TD_LTE基站产品规划研究

图 1 TD-LTE 无 线 接 入 网 框 图
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电信科学 2010 年第 9 期
此同时也使 TD-LTE 基站产品具有高带宽、高峰均比、多射 频通道、多天线的特点。 TD-LTE 基站产品的特点对产品类 型影响巨大，因此必须对 TD-LTE 基站产品类型进行研究。
此外， 根据 TD-LTE 基站产品的设计需求 ， 与已有的 3G 基 站 产 品 相 比 ，TD-LTE 基 站 产 品 具 有 高 带 宽 、 高 频 谱 效率、高集成度、高功率效率的显著优点。 其中，高带宽和 高 频 谱 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。 综合 TD-LTE 基站的 4 个优 点，可以看出未来的 TD-LTE 基站产品具有很高的性价比 。 但 TD-LTE 基站产品在获得高性价比的同时 ， 产品设计时 也会面临诸如宽频带设计、高峰均比、高效率功放设计和 多天线技术等多个方面的挑战。
控制、HARQ、资源动态调度、小区初搜、随机接入等； · 支持更完善的无线功能，包括调度、多天线技术、功
率控制、无线资源管理、移动性管理、小区间干扰协 调及无线帧结构、负载均衡和特殊时隙的灵活配比 功能； · 支持多种天线模式， 包括发射/接收分集、 空分复 用、智能天线、上行 MU-MIMO； · 支持基于波束赋性的干扰消除； · 具备自优化网络（SON）功能，包括自启动、自配置、 PCI 自配置及邻区关系自配置。 3.2 TD-LTE 特有功能规划 与 LTE FDD 相 比 ，TD-LTE 具 有 一 些 特 有 的 功 能 ， 主 要 包 括 特 殊 子 帧 结 构 和 UpPts 上 sounding 信 号 的 发 送 方 面。 下面对 TD-LTE 特有功能规划进行介绍。 （1）灵活的特殊子帧结构配置 TD-LTE 在子帧 0 后存在一个特殊子帧 ， 包含 DwPts、 GP 、UpPts ， 分 别 用 于 下 行 导 频 发 送 、 保 护 间 隔 、 上 行 导 频 发 送。 由于 TDD 存在固有的上下行交叉子帧干扰问题，为避 免 以 上 干 扰 ，需 根 据 下 行 DwPts 对 UpPts 的 干 扰 强 度 和 时 长 来 确 定 GP 的 长 度 ，最 多 时 ，需 将 GP 设 置 为 12 个 符 号 长 度 ，但 GP 过 长 ，会 占 用 DwPts 的 符 号 长 度 ，从 而 影 响 下 行速率。 为兼顾两方面的需求，故需产品能支持多种应用 场景下的特殊子帧配置。 一方面，为规避上下行交叉子帧 干扰 ，要求支 持 GP 占 用 9 个 符 号 的 配 置 （3∶9∶2）；另 一 方 面 ，要 保 证 下 行 高 资 源 利 用 率 ，要 求 支 持 GP 占 用 2 个 符 号 的 配 置 （10∶2∶2 ） 。 （2）UpPts 上 sounding 信号的发送 TD-LTE 系统由于上下行使用相 同 的 频 率 资 源 ， 故 具 有上下行信道互易性。 基于该互易性，TD-LTE 使用智能天 线 技 术 能 够 大 大 提 升 TD-LTE 系 统 性 能 。 为 保 证 TD-LTE 中使用智能天线技术的性能 ，故 在 系 统 设 计 时 在 UpPts 中 的两个符号上都能发送 sounding 信号。 另一方面，若仅在 UpPts 上 发 送 sounding， 将 导 致 sounding 信 号 的 发 送 次 数 较 少 ，故 仍 然 需 要 在 普 通 上 行 子 帧 上 发 送 sounding。 从 产
一体化微基站
补盲、补热或宏站无法获取站址的场景 部署初期用于补盲覆盖，部署后期用于补热覆盖，及用于宏站站址 获取困难的场景
分布式微基站（BBU+RRU） 分布式系统室内覆盖或室外补盲、补热 建议后期引入分布式微基站（具备 MIMO 功能）用于 中 小 型 建 筑 物 的室内覆盖
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TD 与 LTE 技术创新论坛
· 考虑到一体化微基站的低成本及安装便利性，建议 网络部署初期， 采用一体化微站进行补盲覆盖；网 络部署后期，采用一体化微站进行补热覆盖；对于 站址获取困难的场景，建议优选一体化微站进行网 络覆盖。
· 对于分布式微基站来说，其应用场景是中小型建筑 物室内覆盖和室外补盲覆盖。 对于中小型建筑物的 室内覆盖应用，分布式微基站相比分布式宏基站更 具成本优势， 但考虑到 TD-LTE 系统初期部署阶段 也可以采用室外宏基站对中小型建筑物进行室内 覆盖，因此 TD-LTE 初期部署阶段，分布式微基站在 室内覆盖中的应用较少，而分布式微基站用于室外 补盲覆盖时， 又会面临一体化微基站的巨大竞争， 因而分布式微基站用于室外补盲的场景也不多。 综 合 可 知 ： 分 布 式 微 基 站 在 TD-LTE 网 络 中 的 应 用较少， 但它在某些特定场合仍然可以很好地辅助 分布式宏基站和一体化微基站进行网络覆盖。 设备 厂商可以只 开 发 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 产 品 。 建 议 TD-LTE 网 络 部 署 后 期 引 入 分 布 式 微 基 站 用 于室外补盲。
