TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)四網(wǎng)協(xié)同組網(wǎng)研究

強成慷

（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司安徽分公司,安徽 230041）

中國移動四網(wǎng)協(xié)同戰(zhàn)略的提出，其根本出發(fā)點和基本思路是通過協(xié)同GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN四張網(wǎng)絡(luò)的職責和分工，實現(xiàn)中國移動在不同應用場景下，語音、數(shù)據(jù)業(yè)務的合理分工和優(yōu)化配置，從而實現(xiàn)在確保語音收入的情況下，中國移動的數(shù)據(jù)業(yè)務能夠?qū)崿F(xiàn)快速突破，并進而實現(xiàn)趕超。在四網(wǎng)協(xié)同戰(zhàn)略的指導下，合理規(guī)劃建設(shè)四張網(wǎng)絡(luò)，對于節(jié)省網(wǎng)絡(luò)投資、網(wǎng)絡(luò)運營以及網(wǎng)絡(luò)維護至關(guān)重要。在TD-LTE大規(guī)模發(fā)展和建設(shè)的前夕，透徹研究和分析TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計思路及方法是非常有必要的，對指導TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以及四網(wǎng)協(xié)同發(fā)展意義重大。

1 UHF頻段無源RFID系統(tǒng)原理

為充分發(fā)揮TD-LTE多天線的技術(shù)優(yōu)勢，需要建設(shè)雙通道室內(nèi)分布系統(tǒng)。鑒于存在多運營商、多無線接入技術(shù)，如何處理好不同無線接入系統(tǒng)之間的射頻干擾以及在合路建設(shè)情況下不同無線接入系統(tǒng)的覆蓋平衡是建設(shè)雙通道室內(nèi)分布系統(tǒng)的關(guān)鍵。

1.1 TD-LTE與異系統(tǒng)之間射頻干擾分析

在計算TD-LTE與其它系統(tǒng)干擾隔離要求時，采用GSM、TD-SCDMA、WLAN、TD-LTE系統(tǒng)的協(xié)議指標，同時假設(shè)TD-LTE的工作頻帶寬度為20MHz；被干擾系統(tǒng)接收機靈敏度降低1dB為干擾容忍的門限。

1.1.1 鄰頻干擾

在室內(nèi)，TD-LTE使用頻段為2350～2370MHz，TD-SCDMA E頻段與TD-LTE之間存在臨頻干擾。

與TD-SCDMA系統(tǒng)上下行時隙同步時，可以實現(xiàn)共存、共址；與TD-SCDMA系統(tǒng)上下行時隙非同步時，在共存、共址的情況下，會產(chǎn)生較強的交叉時隙干擾，系統(tǒng)性能惡化。

1.1.2 雜散干擾

根據(jù)各個系統(tǒng)的協(xié)議指標對于其射頻雜散的規(guī)定，可以得到TD-LTE與其它系統(tǒng)雜散干擾隔離要求如表1所示。

表1 TD-LTE與其它系統(tǒng)雜散干擾隔離要求

1.1.3 阻塞干擾

根據(jù)各個系統(tǒng)的協(xié)議指標對于其射頻阻塞干擾的規(guī)定，可以得到TD-LTE與其它系統(tǒng)阻塞干擾隔離要求如表2所示。

表2 TD-LTE與其它系統(tǒng)阻塞干擾隔離要求

1.1.4 互調(diào)干擾

對各系統(tǒng)發(fā)射頻段的互調(diào)分量進行遍歷，中國移動DCS、TD-SCDMA F頻段與TD-LTE（E頻段）會對WLAN系統(tǒng)產(chǎn)生互調(diào)干擾。根據(jù)集團關(guān)于TDSCDMA頻段最新使用思路，TD-SCDMA F頻段主要用于室外，所以在室內(nèi)環(huán)境中該互調(diào)干擾不會產(chǎn)生。

1.1.5 總結(jié)

