王樂, 賀月華
(1 中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司,北京 100080; 2 北京理工大學(xué),北京 100080)
TD-LTE技術(shù)是TD-SCDMA技術(shù)的演進(jìn)與發(fā)展,目前已進(jìn)入規(guī)模試驗(yàn)階段。結(jié)合我國TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及TD-LTE技術(shù)試驗(yàn)情況,在F頻段1880~1920MHz和E頻段2320~2370MHz,TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)與TD-LTE網(wǎng)絡(luò)有共存的可能。此時(shí)為避免交叉干擾,要求TD-LTE系統(tǒng)與TD-SCDMA系統(tǒng)上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)對齊,目前一般通過配置TD-LTE特殊子幀實(shí)現(xiàn),按照3GPP標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)有的配置模式,將空置 6~8個(gè)TD-LTE OFDM符號(hào)的資源,對網(wǎng)絡(luò)容量有一定影響。
本文針對TD-SCDMA和TD-LTE的幀結(jié)構(gòu),在研究現(xiàn)有避免交叉時(shí)隙干擾方法的基礎(chǔ)上,提出了特殊子幀優(yōu)化配置模式,以提高系統(tǒng)頻譜利用率。
TD-SCDMA的幀長10ms,分成兩個(gè)5ms子幀,這兩個(gè)子幀的結(jié)構(gòu)完全相同。如圖1所示,一個(gè)子幀含6400chip(CDMA碼片),分為7個(gè)常規(guī)時(shí)隙和3個(gè)特殊時(shí)隙,其中每個(gè)常規(guī)時(shí)隙含864chip,特殊時(shí)隙含352chip,包括DwPTS(下行導(dǎo)頻時(shí)隙、96chip)、GP(保護(hù)時(shí)隙、96chip)和UpPTS(上行導(dǎo)頻時(shí)隙、160chip)。
7個(gè)常規(guī)時(shí)隙中,Ts0總是分配給下行用于承載廣播及下行控制信息,而Ts1總是分配給上行鏈路,主要承載上行控制信息;剩余5個(gè)時(shí)隙被轉(zhuǎn)換點(diǎn)2劃分給上行和下行。顯然,TD-SCDMA系統(tǒng)每5ms子幀均有2個(gè)上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)(GP處的轉(zhuǎn)換點(diǎn)1和轉(zhuǎn)換點(diǎn)2)。通過調(diào)整轉(zhuǎn)換點(diǎn)2,可以靈活的支持上下行非對稱業(yè)務(wù)。目前,TD-SCDMA全網(wǎng)均配置為2∶4(Ts1、Ts2上行,Ts3~Ts6下行),如圖2所示。
圖1 TD-SCDMA子幀的結(jié)構(gòu)
圖2 TD-SCDMA各時(shí)隙長度
TD-LTE技術(shù)幀長為10ms,包含2個(gè)5ms的半幀(類比于TD-SCDMA技術(shù)的子幀);這兩個(gè)半幀的結(jié)構(gòu)可以相同也可以不同,如圖3所示。每個(gè)半幀又包含5個(gè)1ms子幀(類比于TD-SCDMA技術(shù)的時(shí)隙),其中前半幀的第二個(gè)子幀必須配置為特殊子幀,用于承載DwPTS、GP和UpPTS信號(hào)。
3GPP建議的TD-LTE的子幀配比共7種,子幀0、子幀5始終配置給下行,具體如表1所示。
特殊子幀(子幀1和子幀6)共包含14個(gè)OFDM符號(hào)(采用常規(guī)CP時(shí))或12個(gè)OFDM符號(hào)(采用擴(kuò)展CP時(shí)),其配置共有16種,具體如表2所示。
為避免TD-LTE和TD-SCDMA間的交叉-干擾,需保證其幀結(jié)構(gòu)中的上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)對齊。TD-LTE和TD-SCDMA第一個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)采用GP保護(hù)間隔的方式將上下行分開(以下簡稱“GP轉(zhuǎn)換點(diǎn)”),第二個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)為瞬間轉(zhuǎn)換(以下簡稱“瞬間轉(zhuǎn)換點(diǎn)”)。
TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)幀結(jié)構(gòu)以5ms為一個(gè)周期,目前采用2∶4的上下行配比,為了避免TD-LTE與TDSCDMA的交叉干擾,TD-LTE只有采用子幀配比模式2。
