TDLTE網(wǎng)絡(luò)與TDSCDMA共存時(shí)特殊子幀的配置分析研究發(fā)表版

1、TD-LTE網(wǎng)絡(luò)與TD-SCDMA共存時(shí)特殊子幀的配置研究王樂1賀月華2(1中國移動(dòng)通信設(shè)計(jì)院有限公司無線所2北京理工大學(xué))【摘 要】 ： TD-LTE 與 TD-SCDMA 系統(tǒng)同頻段共存時(shí)， 為避免交叉時(shí)隙干 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(duì)齊。按照 3GPP 標(biāo) 準(zhǔn)現(xiàn)有的配置模式，將空置 6至 8 個(gè) TD-LTE OFDM 符號(hào)的資源。結(jié)合我國 TD- SCDMA 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及 TD-LT 刖能的引入方式，本文對(duì)規(guī)避交叉時(shí)隙干擾的方法進(jìn) 一步分析研究，提出了新的配置模式，有利于提高頻譜效率。關(guān)鍵詞：TD-LTE TD-SCDMA 交叉干擾、吞吐量、

2、資源利用效率【 Abstract】 When using the frequence band of TD, to avoid the cross-slotinterference(CSI), the change point of uplink and downlink must be synchronous. However,theconfiguration that 3GPP suggests is not efficient enough, wasting about 6 or 8 OFDMsymbols.Based on the existing TD-SCDMA network a

3、nd the deployment strategy of TD-LTE inchina, this paper analyses and promotes new schemes for the special subframe of TD-LTE, tooptimise the spectral efficiency.Key Words:TD-LTE, TD-SCDMA, Cross-slot interference, Throughput, Spectral efficiency一、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)模實(shí)驗(yàn)階段。結(jié)合我國 TD-S

4、CDMA 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及 TD-LTE 技術(shù)實(shí)驗(yàn)情況，在 F 頻段：1880MHz- 1920MHz 和 E頻段：2320MHz-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-LTES統(tǒng)與 TD-SCDMA 系統(tǒng)上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)對(duì)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 至 8 個(gè) TD-LTE OFDM?號(hào)的資源，對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量有一定影 響。本文針對(duì) 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

5、用率。、TD-SCDMA 幀結(jié)構(gòu)分析TD-SCDMA 勺幀長 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 6400chips （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 864chips，特殊時(shí)隙含 352chips，包括 DwPTS（下行導(dǎo)頻時(shí)隙、96chips）、GP （保護(hù)時(shí)隙、96chips）和 UpPTS（上行 導(dǎo)頻時(shí)隙、160chips）。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

6、。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(duì)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）、TD-LTE 幀結(jié)構(gòu)分析TD-LT 我術(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

7、UpPTS 信號(hào)。TS0TS1TS2T53PS4TSS-7*子DvPTS GFmS常規(guī)時(shí)穂圖 1 TD-SCDMA 子幀的結(jié)構(gòu)干ifet!ifi400chips)圖 3 TD-LTE 兩種典型的幀結(jié)構(gòu)3GPP 建議的 TD-LT 的子幀配比共 7 種，子幀 0、子幀 5 始終配置給下行, 具體如下：T 種時(shí)隙配出上下行菇換周期第一個(gè)半幀第二個(gè)半幀01234567S90DV特殊UPUPUPDW特殊UPUPUP1IM特殊UPUP阿DWUPUPDW25BsDVT特殊UF諷DW特殊UFDMDW310ns1WUPUPu?DW1WDIMDW410msDW特殊UPUPD 聊DWIWDWPW510ms特殊UP

8、inDWDWDWDVrw610ns特殊UPUPUPDW特殊UPUFDW表 1 TD-LTE 上下行的配置特殊子幀（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，具體如下：特殊子幀 配置常規(guī) CP擴(kuò)展 CPDwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTS0311013811948321039231121014121J 37251 19282693917102-8111-表 2TD-LTE 特殊子幀的 9 種配置四、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

9、證其幀結(jié)構(gòu)中的上下行時(shí) 隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)對(duì)齊。TD-LT 傣口 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)”） 。（一）瞬間轉(zhuǎn)換點(diǎn)的對(duì)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 TD-SCDMA 的交叉干擾，TD-LTE 只有采用子幀配比模式 2。如圖 2 所示，TD-SCDMA 系統(tǒng)的瞬間轉(zhuǎn)換點(diǎn)距幀頭 2300 s ； TD-LTES統(tǒng)配比模式 2 的瞬間轉(zhuǎn)換點(diǎn)距幀頭 3000 s。為了實(shí)現(xiàn)瞬間轉(zhuǎn)換點(diǎn)的對(duì)齊，要求TD-LTE 勺

