面向未来的TD-SCDMA与TD-LTE天馈融合技术_马欣CN

面向未来的TD-SCDMA与TD-LTE天馈融合技术及应用方案马欣中国移动通信研究院2008年11月提纲▪天馈融合的技术及工程需求▪天馈融合的实现形式▪天馈融合在TD-SCDMA系统中的性能验证▪天馈融合在TD-LTE系统中的性能验证▪天馈融合的应用解决方案▪总结天馈融合技术来自—工程需求的驱动LTE方面：×频段扩展到2300～2400MHz时必须“新增”一套天馈系统，实际网络建设困难较大×传统天馈面向未来演进困难×同TD系统的共站址需求TD方面：×由于TD天线面积较大，导致民众认为可能带来更多的电磁辐射，存在抵触情绪×迎风面积大，固定难度高，造成选点及安装困难×上塔调整难度大、网优成本高×天线美化难度高天馈融合技术来自—技术需求的驱动LTE方面：×引入多天线技术改善用户在小区边缘和中心throughput的不平衡，提升用户满意度需要×LTE天线对相关性的需求×天馈的宽带化代表未来发展趋势TD方面：×通过引入新的分集技术获得上行增益，改善传统TD系统上下行链路差异比较大的情况提纲▪天馈融合的技术及工程需求▪天馈融合的实现形式▪天馈融合在TD-SCDMA系统中的性能验证▪天馈融合在TD-LTE系统中的性能验证▪天馈融合的应用解决方案▪总结TD与LTE系统需求在天馈方面的融合考虑UETD-SCDMABeamformingDiversity联合赋形增益极化分集增益TD-LTEBeamformingDiversityMIMO联合赋形增益空间分集增益空间复用增益高速移动对抗多普勒双极化智能天线•同极化相关性强：BF•异极化相关性弱：Div、MIMOTD传统天馈2G天馈支持双极化：满足空间独立性且天线尺寸减小50%，安装方便支持宽频化：支持2300MHz，实现TD及TD-LTE共用天馈，降低建设难度TD/LTE新型天馈支持Beamforming+MIMO的多天线技术支持同塔放技术、电调技术的结合基本接近GPS天馈融合的实现形式及技术特征展望四大技术特征提纲▪天馈融合的技术及工程需求▪天馈融合的实现形式▪天馈融合在TD-SCDMA系统中的性能验证▪天馈融合在TD-LTE系统中的性能验证▪天馈融合的应用解决方案▪总结双极化天线链路级与系统级仿真评估▪从链路性能看，双极化天线性能上行优于普通8天线1dB左右，下行略低于普通8天线1dB左右800820840860880900920940960980123456789DL/PB/AS=8站间距（m）每时隙最大用户数（个）常规6天线常规8天线4+4双极化天线1000102010401060108011001120123456789站间距（m）每时隙最大用户数（个）DL/PB/AS=8常规6天线常规8天线4+4双极化天线上行系统级仿真结果下行系统级仿真结果▪从系统性能看，由于常规6、8及双极化天线都是上行先受限，因此双极化整体性能接近普通8天线水平注：后继所有仿真数据结果为中国移动同其合作厂商联合完成上行链路级仿真结果下行链路级仿真结果天线器件电气特征的微波暗室验证传统天线单元波束双极化天线单元波束传统天线广播波束双极化天线广播波束▪广播波束指标决定网络覆盖能力，性能达到传统天线水平▪单元波束指标是实现良好赋形的基础，性能达到传统天线水平双极化天线算法性能评估▪双极化天线采用联合赋形算法后可以达到接近普通8天线的性能▪从联合和延迟算法的比较来看，两个极化方向联合赋形效果远优于单独赋形效果注：后继所有测试数据结果均源于中国移动组织的外场及微波暗室测试多站容量及赋形增益均值对比0246810增益(dB)及单时隙用户数常规8天线双极化联合赋形双极化延迟赋形多站远点容量多站赋形增益+45°极化-45°极化延迟t(b)工程应用-迎风面积比较▪目前的双极化天线可以降低50%以上的迎风面积天线尺寸重量天线类型LWH天线支架传统8path双极化GSM900普通GSM900高增益100%135065010016.57.548.3%136631010011.05.338.7%12942581036----76