TD-SCDMA与TD-LTE共享平台研究

　　1 共平台涉及网元和设备型态分析

　　目前TD-SCDMA 中采用RNC+NodeB 构成无线侧网络，未来TD-LTE 采用扁平化结构，不再独立存在RNC 网元， 相应功能由eNodeB 实现。此外，TD-SCDMA 中广泛采用BBU+RRU 的分布式基站站型，而TD-LTE 中可能同时采用分布式和一体化宏基站站型。由于设备型态的本身差异，TD-LTE 一体化普通宏站与TD-SCDMA 分布式基站共用存在一定难度，因此这里重点考虑针对BBU+RRU 分布式站型的NodeB 设备共平台方案。

　　2 TD-LTE 与TD-SCDMA 共平台可行性方案

　　2.1 共BBU 可行性方案

　　在未来宽带系统中，由于基带数据处理量的急剧增加， 基带部分在基站中占据的成本份额将越来越高。基站设计中使用的器件一般为软件可编程器件，这给两系统共用硬件平台提供了先天优势。根据共用程度不同，存在共机架、级连共用、双模BBU 三种共BBU 方案，分别如图2 和表1 所示。

　　表1 TD-SCDMA 与TD-LTE 共BBU 方案分析

　　TD-LTE与TD-SCDMA 共BBU， 需要综合考虑成本节省和对现有设备进行设计的难度。对于硬件处理能力满足要求的TD-SCDMA 机柜式BBU，在部署TD-SCDMA 阶段， 可通过预留相应的槽位供未来TD-LTE 基带板使用，并同时要求背板具备相应的数据交换带宽能力来支持TD-SCDMA 与TD-LTE 共平台。此外，为降低对现有TD-SCDMA 基站背板能力的要求，要求TD-LTE 能在单基带板上完成至少一个典型扇区的基带处理(2×2MIMO，20MHz 带宽)，以避免过多的背板数据交换过程。

　　2.2 共RRU 可行方案

　　TD-SCDMA 和TD-LTE 能否共用RRU，主要从以下几方面考虑：

　　(1)带宽要求：受限于DPD 中ADC/DAC 带宽，目前功放模块一般最多支持30MHz， 故共PA 要求TD 与LTE 工作在最大不超过30MHz 的相邻频段内，即LTE(20MHz)+TD(10MHz);

　　(2) 信号峰均比要求：TD 和LTE 均为高峰均比(PAR)系统，共用后信号PAR 将进一步增加，对功放的线性度提出了更高要求;

　　(3)功率要求：如果LTE 也采用8 通道的智能天线模式，根据目前LTE 中20W 功率输出要求理论计算，共PA 后要求每通道总输出功率达到8W 左右，以同时满足TD-SCDMA 和TD-LTE 要求， 这对RRU的散热设计构成一定的挑战。前端滤波器、LNA 一般可以做到上百MHz 带宽，能完全实现跨频段共用;

　　(4)数字中频处理器件：由于TD 与LTE 的基带速率不同，基于现有TD 系统的ASIC 芯片无法共用。

　　如果采用FPGA 实现数字中频，则能完全可用，不存在太大的技术难度。

　　从上面分析可以看出， 在TD 与LTE 同频段工作时，可共用同一个RRU 的收发通道，但由于共用同一个收发转换开关， 因此要求TD-LTE 与TD-SCDMA时隙转换点一致， 这时两系统无需额外频率间隔，即可满足系统共存干扰要求。此时RRU 结构如图3 所示。

　　当TD-SCDMA 与TD-LTE 工作于不同频段时，如TD-SCDMA 与TD-LTE 分别工作于B、C 频段，此时两系统间隔300MHz 带宽左右，受限于目前器件支持能力(RRU 中主要器件如PA 等仅最大支持30MHz带宽)，因此无法实现RRU 的共用，TD 与TD-LTE 共用天线时需通过外接合路器来连接RRU。

2.3 BBU 与RRU 间接口分析

　　在TD-LTE RRU 支持20MHz 带宽、且同时采用基于子载波压缩的带宽优化技术时，不同天线方案下对BBU 与RRU 间接口带宽的要求如表2 所示。

　　表2 不同天线方案下对BBU 与RRU 间接口带宽的要求

　　

 

　　目前，TD-SCDMA 中单扇区支持6 载波、8 天线时接口带宽需求为2.5Gbps 左右， 广泛采用2.5G 带宽的光纤接口和资源进行组网，但没有更多冗余用于与TD-LTE 共用。因此，在TD-LTE 中需要新增光接口和光纤资源以满足应用要求， 或者采用更高速率(如10G 以上)的接口满足同时后向兼容TD-SCDMA的接口要求。

　　2.4 共天线方案

　　从频段上看，TD-LTE 可能工作于频段2300～2400MHz。目前TD-SCDMA 现网天线仅支持1880～2025MHz 频段，无法共用;研究阶段的TD 宽频天线支持2010～2400MHz 频段， 可以实现共用。如果未来TD-LTE 工作于2.6G 频段，则有待开发更宽频带的天线。

　　从性能上看，TD-LTE 中是否使用智能天线赋形方案正处于评估过程中。但无论基于何种算法，研究阶段的TD 双极化天线可以完全满足TD-LTE 普通MIMO 方案或基于智能天线与MIMO 融合方案的应用要求， 具体合路方案分别如图5 所示。如果TD-LTE 也采用8/4 阵元的阵列天线实现MIMO 和波束赋形，则通过一个8/4 通道的合路器对TD-SCDMA和TD-LTE 信号进行合路并连接到天线即可;如果TD-LTE 采用普通的2×2 MIMO 天线方案， 则对TD-LTE 与TD-SCDMA 的两路信号合路共用一对阵子即可。

　　

 

　　3 结束语

　　随着技术和器件水平的提高，未来设备成本可能进一步降低。与完全基于新的硬件架构设计支持TD-LTE 相比，共用目前TD-SCDMA 的部分板件支持TD-LTE 能否带来较大程度的成本节约，还有待进一步验证。