電偏工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化空分復(fù)用在TD- SCDMA和LTE中的應(yīng)用沈寒冰李新丁海煜黃宇紅(中國(guó)移動(dòng)通信研究院北京100053)摘要本文對(duì)空分復(fù)用在TD- SCDMA以及LTE中的應(yīng)用條件進(jìn)行了研究。為了能夠充分利用設(shè)備硬件資源,增加系統(tǒng)吞吐量,利用室外天線實(shí)現(xiàn)的空間隔離以及室內(nèi)多通道設(shè)備在不同樓層間的隔離實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用,在重用業(yè)務(wù)信道資源的條件下,能夠大幅度提高頻譜利用率及系統(tǒng)吞吐量。由于控制信道資源不能夠重用,因此空分復(fù)用所能夠支持的用戶數(shù)受到控制信道資源的限制。關(guān)鍵詞空分復(fù)用 TD-SCDMA TD-LTE單通道多通道提升用戶吞吐量。1引言空分復(fù)用是在無(wú)需增加載頻資源、無(wú)需修改用戶終端無(wú)需調(diào)整網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、無(wú)需改變空口技術(shù)的情況下,利用智能天線的空間隔離或室內(nèi)小區(qū)多通道間的樓層隔離來(lái)實(shí)現(xiàn)碼道復(fù)用,達(dá)到大幅度提高TD頻譜利用率和系統(tǒng)數(shù)據(jù)吞吐量的效果?？辗謴?fù)用中多個(gè)終端同時(shí)使用相同的時(shí)頻資源塊進(jìn)行傳輸,其中每個(gè)終端都是采用1根發(fā)射天線,系統(tǒng)側(cè)接收?qǐng)D1外空分復(fù)用原理機(jī)對(duì)多用戶混合接收信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè),最后恢復(fù)出各個(gè)用戶的原始發(fā)射信號(hào)。空分復(fù)用是大幅提高LTE系統(tǒng)頻譜如圖2所示,在室內(nèi)覆蓋的情況下,利用室內(nèi)樓層隔效率的一個(gè)重要手段,但是無(wú)法提高單用戶峰值吞吐量。離來(lái)實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用,在不同樓層間使用相同的時(shí)頻資源,室內(nèi)通過(guò)樓層通道隔離方式實(shí)現(xiàn)的MMO的特點(diǎn)是:時(shí)頻資源的復(fù)用大幅度提升頻譜利用率和系統(tǒng)吞吐量。相不同樓層隔離方式實(shí)現(xiàn)的MIMo,其穿透通常大于20B以比在室外空分復(fù)用技術(shù),在室內(nèi)應(yīng)用效果更好,可以更好上。根據(jù)其他系統(tǒng)的工程經(jīng)驗(yàn),當(dāng)穿透及衰落大于20dB時(shí),地滿足企業(yè)和家庭移動(dòng)數(shù)據(jù)用戶對(duì)室內(nèi)吞吐量的要求基本能夠?yàn)弊阆到y(tǒng)的同頻干擾允許比值,能夠解調(diào)出正確同BBU不同單通道的RRU以及同BBU多通道RRU信號(hào)。也就是滿足了兩兩之間信道特征相關(guān)性較弱的特點(diǎn)。的不同通道都可以實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用。空分復(fù)用技術(shù)應(yīng)用條件2空分復(fù)用的應(yīng)用場(chǎng)景是同小區(qū)多通道,即進(jìn)行空分復(fù)用的用戶必須處于同一小區(qū)的不同通道覆蓋下,而且用戶間有較好的隔離度。如圖1所示,在室外宏蜂窩覆蓋情況下,利用定向天線的空間隔離性來(lái),在不同用戶間形成的空間隔離基礎(chǔ)上,3空分復(fù)用的受限因素使用空分復(fù)用算法,實(shí)現(xiàn)了用戶間無(wú)線資源的重用,進(jìn)而在實(shí)際室內(nèi)覆蓋的規(guī)劃過(guò)程中,應(yīng)根據(jù)室內(nèi)空分復(fù)用TELECOM ENG技術(shù)的應(yīng)用條件和業(yè)務(wù)量分布,在必要的情況下,調(diào)整小隙2:4,上行2時(shí)隙,都用于傳送DPCH。