如圖3所示,TD-SCDMA系統(tǒng)的瞬間轉(zhuǎn)換點(diǎn)距幀頭2300μs;TD-LTE系統(tǒng)配比模式2的瞬間轉(zhuǎn)換點(diǎn)距幀頭3000μs。為了實(shí)現(xiàn)瞬間轉(zhuǎn)換點(diǎn)的對齊,要求TDLTE的幀頭前置700μs。
圖3 TD-LTE兩種典型的幀結(jié)構(gòu)
表1 TD-LTE上下行的配置
表2 TD-LTE特殊子幀的9種配置
TD-SCDMA GP位置和寬度固定(如圖2所示),距離幀頭750μs ,長度為75μs;即其相對于幀頭的時(shí)間區(qū)域?yàn)閇750 ,825 ]。TD-LTE的GP位置和寬度共有16種配置(如表2所示),各配置中GP相對于LTE幀頭的時(shí)間范圍如表3所示。
如果以TD-SCDMA幀頭作為相對時(shí)間起點(diǎn),TD-LTE GP的時(shí)間范圍如表4所示。
由圖4可得,只要TD-LTE下行DwPTS或上行UpPTS跨越TDSCDMA GP范圍,即當(dāng)TD-LTE GP的起始點(diǎn)晚于TD-SCDMA GP的終點(diǎn)825μs,或TD-LTE GP的終點(diǎn)早于TD-SCDMA GP的起始點(diǎn)750μs,兩系統(tǒng)間就會(huì)出現(xiàn)交叉干擾。因此根據(jù)表4,對于常規(guī)時(shí)隙,只有配置模式0和5能避免交叉干擾;對于擴(kuò)展CP,只有配置模式0和4能避免。其他模式中TD-LTE GP的起始點(diǎn)均晚于TDSCDMA GP的終點(diǎn)825μs,都將導(dǎo)致TD-LTE基站的下行信號(hào)對TDSCDMA基站的上行形成交叉干擾。
此外,常規(guī)CP的配置模式5比模式0的GP更短,少占用1個(gè)OFDM符號(hào)(含CP,約71 ),這樣上行UpPTS能多一個(gè)符號(hào)來承載控制信息,故一般情況下采用配置模式5;對于擴(kuò)展CP,采用配置模式4。
圖4 TD-LTE和TD-SCDMA幀頭的相對位置
TD-LTE針對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求,主要部署數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)密度高的密集城區(qū),站距小,不需要配置過大的GP保護(hù)間隔?,F(xiàn)有的3GPP標(biāo)準(zhǔn)的特定配置方式,雖然可以避免交叉干擾,但特殊子幀的GP過長,下面針對常規(guī)CP的配置模式5進(jìn)行分析,提出改進(jìn)方案。
表3 TD-LTE GP相對于幀頭的位置
表4 TD-LTE GP相對于TD幀頭的位置
根據(jù)圖5和表4,可以得到配置5中TD-LTE特殊子幀(14個(gè)OFDM符號(hào))和TD-SCDMA 特殊時(shí)隙的位置關(guān)系。圖中LTE特殊子幀的前3個(gè)符號(hào)用于承載DwPTS,最后2個(gè)符號(hào)用于承載UpPTS;中間9個(gè)符號(hào)(符號(hào)4~12)均為GP。當(dāng)對保護(hù)間隔要求不高時(shí),過長的GP將造成資源浪費(fèi);另外,只要將符號(hào)7或符號(hào)8配置為GP,即可避免和TD的交叉時(shí)隙干擾。故建議常規(guī)時(shí)隙的配置模式5改進(jìn)為(表中數(shù)字表示符號(hào)數(shù))。這樣,承載DwPTS的符號(hào)數(shù)從3個(gè)增加到7個(gè)或6個(gè),承載UpPTS的符號(hào)數(shù)從2個(gè)增加到6個(gè)或7個(gè)??梢栽黾由舷滦锌刂菩帕罨驍?shù)據(jù)的發(fā)送數(shù)量,從而提升整個(gè)LTE系統(tǒng)的容量。
圖5 常規(guī)CP配置5中TD-LTE特殊子幀和TD GP的相對位置關(guān)系
表5 對常規(guī)CP配置模式5的改進(jìn)
同理,建議擴(kuò)展CP的配置模式4改進(jìn)如表6所示。
表6 對擴(kuò)展CP配置模式4的改進(jìn)
此時(shí),DwPTS和UpPTS時(shí)隙的容量提升較大。
基于TD-LTE和TD-SCDMA的幀結(jié)構(gòu),本文詳細(xì)分析了避免兩系統(tǒng)間交叉干擾的配置方法,并對現(xiàn)有3GPP標(biāo)準(zhǔn)中的配置模式提出了改進(jìn)建議,使TD-LTE整體資源利用效率提高了約9%,從而提升了整個(gè)TDLTE系統(tǒng)的系統(tǒng)容量。
[1] 沈嘉, 索士強(qiáng), 全海洋等. 3GPP長期演進(jìn)(LTE)技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 北京:人民郵電出版社, 2009.
[2] 李世鶴. TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)[M]. 北京:人民郵電出版社, 2004.
[3] 3GPP TS 36.211 V8.8.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA), Physical Channels and Modulation (Release 8)[S].