TD-LTE不同特殊子帧配比SSP5、SSP6共存干扰问题探讨

2018-05-15王国斌尹杰林

电信工程技术与标准化 2018年5期

王国斌, 尹杰林

(1 中国移动通信集团浙江有限公司湖州分公司, 湖州 313000; 2 中国移动通信集团浙江有限公司嘉兴分公司, 嘉兴 314000)

1 引言

中国移动TD-LTE网络F频段网络为TD-SCDMA与TD-LTE双模共存，为了保持与TD-SCDMA的共存需要与实际网络优化调整的需求，TD-LTE网络存在多种特殊子帧配比，本文就目前应用最多的两种特殊子帧配比，SSP5与SSP6，这两种特殊子帧配比共存场景下的干扰问题进行探讨。

2 特殊子帧配比介绍

2.1 特殊子帧的主要构成及作用

TD-LTE特殊子帧由3个特殊域(DwPTS、GP和UpPTS)构成:如图1所示。

DwPTS：Downlink Pilot Time Slot下行前导时隙。

图1 TD-LTE特殊子帧配比结构

DwPTS是特殊子帧中的下行时隙。DwPTS最小持续时间为3个OFDM符号，P-SCH放在DwPTS的第3个符号上。放在第3个符号的原因，是因为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；同时，放在第3个符号有利于GP的配置。除了同步符号资源之外，其他DwPTS资源可以传输数据、导频和下行控制信号。下信物理控制信道最多占用DwPTS的前2个符号。

UpPTS：Uplink Pilot Time Slot上行前导时隙。

UpPTS是特殊子帧中的上行时隙。可以用来作竞争接入，只能支持短Preamble的竞争接入（时间上占两个多符号，所以，短RACH将占用GP的部分时间）。由于一个RACH占用6个RB频域带宽，在系统带宽足够的情况下，UpPTS可以同时分配多个PRACH信道。此外，分配RACH后剩余的资源可以传输导频（Sounding和解调导频）。在这个时隙里不传输PUCCH，可以最小化控制开销。

GP：Guard Period 保护期。

GP是TDD系统特有的保护时间，主要原因在于下行到上行转换时基站和UE间有一个下上行双向传输时延RTD。

特殊子帧中GP开始时，DwPTS信号从eNode B天线空口发送完毕，经过下行传输延迟RTD/2，UE完成DwPTS的接收；UE收发电路从接收转换为发送需要一个时间UERTG；接下来UE开始发送UpPTS信号，经过上行传输延迟RTD/2，传送到eNode B的天线空口。

2.2 SSP5与SSP6的主要差异

由于各UE到基站的距离不同，各UE到基站的双向传输延迟RTD不同，需要通过一个时间调整TA，保证收发时信号在eNode B的天线空口对齐。所以有GP≥RTD/2+UERTG+TA+RTD/2。

在上行到下行转换时，同样有一个双向传输延迟，UE提前RTD/2时间将该上行子帧的最后一个符号发送完毕，不同UE的上行信号到达eNode B天线空口时恰好在该子帧最后一个符号对齐。接下来eNode B转换为下行发送（实际上eNode B收发器从上行到下行也有一个很短的转换时间，由于OFDM Symbol间有CP保护，所以对信号收发影响几乎可以忽略），UE延迟RTD/2后开始收到下行信号。

GP的大小应大于UE收发保护间隔＋双向传输时延（TA=0），UE收发保护间隔通常是在固定范围内，所以在网络规划确定GP时，主要考虑小区覆盖半径决定的双向传输时延。小区半径越大，GP越大。

SSP5与SSP6的主要区别在于DwPts和GP的长度，UpPTS长度是一致的，两者的主要区别见表1所示。

表1 SSP5与SSP6主要差异

3 SSP5与SSP6共存干扰原因分析

3.1 高概率发生大气波导区域基站需要配置为SSP5

由于对流层中存在逆温或水汽随高度急剧变小的层次，在该层中电波形成超折射传播，大部分电波辐射被限制在这一层内，类似于在波导中传播，无线信号在大气波导中传播损耗很小，可实现超远距离传播。