取雜散干擾和阻塞干擾的最大值，TD-LTE與以上各系統(tǒng)共存、共址時，TD-LTE與其它系統(tǒng)的干擾隔離要求如表3所示。

表3 TD-LTE與其它系統(tǒng)干擾隔離要求

由表3可見，TD-LTE系統(tǒng)與WLAN系統(tǒng)干擾隔離要求最大。

1.2 TD-LTE覆蓋特性分析

1.2.1 TD-LTE室內(nèi)傳播模型選取

TD-LTE室內(nèi)擬采用2.3GHz頻段（2350～2370MHz），建議采用目前使用較多的衰減因子傳播模型，計算路徑損耗的公式如下：

其中：

PL(d0)：距天線1m處的路徑衰減，2350MHz時的典型值為39.4dB；

n：為衰減因子。對不同的無線環(huán)境，衰減因子n的取值有所不同。不同環(huán)境下n的取值如表4所示。

表4 衰減因子取值表

d：為傳播距離；

R：附加衰減因子。指由于樓板、隔板、墻壁等引起的附加損耗。

1.2.2 TD-LTE與其它系統(tǒng)覆蓋差異分析

在進行TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)時，應綜合考慮GSM、TD-SCDMA的覆蓋需求進行規(guī)劃設(shè)計，由于GSM覆蓋性能優(yōu)于TD-SCDMA。因此首先需要對比TD-LTE與TD-SCDMA室內(nèi)鏈路預算情況，以掌握二者覆蓋能力的差異。相關(guān)指標取定情況如下：

TD-SCDMA：PCCPCH最小接收電平取-85dBm；天線口PCCPCH信道（雙碼道）功率取5dBm。

TD-LTE：系統(tǒng)總帶寬20MHz，100RB；系統(tǒng)支持并發(fā)用戶數(shù)10，單用戶10RB；基站單通道發(fā)射功率43dBm，終端最大發(fā)射功率23dBm；依據(jù)規(guī)模試驗網(wǎng)建設(shè)情況，目標邊緣業(yè)務速率取為1Mbit/s，室內(nèi)RSRP取為不低于-105dBm。

具體對比情況如表5所示。

表5 TD-SCDMA與TD-LTE系統(tǒng)鏈路預算對比表

可見在以上指標要求下，TD-LTE理論計算的最大允許路徑損耗為117.2dB，與TD-SCDMA基本相當。TD-LTE天線點間距可基本參照現(xiàn)有TD-SCDMA系統(tǒng)進行設(shè)置，對于不同的室內(nèi)無線環(huán)境，根據(jù)衰減因子傳播模型可以得到合理的天線點間距；為滿足電磁輻射標準，要求在20MHz帶寬下TD-LTE天線口輸出總功率不大于15dBm。

2 TD-LTE系統(tǒng)與WLAN系統(tǒng)干擾測試

2.1 共室分條件下WLAN與TD-LTE基站互干擾測試

LTE系統(tǒng)采用雙通道配置時，上行速率都在17Mbit/s以上，下行速率近點都在60.5Mbit/s以上，WLAN對LTE系統(tǒng)的干擾不明顯。

在LTE影響下，WLAN系統(tǒng)速率減少的比例反映了LTE對WLAN有一定的干擾，計算公式為：[（關(guān)閉LTE時測得到速率-開啟LTE時測得的速率）/關(guān)閉LTE時測得到速率]×100%，表6是存在干擾的場景。