下行4時(shí)隙中區(qū)和通道的分布。在空間上相互隔離的區(qū)域,在保障業(yè)務(wù)有2個(gè)共享DPA時(shí)隙,以及兩個(gè)DPCH,上下行各兩個(gè)量的情況下,應(yīng)盡量配置在一個(gè)小區(qū),并由多個(gè)通道進(jìn)行DPcH信道32個(gè)碼道去掉2個(gè) Prach,2組HS-SccH/覆蓋。HS-SICH共4個(gè)碼道,還剩余26碼道。共能接人13個(gè)用戶。當(dāng)采用DPCH的4倍復(fù)用時(shí),最多可接入用戶數(shù)為吸頂天線52個(gè)當(dāng)用戶數(shù)超出52個(gè)用戶的限制之后,可以考慮增加小區(qū)設(shè)置。采用空分復(fù)用能夠增加提升用戶感受,但無(wú)法提高用戶峰值吞吐速率?？辗謴?fù)用對(duì)系統(tǒng)容量的提高跟載頻數(shù)、共享時(shí)隙數(shù)、通道數(shù)都有關(guān)系。系統(tǒng)容量提升不能僅僅根據(jù)通道數(shù)多少?zèng)Q定。舉例說(shuō)明如下:前TD設(shè)備9C/6C的設(shè)備:圖2內(nèi)空分復(fù)用技術(shù)原理(1)共享2個(gè)業(yè)務(wù)時(shí)隙,采用兩通道空分復(fù)用條件下系統(tǒng)容量能夠增加1倍;采用一個(gè)邏輯小區(qū)的優(yōu)勢(shì)在于切換較少,而小區(qū)吞吐(2)共享2個(gè)業(yè)務(wù)時(shí)隙,采用3通道空分復(fù)用,系統(tǒng)量會(huì)成倍提升,吞吐量的提升程度與復(fù)用倍數(shù)有關(guān),若樓容量能夠增加2倍;層間隔離度足夠大,吞吐量增加倍數(shù)與復(fù)用重?cái)?shù)成正比關(guān)(3)共享3個(gè)業(yè)務(wù)時(shí)隙,采用2通道空分復(fù)用,系統(tǒng)系。但同時(shí),需要有效的歸屬檢測(cè)機(jī)制保證用戶歸屬正確容量能夠增加1倍;的樓層位置,因此上行的合并復(fù)雜度提升。BBU單元需要(4)對(duì)于共享2個(gè)業(yè)務(wù)時(shí)隙以上的其他空分復(fù)用方式,增加天線數(shù)據(jù)相關(guān)的信道估計(jì)、數(shù)據(jù)檢測(cè)、以及解調(diào)等處由于受BBU處理能力的限制,系統(tǒng)容量無(wú)法成倍提高理量,因此BBU單元需要增加基帶處理能力,比如增加32LTE系統(tǒng)四DSP或FPGA的數(shù)量,處理量的增加與一塊BBU板合并對(duì)室內(nèi)來(lái)說(shuō),室內(nèi)空分復(fù)用不采用角度進(jìn)行用戶識(shí)別,處理的RRU數(shù)目相關(guān)。對(duì)下行鏈路來(lái)說(shuō),下行選擇發(fā)送采用上行信號(hào)強(qiáng)度判定用戶歸屬。目前建議以SRS信號(hào)為復(fù)雜度提升,下行發(fā)送需要基于上行信號(hào)的強(qiáng)度進(jìn)行判斷,主要依據(jù),也可考慮 PUSCH、 PRACH和 PUCCH信號(hào)可以選擇僅在上行接收信號(hào)最強(qiáng)的RRU上進(jìn)行下行發(fā)送,作為輔助。也可以在超過(guò)一定門限值的2個(gè)或多個(gè)RRU上進(jìn)行下行室外空分復(fù)用主要采用角度進(jìn)行隔離,處理完全在基發(fā)送。一塊BBU板卡同時(shí)給多個(gè)RRU發(fā)送下行數(shù)據(jù)的話,站側(cè)進(jìn)行,不需要在信令中包含角度字段需要增加BBU板卡的基帶處理能力。對(duì)于LTE系統(tǒng)中空分復(fù)用,受限因素取決于空分復(fù)用3TD- SCDMA系統(tǒng)的重?cái)?shù),若重?cái)?shù)很高,則導(dǎo)致需要同時(shí)支持的用戶數(shù)多,由于不同通道實(shí)現(xiàn)了時(shí)隙和碼的復(fù)用,室外環(huán)境利用則易出現(xiàn) PDCCH受限。