的基帶處理能力提出了更高的要求，因此對基帶處理模塊中處理器的速率和內(nèi)存容量提出了很高的要求。

· 接口設(shè)計：高帶寬將加大不同模塊間通信接口的數(shù)據(jù)傳輸速率，對接口設(shè)計提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。此外，對于分布式基站來說，BBU和RRU間接口的傳輸帶寬隨著帶寬的增大和多天線技術(shù)的采用，而成倍增大。比如當(dāng)帶寬為20 MHz、采用8天線收發(fā)時，BBU和RRU間接口的傳輸帶寬高達(dá)9.8304 Gbit/s。

（2）高峰均比

為了獲得高頻譜效率，TD-LTE系統(tǒng)中采用了QAM高階調(diào)制、MIMO、OFDM等技術(shù)。其中QAM高階調(diào)制和OFDM技術(shù)在顯著提高頻譜效率的同時，也帶來了高峰均比問題，下面分別介紹。

·QAM高階調(diào)制：諸如64 QAM等高階調(diào)制技術(shù)的采用，使得射頻載波的相位和幅度同時承載有用信息，從而導(dǎo)致射頻信號的包絡(luò)產(chǎn)生波動；通常調(diào)制階數(shù)越高，QAM調(diào)制后的射頻信號的幅度波動越大，也即峰均比越高。

·OFDM技術(shù)：OFDM是多載波調(diào)制技術(shù)，其主要思想是將整個信道分成若干個相互正交的子信道，在每個子信道進(jìn)行調(diào)制和傳輸。如果多個信號的相位一致時,所得到的疊加信號的瞬時功率就會遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于信號的平均功率，導(dǎo)致較高的峰均功率比（PAPR）。

TD-LTE信號的高峰均比對基站功率放大器的線性度提出了過高的要求，雖然采用諸如數(shù)字預(yù)失真的功放線性化技術(shù)可以改善功率放大器的線性度，但仍會降低基站功放的功率效率。此外，對于線性度恒定的功放而言，一旦輸入信號的峰均比高于某個門限，功放會帶來信號畸變，使信號的頻譜發(fā)生變化，產(chǎn)生帶內(nèi)失真和帶外干擾，從而惡化系統(tǒng)性能。因此，必須想方設(shè)法降低TD-LTE信號的高峰均比問題。

為了解決高峰均比的問題，TD-LTE基站設(shè)計中采用了峰均比抑制（CFR）技術(shù)。目前，比較流行的技術(shù)就是“限幅+濾波”技術(shù)，在信號質(zhì)量符合要求的前提下，采用這種技術(shù)可以把TD-LTE信號的峰均比降低4～5 dB，獲得峰均比低于8 dB的信號。

（3）高效率功放設(shè)計

為了降低功放模塊的成本、功耗和體積，在TD-LTE基站設(shè)計中采用高效率功放設(shè)計技術(shù)勢在必行。目前高效率功放設(shè)計技術(shù)主要包括如下3種。

·PA線性化：可以改善功放的線性度，從而通過犧牲部分線性度換取更高功率效率。目前數(shù)字預(yù)失真（DPD）是最為經(jīng)濟有效的PA線性化技術(shù)。

· Doherty：Doherty功放包含2個并聯(lián)的功放 （主功放和輔助功放），主功放一直工作，輔助功放到設(shè)定的峰值才工作。

· 包絡(luò)跟蹤（ET）：根據(jù)功率放大器輸入射頻信號的包絡(luò)動態(tài)調(diào)整功率放大器的漏極電壓。

通常為了獲得更高的功率效率，上面的幾種技術(shù)可以組合使用，也可與CFR技術(shù)結(jié)合應(yīng)用。目前，有可能應(yīng)用于TD-LTE基站的高效率功放設(shè)計的技術(shù)組合主要有3種：“DPD+CFR”、“DPD+CFR+Doherty”、“DPD+ET”。這 3 種技術(shù)組合的對比如表3所示。

由表3中的對比可以看出：目前最高效的技術(shù)組合就是“DPD+ET”，這也是當(dāng)前TD-LTE基站廠商爭相研發(fā)的核心技術(shù)之一，此種技術(shù)組合應(yīng)用于TD-LTE基站，可以獲得超過40%的功放效率。

表3 三種高效率功放設(shè)計的技術(shù)組合對比

（4）多天線技術(shù)