产品设计面临的挑战是 TD-LTE 基站产品规划时需要 重点解决的问题，因此 TD-LTE 基站产品规划时，需要从产 品设计面临的挑战出发， 对 TD-LTE 基站产品的软件功能 规划及硬件规划进行研究。
2 TD-LTE 基站产品类型
TD-LTE 基站产品具有高带宽 、 高 峰 均 比 、 多 射 频 通 道、 多天线的特点， 这些特点对 TD-LTE 基站的产品类型 影响显著。 由于 TD-LTE 基站产品类型对于无线网络部署
3 TD-LTE 基站产品软件功能规划
TD-LTE 基站产品软件功能部分，主要包含 TD-LTE 商用 网络所需要的一些无线功能、TD-LTE 特有功能规划以及由于 TD-LTE 网络重点部署密集城区而引起的多网互操作功能。 3.1 基本功能规划
针对 TD-LTE 商用网络的特点，TD-LTE 基站产品的无 线功能规划如下：
极为关键，下面就对 TD-LTE 基站产品类型进行研究。 2.1 基站产品类型
综合考虑应用场景和处理能力， 可以将 TD-LTE 基站 可 以 分 为 宏 基 站 、微 基 站 、微 微 基 站 （Femto 和 Pico）3 种 ， 如表 1 所示。
TD-LTE 网络初期部署中 Femto 和 Pico 基 站 的 应 用 场 景较少，目前暂不考虑。 宏微基站在实现上具有一体化和 分布式两种硬件结构， 所以以下主要考虑一体化宏基站、 分布式宏基站、一体化微基站、分布式微基站 4 种基站类 型的应用规划。 2.2 基站产品引入建议
关键词 TD-LTE；产 品 规 划 ；基 站 产 品 类 型 ；软 件 功 能 规 划 ；硬 件 规 划
1 TD-LTE 无线网络产品概述
TD-LTE 无线接入 网 位 于 核 心 网 和 终 端 之 间 ， 负 责 核 心网和终端之间 的 信 息 交 互 。 由 于 3GPP 把 3G 无 线 接 入 网叫做 UTRAN， 考虑到 TD-LTE 无线接入网是 3G 无线接 入 网 的 演 进 ， 因 此 TD-LTE 无 线 接 入 网 被 称 为 演 进 型 UTRAN（evolved UTRAN，E-UTRAN）。 图 1 是 TD-LTE 无线 接入网的结构框图[1]，由于 TD-LTE 无线接入网的扁平化架 构 ， 其 无 线 接 入 网 只 有 一 种 网 元— ——eNB （enhanced NodeB，eNodeB），即“增强型 NodeB”。 在 TD-LTE 无线接入 网 的 结 构 框 图 中 ，eNodeB 和 核 心 网 的 MME/S-GW 之 间 采 用 S1 接口，eNodeB 之间采用 X2 接口。
结合主流运营商的站型选 择 倾 向 ， 并 对 未 来 TD-LTE 网络部署的需求进行分析，笔者给出初期部署阶段 4 种类 型基站的引入建议，如表 2 所示。
建 议 后 期 引 入 分 布 式 微 基 站 （具 备 MIMO 功 能 ）用 于 中小型建筑物的室内覆盖
由表 2 中的引入建议可以看出：
随着竞争加剧， 国内外各大运营商都在想方设法降低 OPEX 和 CAPEX。 由于分布式基站能够显著降低 OPEX 和 CAPEX，因此受到了国内外运营商的持续青睐。 国外运营商 在部署商用 3G 网络时，已经大规模采用分布式基站，而中 国 移 动 在 部 署 TD-SCDMA 试 验 网 时 也 全 部 采 用 了 分 布 式 基站，因此分布式基站已经成为主流运营商的首选站型。
微微基站（Femto 和 Pico） 全向小区，考虑到成本和体积等因素，其 分 别 用 于 家 庭 覆 盖 和 室 内 覆 盖 补 低，几千甚至几百元人民币量级
带宽可小于 20 MHz
盲（或吸收话务量）
基站产品类型
产品应用场景
表 2 4 种 TD-LTE 基 站 的 引 入 建 议
引入建议
一体化宏基站
· 分布式宏基站是 TD-LTE 基站的主打站型 ， 此站型 不仅可以用于室外大范围宏蜂窝覆盖，还可以用于 建筑物的室内覆盖。 因此，建议运营商部署 TD-LTE 网络时主要采用此种站型。
· 对于一体化宏基站来说，由于一体化宏基站浪费站 址资源，且由于 TD-LTE 基站采用多天线技术 ，馈缆 数量很多，馈缆束的大体积和高重量导致基站馈缆 的安装维护极为困难， 因此建议运营商在部署 TD-LTE 网络时，尽量避免采用此种站型。
产品。 为了提高 TD-LTE 系统的吞吐量，TD-LTE 基站 采 用 比
以往基站设备更高的载波带宽（每载波带宽最高可以达到 20 MHz）； 此 外 ， 为 提 高 频 谱 效 率 ，TD-LTE 基 站 采 用 了 OFDM 技 术 以 及 诸 如 MIMO、Beamforming 的 多 天 线 技 术 。 这些技术的应用会大大提升 TD-LTE 系统的吞吐量， 但与