若重?cái)?shù)較低,則可能不存在此問(wèn)題,智能天線中的方向角指示,室內(nèi)環(huán)境可以直接在到達(dá)角字因?yàn)槭覂?nèi)信道比室外好得多, PDCCH傳輸所需的聚合等段填寫(xiě)通道號(hào),也就是每個(gè)載波都上報(bào)通道號(hào);通過(guò)這種級(jí)也會(huì)低一些,因此 PDCCH空間可以容納的用戶數(shù)相比方式,能夠?qū)崿F(xiàn)不同通道用戶的識(shí)別。室外會(huì)更多。但總體來(lái)講,對(duì)于空分復(fù)用, PDCCH相比在用戶數(shù)較小的時(shí)候,可以將不同通道設(shè)置為1個(gè)小 PDSCH更容易受限。區(qū),當(dāng)用戶數(shù)較多時(shí),需要增加小區(qū)數(shù)的設(shè)置。由于空分對(duì)于2天線端口下行100PRB情況,假設(shè)采用3個(gè)復(fù)是業(yè)務(wù)信道重用,而控制信道不重用,因此控制信道OFDM符號(hào)傳輸 PDCCH,則這3個(gè)OFDM符號(hào)的REG往往是小區(qū)的受限因素。對(duì)于 HSDPA來(lái)說(shuō),當(dāng)上下行時(shí)總數(shù)為800個(gè),PCFH會(huì)占據(jù)4個(gè)RECG,假設(shè) PHICH占據(jù)N幽,則可供 PDCCH使用的REG數(shù)目為796-分利用信道的長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)特性,可以采用全帶寬單一PMI以N個(gè)。由于一個(gè)CCE對(duì)應(yīng)9個(gè)REG,因此可供節(jié)約信令開(kāi)銷。而大間距天線需要頻繁跟蹤信道時(shí)頻變化,PDCCH使用的REG總數(shù)為(79-N/9個(gè)。假設(shè)在全帶寬反饋一個(gè)PMI無(wú)法充分表示信道的空間特性所有用戶的聚合等級(jí)為1CCE(聚合等級(jí)可以為1,2,4,在標(biāo)準(zhǔn)化工作中,基于Rel-8的MU-MIMO,即基8CCE),則可以容納[796-Nm/)個(gè)用戶,進(jìn)一步假于 codebook bl] MU-MMo標(biāo)準(zhǔn)化已經(jīng)完成,目前支持2設(shè)Nm=0,則獲知最大用戶數(shù)為88個(gè)。需要注意的是,用戶復(fù)用。基于non- codebook b MU-MMo正在標(biāo)準(zhǔn)這88個(gè)用戶不僅包括下行調(diào)度,也包括上行調(diào)度?；^(guò)程中,該方案相對(duì)基于 codebook的MU-MIMO有更在室外的應(yīng)用場(chǎng)景,根據(jù)信道估計(jì)采用空間隔離與否,好的性能。目前標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下行 codebook mu-MIMo,可將空分復(fù)用與LTE中的多用戶MIMO結(jié)合起來(lái)?？辗址抡姹砻魍掏铝啃阅茌^差,適用場(chǎng)景非常少,在LTE系統(tǒng)復(fù)用中,雖然室外SDMA和MU-MMO都需要利用用戶部署初期可以不考慮該特性。另外,目前基于波束賦形的的空間隔離度,但是室外SDMA各用戶的信道估計(jì)和數(shù)MU-MIMo(non- codebook MU-MMO)正在標(biāo)準(zhǔn)化據(jù)檢測(cè)都通過(guò)空間域進(jìn)行隔離,MU-MMO僅僅數(shù)據(jù)檢過(guò)程中,在該方案標(biāo)準(zhǔn)化完成后優(yōu)先考慮。測(cè)需要從空間域進(jìn)行分離。基于 codebook的MU-MMO當(dāng)空分復(fù)用用戶數(shù)超過(guò)單小區(qū)控制信道信令的限制后各用戶信道估計(jì)都采用公共導(dǎo)頻實(shí)現(xiàn),無(wú)需空間隔離。基可將系統(tǒng)資源由原來(lái)的單小區(qū)配置調(diào)整為多小區(qū)配置。