為了提高TD-LTE系統(tǒng)的頻譜效率和覆蓋質(zhì)量，TD-LTE基站采用了 MIMO、波束賦形（Beamforming）等多天線技術(shù)。多天線技術(shù)能夠大大提升TD-LTE系統(tǒng)的吞吐量，并明顯改善無線鏈路質(zhì)量。但與此同時，多天線技術(shù)的采用會顯著增加基站模擬射頻部分的實現(xiàn)復(fù)雜度，要求各個天線具有獨立的收發(fā)通道，因此相比GSM和UMTS而言，射頻收發(fā)信機通道數(shù)量的增加，特別是發(fā)射通道的增加對射頻收發(fā)信件的體積和成本影響較大，給設(shè)計帶來一定的壓力。此外，多天線技術(shù)的使用也增加了基帶處理的復(fù)雜度，多天線情況下需要對每個天線通路的數(shù)據(jù)流進(jìn)行并行處理以獲取更高的數(shù)據(jù)率、陣列增益和共道干擾抑制能力，因而需要強大的計算處理能力，這對DSP和FPGA器件提出了更高的處理能力要求。

4.2 硬件規(guī)劃關(guān)鍵問題研究

TD-LTE基站產(chǎn)品硬件規(guī)劃中需要考慮整個基站硬件系統(tǒng)的諸多問題，由于整個基站從硬件上可以劃分為：基帶、射頻、Ir接口和天線等4個部分，因此硬件規(guī)劃中的關(guān)鍵問題有：基帶單元（BBU）的架構(gòu)設(shè)計、射頻指標(biāo)、Ir接口以及天線等，下面將分別介紹。

（1）基帶處理單元的架構(gòu)設(shè)計

基帶單元的架構(gòu)設(shè)計，也即如何把BBU的功能映射到各種硬件板卡中。目前基帶架構(gòu)方案層出不窮，但常見的BBU產(chǎn)品基帶架構(gòu)如圖3所示，包含一塊主控時鐘板、一塊傳輸接口板及多塊基帶處理板。

·基帶控制背板：基帶控制背板是安裝在BBU機框背面的印制板，它通過板內(nèi)的連接器使得每個電路板相互連接，單板間信號的傳送，電源的供給，均由背板上印制線來實現(xiàn)，避免了電路板間的電纜纏結(jié)，從而使整個系統(tǒng)具有很高的可靠性與易維護(hù)性，也保證整機背面連線的條理性。基帶處理板通過基帶控制背板和傳輸接口板進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。基帶控制背板的帶寬越高，其所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強，但同時設(shè)計成本也會越高。

·主控時鐘板：主要負(fù)責(zé)主控和時鐘兩個部分的功能。通常，BBU控制面的處理工作都在主控時鐘板中進(jìn)行；由于時鐘模塊所占電路板面積較小，常與主控放在一塊單板。主控時鐘板是整個BBU的神經(jīng)中樞，不僅控制著其他各塊單板的運行，還為其他單板提供時鐘信號。隨著集成度的不斷提高，目前也出現(xiàn)把傳輸功能跟主控、時鐘集成到同一塊單板的方案。

· 基帶處理板：基帶處理板主要負(fù)責(zé)用戶面處理，包括層1、層2及高層的處理。由于BBU產(chǎn)品的典型配置是支持三扇區(qū)，因此一般為3塊基帶處理板，每塊基帶處理板負(fù)責(zé)一個帶寬20 MHz扇區(qū)的基帶處理。

·傳輸接口板：主要負(fù)責(zé)傳輸和接口功能，對于TD-LTE的傳輸接口板來說通常會具有吉比特以太網(wǎng)傳輸接口（GE）和光口。

（2）射頻指標(biāo)的折中

由于TD-LTE的RRU架構(gòu)與3G網(wǎng)絡(luò)中的RRU基本一致，因此對于TD-LTE基站RRU的架構(gòu)就不再詳述。但考慮到RRU射頻指標(biāo)對于TD-LTE系統(tǒng)性能具有顯著影響，故在硬件規(guī)劃時對其進(jìn)行了較為深入的分析。

RRU的射頻指標(biāo)眾多，硬件規(guī)劃時射頻指標(biāo)的選取主要參考3GPP TS 36.104規(guī)范[2]。但考慮到某些射頻指標(biāo)之間互相影響，為了使TD-LTE設(shè)備能夠更好地滿足運營商的需求，必須對某些射頻指標(biāo)進(jìn)行折中處理。下面就把需要折中處理的4個射頻指標(biāo)詳述如下。