TDD系统上下行时分复用，通过设置保护间隔（GP）避免下行干扰上行。大气波导发生时，远端基站的下行信号经数十或数百公里的超远距离传输后仍具有较高强度，信号传播时延超过GP长度，落入近端基站上行接收窗内，造成严重的上行干扰，干扰原因如图2所示。

图2 大气波导引起干扰的原因

9:3:2配比GP长约200 us，可抵抗60 km范围内的大气波导干扰（UpPTS不受扰）；

3:9:2配比GP长约600 us，可抵抗180 km范围内的远端干扰。但干扰由于存在信号反射、折射，信号，因此，传播距离大于地理距离。

3.2 对下行容量有需求区域基站需要配置为SSP6

当TD-LTE的特殊子帧配比采用9:3:2配比时，这种特殊子帧下DwPTS有9个符号可以用于下行传输，可以提高TD-LTE下行容量，但此时LTE-TDD和TD-SCDMA上下行帧不同步，即存在一个系统处于上行接收，而另一个系统处于下行发射的情况。从图3可以看出，主要是TD-SCDMA的UpPTS被干扰。UpPTS用于承载UPPCH信道，如果被干扰则会导致TD-SCDMA网络受影响。

为了解决上述问题，TD-SCDMA支持将UpPCH信道承载在其他上行时隙，例如TS#1时隙，这种技术称为UpShifting技术。通过调整UpShifting配置偏移量可以使得UpPCH全部位于TS#1内，减轻了对TD-SCDMA系统的影响，如图4所示。

图3 TD-SCDMA2:4配比与TD-LTESSP6特殊子帧配比干扰

3.3 SSP5与SSP6共存场景干扰的来源：AAGC

TD-SCDMA与TD-LTE双模共存场景下，TD-LTE所有特殊子帧配比中，如图5所示，仅有SSP0与SSP5与TDSCDMA的时隙能够对齐。

由于RRU在同一时刻只能工作在发送或者接收信号状态中的一种，在LTE SSP5与SSP6小区共存场景下，即使TD-SCDMA采用UpShifting技术，但是此时RRU处于接收信号状态，TD-LTE SSP6小区的DwPTS时隙，对于TD-LTE SSP5小区共模的TD-SCDMA小区的上行产生干扰，会导致TD-SCDMA小区RRU的功放模块AAGC机制生效，而目前F频段RRU为TDSCDMA与TD-LTE双模共功放设计，因此，整个RRU功放的底噪就会抬升，导致TD-LTE SSP5小区上行干扰抬升，影响系统性能。

此时与TD-LTE SSP6小区共模的TD-SCDMA小区，采用了Upshifting技术，原有的UpPCH时隙位置并不接收数据，且RRU处于发送数据状态，TDLTE与TD-SCDMA两套系统的上下行处于对齐位置，因此不会产生干扰。

4 干扰问题的解决途径

由于两种不同的特殊子帧配比均有一定的应用需求，而且由于为了对TD-SCDMA系统保持兼容，SSP5与SSP6双模小区共存场景下的干扰不可避免，只有统一特殊子帧配比才能解决问题。

图4 TD-SCDMA UpShifting避免与TD-LTE SSP6干扰

在某移动现网对上述结论进行验证，全网F频段共模小区特殊子帧配比为SSP5的753个小区，特殊子帧配比由SSP5修改至SSP6。调整后，系统上行每个PRB上检测到的干扰噪声的平均值由-112.58 dBm下降至-114.61 dBm，系统上行每个PRB上检测到的干扰噪声的平均值大于-110 dBm的小区个数由207个降低至13个。

全网4G上行干扰小区比例得到大幅改善，由修改前的1.46%左右提升至0.46%左右，降低1%。

在实际的网络优化工作中，由于抗大气波导效应与提升下行容量两方面的需求存在，统一子帧配比实施难度较大，在TD-SCDMA逐步退网的过渡时期，可以采用城区双模SSP6基站，郊区农村SSP5双模基站，中间采用单模TD-LTE小区进行隔离两种特殊子帧配比的基站，隔离距离达到5 km以上，达到减少干扰的目的。