采于non- codebook的MU-MIMo各用戶信道估計(jì)采用該用多小區(qū)的優(yōu)勢(shì)是資源分配靈活,無(wú)需上行合并或者下行用戶專屬的導(dǎo)頻進(jìn)行,也無(wú)需空間隔離,該方案正在標(biāo)準(zhǔn)選擇發(fā)送,不會(huì)提高系統(tǒng)的復(fù)雜度和基帶的處理能力要求。化過(guò)程中但是當(dāng)用戶跨越樓層時(shí)會(huì)出現(xiàn)切換。另外,小區(qū)吞吐量不由于LTE系統(tǒng) Release8上行UE采用單天線發(fā)射,如單小區(qū)配置的多通道業(yè)務(wù)信道復(fù)用的吞吐量高定程度上限制了系統(tǒng)容量。為了充分發(fā)揮MIMO技術(shù)4結(jié)論的優(yōu)勢(shì),提高上行系統(tǒng)吞吐量,LTE中明確采用了上行MU-MIMO技術(shù)?？辗謴?fù)用在TD以及LTE中的使用,能夠使得系統(tǒng)容在保證用戶間有一定隔離度的前提下,對(duì)于上行來(lái)講,量在硬件條件不變的情況下有所提升。但是受到控制信道各用戶信道是通過(guò)DMRS不同循環(huán)移位進(jìn)行區(qū)分的,標(biāo)準(zhǔn)的限制,基站在用戶數(shù)增多時(shí)需要考慮增加小區(qū)數(shù)目的方規(guī)定上行 DMRS(Demodulation Reference Signa)的循式容納更多用戶環(huán)移位n。=(n0ks+nks+nm)mod2,其中ns和在LTE中需要考慮上行MU-MIMO,該特性主要用n{為小區(qū)參數(shù),nms為用戶參數(shù)?；就ㄟ^(guò)給位于相于提高上行小區(qū)吞吐量。下行MU-MMo有待標(biāo)準(zhǔn)化工同資源的多個(gè)用戶分配不同的n,使得這些用戶的作的完成。DMRS不同,從而進(jìn)行區(qū)分。對(duì)于下行來(lái)講,各用戶信道是通過(guò)空間進(jìn)行區(qū)分的(采用不同的預(yù)編碼向量)。不是所有的終端都能相互組合進(jìn)行多用戶MMo,只有兩兩之間信道特征相關(guān)性較弱的終端組合才能進(jìn)行MU-MIMO,否則多用戶均衡將面臨空域自由度不足的問(wèn)題,無(wú)法正確恢復(fù)多用戶原始信號(hào)。另外,利用同一時(shí)頻資源塊同時(shí)進(jìn)行MU-MMO的終端總數(shù)不能超過(guò)上行接收天線總數(shù),否則也會(huì)面臨空城自由度不足的情況。參考文獻(xiàn)當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載很大時(shí),為了進(jìn)一步提升系統(tǒng)吞吐量,劉群,趙想樓,$ CDMA HSDPA空分復(fù)用技術(shù)應(yīng)用研究.通信世界B,2009,(13)主要是對(duì)相關(guān)庫(kù)列(小間距天線,因?yàn)橄嚓P(guān)庫(kù)列可隊(duì)充x215無(wú)““的米,6吃TELECOM ENGINEERING TECHNICS AND STANDARD/ZATIONTD-LTE系統(tǒng)與WLAN系統(tǒng)共存研究梁童孟德香中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司北京100080)摘要根據(jù)我國(guó)頻譜規(guī)劃,在2.4GHz頻點(diǎn)處將會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)通信系統(tǒng)與無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)共存情況。