· 功率效率和EVM：3GPP規(guī)范中沒有對RRU的功率效率進(jìn)行定義，但考慮到實際運維成本，運營商要求RRU必須具有高的功率效率；而對于EVM指標(biāo)來說，3GPP規(guī)范中給出的指標(biāo)是64QAM調(diào)制時EVM不超過8%，但由于EVM指標(biāo)跟系統(tǒng)吞吐量密切相關(guān)，因此從運營商的角度出發(fā)，希望EVM指標(biāo)越嚴(yán)越好，也即EVM指標(biāo)越低越好。但越嚴(yán)格EVM指標(biāo)意味著更高的信號峰均比，從而導(dǎo)致低的功率效率，因此必須對功率效率和EVM指標(biāo)進(jìn)行折中處理。經(jīng)過系統(tǒng)級仿真分析后，發(fā)現(xiàn)EVM指標(biāo)從8%加嚴(yán)為5%，系統(tǒng)的平均吞吐量和小區(qū)邊緣吞吐量分別提高了2.4%和2.5%；根據(jù)已有峰均比抑制技術(shù)的水平及PA模塊的工作原理，當(dāng)EVM指標(biāo)由8%加嚴(yán)為5%后，峰均比將增大0.8 dB左右。理論上，在采用相同的PA模塊時，基站的輸出功率降低0.8 dB，從而使得整機功率效率降低為原來的83.2%，即EVM指標(biāo)由8%加嚴(yán)為5%，基站的整機功率效率降低了16.8%；但在實際基站開發(fā)過程中，廠商可能采取降低設(shè)計余量的方式來減小整機效率的下降，整機效率降低1個百分點左右。經(jīng)過簡單的初步估算發(fā)現(xiàn)：EVM指標(biāo)加嚴(yán)后，系統(tǒng)吞吐量提升所帶來的價值有可能大于RRU增加的耗電費用。因此建議TD-LTE基站的EVM指標(biāo)由8%加嚴(yán)為5%；同時根據(jù)目前設(shè)備廠商的硬件實現(xiàn)水平，當(dāng)RRU的總輸出功率40 W時，要求RRU的整機功率效率不低于25%，較高的功率效率指標(biāo)是為了促使廠商不斷技術(shù)創(chuàng)新。

· 接收機靈敏度和接收動態(tài)范圍：接收機靈敏度表征基站接收機接收微弱信號的能力，此指標(biāo)對于TD-LTE系統(tǒng)的上行鏈路質(zhì)量極為重要，因此希望接收機靈敏度指標(biāo)越高越好。接收動態(tài)范圍表征了基站接收機能夠正常工作所容許的輸入信號強度變化范圍。在接收機內(nèi)部噪聲電平一定的條件下，信號太弱便不能檢測；信號太強，接收機會發(fā)生飽和過載，導(dǎo)致接收信號明顯失真，因此接收動態(tài)范圍是基站接收機的一個重要質(zhì)量指標(biāo)，在可能的情況下接收動態(tài)范圍盡量大一些。但是接收動態(tài)范圍越高，則要求接收鏈路上的混頻器IIP3和ADC的動態(tài)范圍越大，否則會導(dǎo)致總鏈路增益被迫減小，接收機的噪聲系數(shù)（NF）上升，最終降低了靈敏度，因此必須在接收動態(tài)范圍和接收機靈敏度兩個指標(biāo)間進(jìn)行折中考慮。經(jīng)過分析后筆者發(fā)現(xiàn)：把接收動態(tài)范圍提高10 dB，接收機靈敏度基本上沒有變化。此外，考慮到上行功控效果很好，基站接收機30 dB左右的接收動態(tài)范圍已經(jīng)足夠，因此提高接收動態(tài)范圍意義不大，因此建議接收機靈敏度和接收動態(tài)范圍兩個指標(biāo)參照3GPP規(guī)范制定。

（3）Ir接口規(guī)劃

Ir接口是BBU和RRU之間的通信接口，主要傳輸基帶IQ數(shù)據(jù)和C&M（控制維護(hù)）數(shù)據(jù)。為了引入更多的廠商來開發(fā)TD-LTE的RRU產(chǎn)品，降低RRU產(chǎn)品的價格，制定一套完全開放的Ir接口勢在必行。