%257425810312----迎风面积双极化天线普通8path天线提纲▪天馈融合的技术及工程需求▪天馈融合的实现形式▪天馈融合在TD-SCDMA系统中的性能验证▪天馈融合在TD-LTE系统中的性能验证▪天馈融合的应用解决方案▪总结双极化天线的信道相关性与系统性能验证▪不同的信道相关性对应系统性能的差异仿真普通8path天线的相关性无法满足复用要求双极化智能天线的相关性可以满足复用要求•采用Precoding/BF方式时，天线相关性（信道相关性）对系统性能的影响较小•采用复用方式时，在智能天线形式中双极化智能天线可以更好满足性能需要LTE系统中引入多天线技术的性能评估▪采用双极化+beamforming的方式对于提升小区整体，尤其是边缘用户吞吐量具有明显优势02468101214×MIMO,RA××BF××××BFAvg.ThroughputCellEdgeThroughput×10不同的移动速度对系统性能的影响▪对比采用相关天线和非相关天线，在高速移动情况下的表现可以看出：天线的相关性有利于改善高速移动下的系统性能▪在TD中已经有效验证的“双极化天线联合赋形方法”将在LTE中产生重要应用throughput降低LTE多天线技术对覆盖提升能力的分析▪LTE对比2天线和双极化8天线的覆盖效果来看，由于beamforming的作用，后者的覆盖能力获得了显著提升▪另外，LTE中引入双极化智能天线后，上行链路将获得极大改善，由于：–多天线接收的合并增益–极化分集增益LTE和TD的覆盖比较(载频均为2GHz)00.20.40.60.811.2上行链路下行链路覆盖半径(km)LTE(基站2天线)LTE(基站双极化智能天线)TDLTE和TD的覆盖比较(LTE载频2.3GHz,TD载频2.1GHz)00.20.40.60.811.212345覆盖半径(km)上行链路下行链路LTE(基站2天线)LTE(基站双极化智能天线)TD提纲▪天馈融合的技术及工程需求▪天馈融合的实现形式▪天馈融合在TD-SCDMA系统中的性能验证▪天馈融合在TD-LTE系统中的性能验证▪天馈融合的应用解决方案▪总结双极化天线支持TD-LTE多种技术方案双极化天线支持4×2precoding示意图双极化天线支持2×2MIMO示意图双极化天线支持LTE双流模式示意图双极化天线支持LTE单流模式示意图TD-SCDMA与TD-LTE共平台方案TD-SCDMA与TD-LTE同频段工作TD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMAFANLTELTE主控&传输LTELTELTETD/LTE双模BBU天线不变TD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMAFANLTELTE主控&传输LTELTELTETD/LTE双模BBU合路器TDRRULTERRUTDRRU更换为TD/LTE双模RRU增加一倍数目的光纤更换现有TDBBU为TD/LTE双模BBU天线不变增加合路器，实现TD与TD-LTERRU合路增加一倍数目的光纤更换现有TDBBU为TD/LTE双模BBUTD-SCDMA与TD-LTE异频段工作▪采用双极化的方式可以有效支持TD-SCDMA与TD-LTE共平台方案的实施提纲▪天馈融合的技术及工程需求▪天馈融合的实现形式▪天馈融合在TD-SCDMA系统中的性能验证▪天馈融合在TD-LTE系统中的性能验证▪天馈融合的应用解决方案▪总结总结▪双极化多天线技术的采用融合了TD-SCDMA和TD-LTE工程及技术发展的需求▪双极化天线在同极化方向的相关性有利于联合赋形技术的采用，并有助于保证高速移动下的性能；在异极化方向的不相关性有利于获得分集增益以及实现MIMO的空间复用效果▪仿真、微波暗室、外场的综合验证已经证明融合技术可以满足TD-SCDMA后继发展要求▪通过仿真验证，融合技术方案可以全面支持各类LTEMIMO形式，且有助于小区吞吐量及移动性能的改善▪双极化多天线融合技术应该是未来TD-LTE发展的重要趋势致谢