10、幀頭前置 700 s。如下圖:（二） GP 轉(zhuǎn)換點(diǎn)的對(duì)齊TD-SCDMAG 位置和寬度固定（見圖 2），距離幀頭 750 s，長度為 75 s ;即其相對(duì)于幀頭的時(shí)間區(qū)域?yàn)?50 s，825 s。TD-LTE 勺 GP 位置和寬度共有 16 種配置（見表 2），各配置中 GP 相對(duì)于 LTE 幀頭的時(shí)間范圍如下：特殊子幀配 置模式常規(guī)循環(huán)前綴（us）擴(kuò)展循環(huán)前綴（us）GP 的起始點(diǎn)GP 長度GP 的終點(diǎn)GP 的起始點(diǎn)GP 長度GP 的終點(diǎn)012157141929125066719171164328516672502171521417501673178614318338341857711250

11、583183351215643185716671676164321417508371715143-8178671-表 3TD-LTE GP 相對(duì)于幀頭的位置如果以 TD-SCDMA 幀頭作為相對(duì)時(shí)間起點(diǎn)，TD-LTE GP 勺時(shí)間范圍如下:特殊子幀配 置模式常規(guī)循環(huán)前綴（us）擴(kuò)展循環(huán)前綴（us）犢轉(zhuǎn)挾點(diǎn)瞬屁轉(zhuǎn)換點(diǎn)圖 4TD-LTE 和 TD-SCDMA 幀頭的相對(duì)位置GP 的起始點(diǎn)GP 長度GP 的終點(diǎn)GP 的起始點(diǎn)LGP長度; GP 的終點(diǎn)0515714122955066712171943285967250210152141050167310861431133834115771550583

12、11335515643115796716769432141050:8371015143-8108671-表 4 TD-LTE GP 相對(duì)于 TD 幀頭的位置由圖 4 可得，只要 TD-LTE 下行 DwPTS 或上行 UpPTS 跨越 TD-SCDMA GI 范 圍，即當(dāng)TD-LTE GP勺起始點(diǎn)大于TD-SCDMA GPl勺終點(diǎn)825 s， 或TD-LTE GP 的終點(diǎn)小于TD-SCDMAG 的起始點(diǎn) 750 s，兩系統(tǒng)間就會(huì)出現(xiàn)交叉干擾。因此 根據(jù)表 4，對(duì)于常規(guī)時(shí)隙，只有配置模式0 和 5 能避免交叉干擾；對(duì)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 勺

13、起始點(diǎn)均大于 TD-SCDMA GP 的終點(diǎn) 825 s，都將導(dǎo)致 TD-LTE 基站的下行信號(hào)對(duì) TD-SCDMA 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 71s），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(duì)于擴(kuò)展CP,采用配置模式 4。五、提升 TD-LTE 特殊子幀的利用率TD-LTE 針對(duì)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

14、 GP 過長，下面針對(duì)常規(guī) CP 的配置模式 5 進(jìn) 行分析，提出改進(jìn)方案。根據(jù)圖 2 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：L下行3TDlol上好fW 4LIE刊筋1磚）1；| 3小-lTB9iaul?13LTE子圖 5 常規(guī) CP 配置 5 中 TD-LTE 特殊子幀和 TD GP 的相對(duì)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 至符號(hào) 12）均為 GP。當(dāng)對(duì)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

15、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)）：改進(jìn)前后的對(duì)比（單位：OFDM 符號(hào)）DwPTSGPUpPTS3GPP 標(biāo)準(zhǔn)中的配置3 :92 改進(jìn)方法 1716改進(jìn)方法 2617表 5 對(duì)常規(guī) CP 配置模式 5 的改進(jìn)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。同理，建議擴(kuò)展 CP 的配置模式 4 改進(jìn)為：改進(jìn)前后的對(duì)比（單位：OFDM 符號(hào)）DwPTSGPUpPTS3GPP 標(biāo)準(zhǔn)中的配置37P 2 1改進(jìn)方法 1615改進(jìn)方法 2516表 6 對(duì)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 六、總結(jié)基于TD-LTE和TD-SCDMA勺幀結(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(duì)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) TD-