已有的Ir標(biāo)準(zhǔn)主要有3個：CPRI、OBASI和TD-SCDMA Ir，其中前兩個標(biāo)準(zhǔn)只制訂了物理層和鏈路層的標(biāo)準(zhǔn)，沒有做到真正的開放；雖然TD-SCDMA Ir標(biāo)準(zhǔn)是個完全開放的標(biāo)準(zhǔn)，但它主要適用于中國的3G標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA，無法跟國際化的TD-LTE Ir接口相兼容，因此必須為TD-LTE重新制定一套Ir接口規(guī)范。

考慮到TD-LTE Ir接口規(guī)范的國際化需求，建議TD-LTE Ir接口規(guī)范的底層基于CPRI標(biāo)準(zhǔn)制定，而高層借鑒TD-SCDMA Ir規(guī)范。根據(jù)已有的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)部署需求，目前TD-LTE Ir接口規(guī)范制定2套接口速率：2.4576 Gbit/s和 9.8304 Gbit/s，其中 2.4576 Gbit/s支 持 2×2MIMO，9.8304 Gbit/s支持 8天線波束賦性或 4級級聯(lián)的 2×2 MIMO。目前中國移動已經(jīng)完成TD-LTE Ir接口規(guī)范初稿，并計劃2010年在CCSA（中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會）完成TD-LTE Ir接口行標(biāo)的制定工作。

（4）天線產(chǎn)品規(guī)劃

在TD-LTE基站硬件規(guī)劃時，除了BBU、RRU和Ir接口外，另一個值得關(guān)注的就是TD-LTE基站天線。對于TD-LTE基站來說，有2通道和8通道兩種RRU產(chǎn)品，因此TD-LTE基站天線形式應(yīng)該也有兩種：兩陣元天線（1副雙極化天線，對應(yīng)2通道RRU）和八陣元天線（4副雙極化天線，對應(yīng)8通道RRU）。但是對于某些運營商來說，如果其現(xiàn)網(wǎng)中的天線能夠支持TD-LTE的工作頻段，則可以考慮TD-LTE基站與現(xiàn)網(wǎng)基站共用天線。不同系統(tǒng)共用天線可以節(jié)省天面資源、降低施工難度，但也會帶來如下負(fù)面影響。

· 網(wǎng)優(yōu)困難：無法為每個系統(tǒng)獨立調(diào)整天線下傾角。

· 天饋成本提高：需新增多個異頻合路器（FDD雙工器），由于每個支持2根天線的異頻合路器成本較高（3 000元左右），導(dǎo)致新增異頻合路器的成本高于天線本身成本（TD-SCDMA二期集采時8陣元天線的價格在2 000元左右）。

· 安裝困難：上塔安裝多個合路器很困難。

· 影響覆蓋：合路器的引入會降低2個系統(tǒng)的基站輸出功率，進(jìn)而降低無線覆蓋質(zhì)量。

值得一提的是：TD-SCDMA一期、二期和三期建設(shè)的覆蓋區(qū)域（奧運城市、省會城市、地級城市）是TD-LTE初期部署的重點區(qū)域，但由于TD-SCDMA前兩期建設(shè)中的天線均不支持TD-LTE的頻段，因此TD-LTE初期部署的重點區(qū)域?qū)o法跟TD-SCDMA共天線。后續(xù)如果天線能夠同時支持TD-LTE和TD-SCDMA的頻段，則可以根據(jù)站點的實際情況，權(quán)衡利弊后再決定是否共用天線。

5 結(jié)束語

本文對TD-LTE基站產(chǎn)品規(guī)劃中的產(chǎn)品類型、軟件功能規(guī)劃和硬件規(guī)劃3大重要問題進(jìn)行了研究。在結(jié)合實際需求的基礎(chǔ)上，給出了多種基站產(chǎn)品的引入建議，并對軟件功能規(guī)劃和硬件規(guī)劃中的關(guān)鍵問題進(jìn)行了較為粗淺的論述。鑒于基站產(chǎn)品規(guī)劃和實際需求密切相關(guān)，隨著時間的推進(jìn)，某些實際需求難免會產(chǎn)生變化，因此文中的產(chǎn)品規(guī)劃結(jié)論難免存在不當(dāng)之處，還請業(yè)內(nèi)同行多多指正。

1 3GPP TS 36.300 V8.6.0.E-UTRAN overall description(release 8),2008.09

2 3GPP TS 36.104 V8.2.0.Base station (BS)radio transmission and reception(release 8),2008.05

2010-07-12）