1、TD-LTE 网络与 TD-SCDMA 共存时特殊子帧的配置研究王乐 1 贺月华 2（1 中国移动通信设计院有限公司无线所 2 北京理工大学）【摘 要】：TD-LTE 与 TD-SCDMA 系统同频段共存时，为避免交叉时隙干扰，要求 TD-LTE 系统与 TD-SCDMA 系统上下行时隙转换点对齐。按照 3GPP 标准现有的配置模式，将空置 6 至 8 个 TD-LTE OFDM 符号的资源。结合我国 TD-SCDMA 网络现状及 TD-LTE 可能的引入方式，本文对规避交叉时隙干扰的方法进一步分析研究，提出了新的配置模式，有利于提高频谱效率。关键词：TD-LTE、TD-SCDMA、交叉干扰、
2、吞吐量、资源利用效率【Abstract】When using the frequence band of TD, to avoid the cross-slot interference(CSI), the change point of uplink and downlink must be synchronous. However, the configuration that 3GPP suggests is not efficient enough, wasting about 6 or 8 OFDM symbols. Based on the existing TD-SCDMA ne
3、twork and the deployment strategy of TD-LTE in china, this paper analyses and promotes new schemes for the special subframe of TD-LTE, to optimise the spectral efficiency. Key Words: TD-LTE, TD-SCDMA, Cross-slot interference, Throughput, Spectral efficiency一、背景TD-LTE 技术是 TD-SCDMA 技术的演进与发展，目前已进入规模试验阶
4、段。结合我国 TD-SCDMA 网络现状及 TD-LTE 技术试验情况，在 F 频段：1880MHz-1920MHz 和 E 频段：2320MHz-2370MHz ，TD-SCDMA 网络与 TD-LTE 网络有共存的可能。此时为避免交叉干扰，要求 TD-LTE 系统与 TD-SCDMA 系统上下行时隙转换点对齐，目前一般通过配置 TD-LTE 特殊子帧实现，按照 3GPP 标准现有的配置模式，将空置 6 至 8 个 TD-LTE OFDM 符号的资源，对网络容量有一定影响。本文针对 TD-SCDMA 和 TD-LTE 的帧结构，在研究现有避免交叉时隙干扰方法的基础上，提出了特殊子帧优化配置模
5、式，以提高系统频谱利用率。二、TD-SCDMA 帧结构分析TD-SCDMA 的帧长 10ms，分成两个 5ms 子帧，这两个子帧的结构完全相同。如图 1 所示，一个子帧含 6400chips（CDMA 码片） ，分为 7 个常规时隙和 3 个特殊时隙，其中每个常规时隙含 864chips，特殊时隙含 352chips，包括DwPTS（下行导频时隙、96chips） 、GP（保护时隙、96chips ）和 UpPTS（上行导频时隙、160chips） 。7 个常规时隙中，Ts0 总是分配给下行用于承载广播及下行控制信息，而Ts1 总是分配给上行链路，主要承载上行控制信息；剩余 5 个时隙被转换点
6、 2划分给上行和下行。显然，TD-SCDMA 系统每 5ms 子帧均有 2 个上下行时隙转换点（GP 处的转换点 1 和转换点 2） 。通过调整转换点 2，可以灵活的支持上下行非对称业务。目前，TD-SCDMA 全网均配置为 2：4（Ts1、Ts2 上行，Ts3-Ts6下行） 。图 1 TD-SCDMA 子帧的结构图 2 TD-SCDMA 各时隙长度三、TD-LTE 帧结构分析TD-LTE 技术帧长为 10ms，包含 2 个 5ms 的半帧（类比于 TD-SCDMA 技术的子帧） ；这两个半帧的结构可以相同也可以不同，如图 3 所示。每个半帧又包含 5 个 1ms 子帧（类比于 TD-SCDM
7、A 技术的时隙） ，其中前半帧的第二个子帧必须配置为特殊子帧，用于承载 DwPTS、GP 和 UpPTS 信号。图 3 TD-LTE 两种典型的帧结构3GPP 建议的 TD-LT 的子帧配比共 7 种，子帧 0、子帧 5 始终配置给下行，具体如下：表 1 TD-LTE 上下行的配置特殊子帧（子帧 1 和子帧 6）共包含 14 个 OFDM 符号（采用常规 CP 时）或 12 个 OFDM 符号（采用扩展 CP 时） ，其配置共有 16 种，具体如下：常规 CP 扩展 CP特殊子帧配置 DwPTS GP UpPTS DwPTS GP UpPTS0 3 10 3 81 9 4 8 32 10 3
8、9 23 11 2 10 114 12 113 75 3 9 8 26 9 3 2 9 127 10 2 - - -8 11 1 - - -表 2 TD-LTE 特殊子帧的 9 种配置四、交叉干扰规避方法为避免 TD-LTE 和 TD-SCDMA 间的交叉-干扰，需保证其帧结构中的上下行时隙转换点对齐。TD-LTE 和 TD-SCDMA 第一个转换点采用 GP 保护间隔的方式将上下行分开（以下简称“GP 转换点” ） ，第二个转换点为瞬间转换（以下简称“瞬间转换点” ） 。（一）瞬间转换点的对齐TD-SCDMA 网络帧结构以 5ms 为一个周期，目前采用 2：4 的上下行配比，为了避免 TD-