表6 共室分條件下LTE對WLAN有干擾的場景

2.2 LTE室分系統(tǒng)與放樁型WLAN互干擾測試

LTE系統(tǒng)上行速率近點都在17Mbit/s以上，下行速率近點都在60.5Mbit/s以上，放樁型WLAN對LTE系統(tǒng)的干擾不明顯。

大多數(shù)場景下LTE對放樁型WLAN系統(tǒng)干擾很明顯，WLAN受影響低于20%的測試場景如表7所示。

表7 放裝條件下LTE對WLAN 802.11n終端干擾低于20%的場景

3 TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)四網(wǎng)協(xié)同組網(wǎng)方案

為滿足不同用戶的需求，中國移動提出四網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的策略。對樓宇進行室內(nèi)覆蓋時必然會出現(xiàn)多系統(tǒng)同時共存的情況，在規(guī)劃室內(nèi)分布系統(tǒng)時，需要統(tǒng)籌考慮容量需求、各系統(tǒng)間鏈路平衡以及干擾規(guī)避措施。室內(nèi)覆蓋的場景以及建設(shè)條件復雜多樣，包括新建室內(nèi)分布系統(tǒng)的場景、已經(jīng)建設(shè)單路室內(nèi)分布系統(tǒng)且不能改造雙路的場景以及已經(jīng)建設(shè)單路室內(nèi)分布系統(tǒng)且可以改造雙路的場景。本節(jié)不對單路室內(nèi)分布系統(tǒng)的場景進行詳細分析，因為已建TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)的天線點位符合TD-LTE建設(shè)需求。

WLAN采用后級合路、獨立放裝，TD-LTE室內(nèi)分布建設(shè)方案如圖1所示。

圖1 TD-LTE雙通道室內(nèi)分布建設(shè)方案

為發(fā)揮TD-LTE系統(tǒng)MIMO多天線技術(shù)優(yōu)勢，TD-LTE室內(nèi)分布建設(shè)方案規(guī)劃時需要重點考慮以下幾點關(guān)鍵問題：

3.1 干擾分析

WLAN采用后級合路方式共用雙通道室內(nèi)分布系統(tǒng)，或者采用獨立布放AP的方式進行規(guī)劃建設(shè)，WLAN系統(tǒng)與TD-LTE E頻段產(chǎn)生87dB的雜散干擾，需要通過合理選擇WLAN合路器以及兩系統(tǒng)天線安裝間距大于3m的方法進行干擾規(guī)避，對于WLAN獨立布放AP時天線點位安裝間距受限的情況下，建議AP輸出端加裝濾波器，要求濾波器功率容限大于1W，隔離度大于40dB。

3.2 各系統(tǒng)鏈路平衡

根據(jù)前文分析，不論是新建室內(nèi)分布系統(tǒng)情況還是改造室內(nèi)分布系統(tǒng)情況，都可以依據(jù)TD-SCDMA覆蓋特性進行規(guī)劃設(shè)計。根據(jù)測試結(jié)果可知，雙通道室內(nèi)分布系統(tǒng)對于TD-LTE而言，需要雙通道具有相近的RSRP和SINR指標，才能發(fā)揮出MIMO的空分復用性能。因此，在雙通道室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)時需要保證雙通道損耗平衡。

3.3 容量分析

TD-LTE雙通道室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)應保證擴容的便利性，盡量做到在不改變分布系統(tǒng)架構(gòu)的情況下，通過小區(qū)分裂、增加載波等方式快速擴容，滿足業(yè)務需求。

4 總結(jié)

TD-LTE技術(shù)作為中國移動四網(wǎng)協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵一環(huán)，是中國移動的未來。如何有效的引入TDLTE技術(shù)并與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)互不干擾、協(xié)調(diào)發(fā)展是一項具有現(xiàn)實意義的課題。本文結(jié)合理論分析和現(xiàn)網(wǎng)測試，給出TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)方案，并分析了TD-LTE與其它系統(tǒng)間的干擾問題、不同系統(tǒng)間鏈路平衡問題以及容量問題，對TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)具有重要的指導意義。

[1]3GPP TS 45.005 V9.1.0,3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group GSM/EDGE Radio Access Network;Radio Transmission and Reception[S].

[2]3GPP TS 25.104 V9.2.0,3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network;Base Station (BS)Radio Transmission and Reception[S].

[3]QB-A-016-2010中國移動無線局域網(wǎng)(WLAN)AP、AC設(shè)備規(guī)范[S].

[4]3GPP TS 36.104 V9.3.0,3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network;Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA);Base Station (BS)Radio Transmission and Reception[S].

[5]汪穎，程日濤，張海濤.TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計思路和方法解析[J].電信工程技術(shù)與標準化,2010,(11).

[6]汪穎，湯利民，馬向辰，徐德平，張海濤，鄧安達.上海世博會WLAN與其他通信系統(tǒng)共用室外資源建設(shè)研究[J].電信工程技術(shù)與標準化,2010,(5).