TD-LTE網(wǎng)絡(luò)與TD-SCDMA共存時(shí)特殊子幀的配置研究

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）

1 背景

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。

2 TD-SCDMA幀結(jié)構(gòu)分析

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

3 TD-LTE幀結(jié)構(gòu)分析

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。

4 交叉干擾規(guī)避方法

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)”）。

4.1 瞬間轉(zhuǎn)換點(diǎn)的對齊

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

4.2 GP轉(zhuǎn)換點(diǎn)的對齊

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

5 提升TD-LTE 特殊子幀的利用率

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。

6 總結(jié)

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].