9、LTE 与 TD-SCDMA 的交叉干扰，TD-LTE 只有采用子帧配比模式 2。如图 2 所示，TD-SCDMA 系统的瞬间转换点距帧头 2300 ； TD-LTE 系统s配比模式 2 的瞬间转换点距帧头 3000 。为了实现瞬间转换点的对齐，要求sTD-LTE 的帧头前置 700 。如下图：s图 4 TD-LTE 和 TD-SCDMA 帧头的相对位置（二）GP 转换点的对齐TD-SCDMA GP 位置和宽度固定（见图 2） ，距离帧头 750 ，长度为s75 ；即其相对于帧头的时间区域为750 ，825 。TD-LTE 的 GP 位置和ss宽度共有 16 种配置（见表 2） ，各配置中 G
10、P 相对于 LTE 帧头的时间范围如下：常规循环前缀（us） 扩展循环前缀（us）特殊子帧配置模式 GP 的起始点 GP 长度 GP 的终点 GP 的起始点 GP 长度 GP 的终点0 1215 714 1250 667 1 1643 285 1667 250 2 1715 214 1750 167 3 1786 143 1833 83 1917 4 1857 71 1929 1250 583 5 1215 643 1667 167 6 1643 214 1750 83 1833 7 1715 143 1857 - - -8 1786 71 - - -表 3 TD-LTE GP 相对于帧头的位
11、置如果以 TD-SCDMA 帧头作为相对时间起点， TD-LTE GP 的时间范围如下：常规循环前缀（us） 扩展循环前缀（us）特殊子帧配置模式 GP 的起始点 GP 长度 GP 的终点 GP 的起始点 GP 长度 GP 的终点0 515 714 550 667 1 943 285 967 250 2 1015 214 1050 167 3 1086 143 1133 83 1217 4 1157 71 1229 550 583 5 515 643 967 167 6 943 214 1050 83 1133 7 1015 143 - - -8 1086 71 1157 - - -表 4 T
12、D-LTE GP 相对于 TD 帧头的位置由图 4 可得，只要 TD-LTE 下行 DwPTS 或上行 UpPTS 跨越 TD-SCDMA GP 范围，即当 TD-LTE GP 的起始点大于 TD-SCDMA GP 的终点 825 ，或 TD-LTE GPs的终点小于 TD-SCDMA GP 的起始点 750 ，两系统间就会出现交叉干扰。因此s根据表 4，对于常规时隙，只有配置模式 0 和 5 能避免交叉干扰；对于扩展CP，只有配置模式 0 和 4 能避免。其他模式中 TD-LTE GP 的起始点均大于 TD-SCDMA GP 的终点 825 ，都将导致 TD-LTE 基站的下行信号对 TD-
13、SCDMA 基站s的上行形成交叉干扰。此外，常规 CP 的配置模式 5 比模式 0 的 GP 更短，少占用 1 个 OFDM 符号（含 CP，约 71 ） ，这样上行 UpPTS 能多一个符号来承载控制信息，故一般s情况下采用配置模式 5；对于扩展 CP，采用配置模式 4。五、提升 TD-LTE 特殊子帧的利用率TD-LTE 针对数据业务需求，主要部署数据业务密度高的密集城区，站距小，不需要配置过大的 GP 保护间隔。现有的 3GPP 标准的特定配置方式，虽然可以避免交叉干扰，但特殊子帧的 GP 过长，下面针对常规 CP 的配置模式 5 进行分析，提出改进方案。根据图 2 和表 4，可以得到配
14、置 5 中 TD-LTE 特殊子帧（ 14 个 OFDM 符号）和 TD-SCDMA 特殊时隙的位置关系：图 5 常规 CP 配置 5 中 TD-LTE 特殊子帧和 TD GP 的相对位置关系图中 LTE 特殊子帧的前 3 个符号用于承载 DwPTS，最后 2 个符号用于承载UpPTS；中间 9 个符号（符号 4 至符号 12）均为 GP。当对保护间隔要求不高时，过长的 GP 将造成资源浪费；另外，只要将符号 7 或符号 8 配置为 GP，即可避免和 TD 的交叉时隙干扰。故建议常规时隙的配置模式 5 改进为（表中数字表示符号数）：改进前后的对比（单位：OFDM 符号）DwPTS GP UpP
15、TS3GPP 标准中的配置 3 9 2改进方法 1 7 1 6改进方法 2 6 1 7表 5 对常规 CP 配置模式 5 的改进这样，承载 DwPTS 的符号数从 3 个增加到 7 个或 6 个，承载 UpPTS 的符号数从 2 个增加到 6 个或 7 个。可以增加上下行控制信令或数据的发送数量，从而提升整个 LTE 系统的容量。同理，建议扩展 CP 的配置模式 4 改进为：改进前后的对比（单位：OFDM 符号）DwPTS GP UpPTS3GPP 标准中的配置 3 7 2改进方法 1 6 1 5改进方法 2 5 1 6表 6 对扩展 CP 配置模式 4 的改进此时，DwPTS 和 UpPTS
16、 时隙的容量提升较大。六、总结基于 TD-LTE 和 TD-SCDMA 的帧结构，本文详细分析了避免两系统间交叉干扰的配置方法，并对现有 3GPP 标准中的配置模式提出了改进建议，使 TD-LTE整体资源利用效率提高了约 9%，从而提升了整个 TD-LTE 系统的系统容量。七、参考文献（1） 3GPP 长期演进（LTE）技术原理与系统设计 ，沈嘉、索士强、全海洋等；人民邮电出版社；2009 年 3 月。（2） TD-SCDMA 第三代移动通信系统标准 ，李世鹤；人民邮电出版社；2004 年 2 月。（3）3GPP TS 36.211 V8.8.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA);Physical Channels and modulation (Release 8).