本文通過(guò)對(duì)WLAN系統(tǒng)與TD-LTE系統(tǒng)在24GH頻點(diǎn)處進(jìn)行共存研究,給出了WLAN系統(tǒng)不同帶外干擾值對(duì)TD-LTE系統(tǒng)所帶來(lái)的影響,從而得出了滿足TD-LTE系統(tǒng)設(shè)備通信要求的情況下,對(duì)WLAN系統(tǒng)設(shè)備的帶外干擾值要求關(guān)鍵詞TD- LTE WLAN帶外干擾值容量損失2004年11月啟動(dòng)LTE項(xiàng)目以來(lái),3GPP以頻繁的會(huì)議全力1前言推進(jìn)LTE的研究工作,僅半年就完成了需求的制定,據(jù)相由于移動(dòng)通信與寬帶無(wú)線接入(BWA, Broadband關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),TD-LTE有望在2010年左右具備規(guī)模試驗(yàn)的Wireless Access技術(shù)的融合,3GP啟動(dòng)了LTE項(xiàng)目。條件。與3G相比,LTE更具技術(shù)優(yōu)勢(shì),具體體現(xiàn)在高數(shù)據(jù)速率、無(wú)線局城網(wǎng)(WLAN, Wireless Local Area Network)分組傳送、延遲降低、廣域覆蓋和向下兼容等方面。LTE作為一種新興的、不斷發(fā)展的技術(shù),以其安裝的靈活性釆用由 Node b構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有利于簡(jiǎn)化網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的伸縮性、移動(dòng)性、低成本等優(yōu)點(diǎn),獲得了廣泛的發(fā)絡(luò)和降低延遲,實(shí)現(xiàn)了低時(shí)延、低復(fù)雜度和低成本的要求。展。目前,無(wú)線局域網(wǎng)已在醫(yī)院學(xué)校、金融服務(wù)、制造業(yè)與傳統(tǒng)的3GPP接入網(wǎng)相比,LTE減少了RNC節(jié)點(diǎn)。名義上服務(wù)業(yè)、公司應(yīng)用和公共訪問(wèn)等場(chǎng)所得到了廣泛應(yīng)用LTE是對(duì)3G的演進(jìn),但事實(shí)上它對(duì)3GPP的整個(gè)體系架構(gòu)2002年10月23日,原信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布〔2002]479作了革命性的變革,逐步趨近于典型的P寬帶網(wǎng)結(jié)構(gòu)。自號(hào)文件,公布了我國(guó)第三代公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)頻率規(guī)劃,Space Division Multiplexing inTD-SCDMA and LtEShen Hanbing Li Xin Ding Haiyu Huang Yuhong(China Mobile Research Institute, Beijing 100053)Abstract This paper discusses conditions of applying SDM in TD-SCDMA and LTE. To take full advantages of Hwresources and increase throughput of the system, we use space isolation of outdoor antennas and isolationof indoor multi-channel devices in different layers to implement SDM. In the condition of reusing traffichannels,the proposed SDM can increase frequency usage and system throughput. Because control channelscannot be reused, subscriber capability supported by the SDM is limited by the numbers of control channelsKeywords SDM, TD-SCDMA, TD-LTE, single channel, multi-channel(收稿日期:2009年12月27日)