TD-LTE不同特殊子幀配比SSP5、SSP6共存干擾問題探討

王國斌, 尹杰林

(1 中國移動通信集團浙江有限公司湖州分公司, 湖州 313000; 2 中國移動通信集團浙江有限公司嘉興分公司, 嘉興 314000)

1 引言

中國移動TD-LTE網(wǎng)絡(luò)F頻段網(wǎng)絡(luò)為TD-SCDMA與TD-LTE雙模共存，為了保持與TD-SCDMA的共存需要與實際網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)整的需求，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)存在多種特殊子幀配比，本文就目前應(yīng)用最多的兩種特殊子幀配比，SSP5與SSP6，這兩種特殊子幀配比共存場景下的干擾問題進行探討。

2 特殊子幀配比介紹

2.1 特殊子幀的主要構(gòu)成及作用

TD-LTE特殊子幀由3個特殊域(DwPTS、GP和UpPTS)構(gòu)成:如圖1所示。

DwPTS：Downlink Pilot Time Slot下行前導(dǎo)時隙。

圖1 TD-LTE特殊子幀配比結(jié)構(gòu)

DwPTS是特殊子幀中的下行時隙。DwPTS最小持續(xù)時間為3個OFDM符號，P-SCH放在DwPTS的第3個符號上。放在第3個符號的原因，是因為DwPTS在TD-SCDMA中用作下行同步用，P-SCH也是用于下行同步的，所以就把P-SCH放在DwPTS中；同時，放在第3個符號有利于GP的配置。除了同步符號資源之外，其他DwPTS資源可以傳輸數(shù)據(jù)、導(dǎo)頻和下行控制信號。下信物理控制信道最多占用DwPTS的前2個符號。

UpPTS：Uplink Pilot Time Slot上行前導(dǎo)時隙。

UpPTS是特殊子幀中的上行時隙?？梢杂脕碜鞲偁幗尤?，只能支持短Preamble的競爭接入（時間上占兩個多符號，所以，短RACH將占用GP的部分時間）。由于一個RACH占用6個RB頻域帶寬，在系統(tǒng)帶寬足夠的情況下，UpPTS可以同時分配多個PRACH信道。此外，分配RACH后剩余的資源可以傳輸導(dǎo)頻（Sounding和解調(diào)導(dǎo)頻）。在這個時隙里不傳輸PUCCH，可以最小化控制開銷。

GP：Guard Period 保護期。

GP是TDD系統(tǒng)特有的保護時間，主要原因在于下行到上行轉(zhuǎn)換時基站和UE間有一個下上行雙向傳輸時延RTD。

特殊子幀中GP開始時，DwPTS信號從eNode B天線空口發(fā)送完畢，經(jīng)過下行傳輸延遲RTD/2，UE完成DwPTS的接收；UE收發(fā)電路從接收轉(zhuǎn)換為發(fā)送需要一個時間UERTG；接下來UE開始發(fā)送UpPTS信號，經(jīng)過上行傳輸延遲RTD/2，傳送到eNode B的天線空口。

2.2 SSP5與SSP6的主要差異

由于各UE到基站的距離不同，各UE到基站的雙向傳輸延遲RTD不同，需要通過一個時間調(diào)整TA，保證收發(fā)時信號在eNode B的天線空口對齊。所以有GP≥RTD/2+UERTG+TA+RTD/2。

在上行到下行轉(zhuǎn)換時，同樣有一個雙向傳輸延遲，UE提前RTD/2時間將該上行子幀的最后一個符號發(fā)送完畢，不同UE的上行信號到達eNode B天線空口時恰好在該子幀最后一個符號對齊。接下來eNode B轉(zhuǎn)換為下行發(fā)送（實際上eNode B收發(fā)器從上行到下行也有一個很短的轉(zhuǎn)換時間，由于OFDM Symbol間有CP保護，所以對信號收發(fā)影響幾乎可以忽略），UE延遲RTD/2后開始收到下行信號。

GP的大小應(yīng)大于UE收發(fā)保護間隔＋雙向傳輸時延（TA=0），UE收發(fā)保護間隔通常是在固定范圍內(nèi)，所以在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃確定GP時，主要考慮小區(qū)覆蓋半徑?jīng)Q定的雙向傳輸時延。小區(qū)半徑越大，GP越大。

SSP5與SSP6的主要區(qū)別在于DwPts和GP的長度，UpPTS長度是一致的，兩者的主要區(qū)別見表1所示。

表1 SSP5與SSP6主要差異

3 SSP5與SSP6共存干擾原因分析

3.1 高概率發(fā)生大氣波導(dǎo)區(qū)域基站需要配置為SSP5

由于對流層中存在逆溫或水汽隨高度急劇變小的層次，在該層中電波形成超折射傳播，大部分電波輻射被限制在這一層內(nèi)，類似于在波導(dǎo)中傳播，無線信號在大氣波導(dǎo)中傳播損耗很小，可實現(xiàn)超遠(yuǎn)距離傳播。

TDD系統(tǒng)上下行時分復(fù)用，通過設(shè)置保護間隔（GP）避免下行干擾上行。大氣波導(dǎo)發(fā)生時，遠(yuǎn)端基站的下行信號經(jīng)數(shù)十或數(shù)百公里的超遠(yuǎn)距離傳輸后仍具有較高強度，信號傳播時延超過GP長度，落入近端基站上行接收窗內(nèi)，造成嚴(yán)重的上行干擾，干擾原因如圖2所示。

圖2 大氣波導(dǎo)引起干擾的原因

9:3:2配比GP長約200 us，可抵抗60 km范圍內(nèi)的大氣波導(dǎo)干擾（UpPTS不受擾）；

3:9:2配比GP長約600 us，可抵抗180 km范圍內(nèi)的遠(yuǎn)端干擾。但干擾由于存在信號反射、折射，信號，因此，傳播距離大于地理距離。

3.2 對下行容量有需求區(qū)域基站需要配置為SSP6

當(dāng)TD-LTE的特殊子幀配比采用9:3:2配比時，這種特殊子幀下DwPTS有9個符號可以用于下行傳輸，可以提高TD-LTE下行容量，但此時LTE-TDD和TD-SCDMA上下行幀不同步，即存在一個系統(tǒng)處于上行接收，而另一個系統(tǒng)處于下行發(fā)射的情況。從圖3可以看出，主要是TD-SCDMA的UpPTS被干擾。UpPTS用于承載UPPCH信道，如果被干擾則會導(dǎo)致TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)受影響。

為了解決上述問題，TD-SCDMA支持將UpPCH信道承載在其他上行時隙，例如TS#1時隙，這種技術(shù)稱為UpShifting技術(shù)。通過調(diào)整UpShifting配置偏移量可以使得UpPCH全部位于TS#1內(nèi)，減輕了對TD-SCDMA系統(tǒng)的影響，如圖4所示。

圖3 TD-SCDMA2:4配比與TD-LTESSP6特殊子幀配比干擾

3.3 SSP5與SSP6共存場景干擾的來源：AAGC

TD-SCDMA與TD-LTE雙模共存場景下，TD-LTE所有特殊子幀配比中，如圖5所示，僅有SSP0與SSP5與TDSCDMA的時隙能夠?qū)R。

由于RRU在同一時刻只能工作在發(fā)送或者接收信號狀態(tài)中的一種，在LTE SSP5與SSP6小區(qū)共存場景下，即使TD-SCDMA采用UpShifting技術(shù)，但是此時RRU處于接收信號狀態(tài)，TD-LTE SSP6小區(qū)的DwPTS時隙，對于TD-LTE SSP5小區(qū)共模的TD-SCDMA小區(qū)的上行產(chǎn)生干擾，會導(dǎo)致TD-SCDMA小區(qū)RRU的功放模塊AAGC機制生效，而目前F頻段RRU為TDSCDMA與TD-LTE雙模共功放設(shè)計，因此，整個RRU功放的底噪就會抬升，導(dǎo)致TD-LTE SSP5小區(qū)上行干擾抬升，影響系統(tǒng)性能。

此時與TD-LTE SSP6小區(qū)共模的TD-SCDMA小區(qū)，采用了Upshifting技術(shù)，原有的UpPCH時隙位置并不接收數(shù)據(jù)，且RRU處于發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)，TDLTE與TD-SCDMA兩套系統(tǒng)的上下行處于對齊位置，因此不會產(chǎn)生干擾。

4 干擾問題的解決途徑

由于兩種不同的特殊子幀配比均有一定的應(yīng)用需求，而且由于為了對TD-SCDMA系統(tǒng)保持兼容，SSP5與SSP6雙模小區(qū)共存場景下的干擾不可避免，只有統(tǒng)一特殊子幀配比才能解決問題。

圖4 TD-SCDMA UpShifting避免與TD-LTE SSP6干擾

在某移動現(xiàn)網(wǎng)對上述結(jié)論進行驗證，全網(wǎng)F頻段共模小區(qū)特殊子幀配比為SSP5的753個小區(qū)，特殊子幀配比由SSP5修改至SSP6。調(diào)整后，系統(tǒng)上行每個PRB上檢測到的干擾噪聲的平均值由-112.58 dBm下降至-114.61 dBm，系統(tǒng)上行每個PRB上檢測到的干擾噪聲的平均值大于-110 dBm的小區(qū)個數(shù)由207個降低至13個。

全網(wǎng)4G上行干擾小區(qū)比例得到大幅改善，由修改前的1.46%左右提升至0.46%左右，降低1%。

在實際的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作中，由于抗大氣波導(dǎo)效應(yīng)與提升下行容量兩方面的需求存在，統(tǒng)一子幀配比實施難度較大，在TD-SCDMA逐步退網(wǎng)的過渡時期，可以采用城區(qū)雙模SSP6基站，郊區(qū)農(nóng)村SSP5雙模基站，中間采用單模TD-LTE小區(qū)進行隔離兩種特殊子幀配比的基站，隔離距離達到5 km以上，達到減少干擾的目的。

圖5 不同特殊子幀與TDS時隙對齊方式

5 結(jié)束語

LTE網(wǎng)絡(luò)F頻段小區(qū)特殊子幀配比設(shè)置在F頻段小區(qū)的特殊子幀配比設(shè)置上應(yīng)一致或獨立區(qū)域設(shè)置，避免混合組網(wǎng)或盡量減少兩種特殊子幀配比的邊界，否則SSP6的LTE下行會對TDS-CDMA小區(qū)產(chǎn)生干擾，由于受干擾后RRU的AAGC起控，導(dǎo)致共模的SSP5小區(qū)也同樣受到干擾。

參考文獻

[1] 陳濤，張濤. 基于9:3:2特殊子幀配比提升TD-LTE雙模站時隙利用率的方法研究[J]. 中國新通信，2015(4).

[2] 呂芳迪，郭寶. TD-LTE干擾優(yōu)化中對大氣波導(dǎo)的監(jiān)測與規(guī)避[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化, 2016(11).