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SVLTE终端关键问题分析及方案探讨


“智能终端”专题

SVLTE终端关键问题分析及方案探讨
戴国华1,赵强2,余骏华1
(1.中国电信股份有限公司广州研究院,广东 广州 510630; 2.中国电信集团公司,北京 100032)

【摘

要】

介绍了SVLTE终端,对SVLTE终端在使用中可能遇到的问题进行了分析,包括射频干扰、SAR、国际漫游选网、 时钟等方面,并给出了解决方案建议。 LTE CDMA SVLTE SAR 国际漫游
中图分类号:TN929.53 文献标识码:A 文章编号:1006-1010(2014)-07-0031-05

【关键词】

1 概述
CDMA运营商在向LTE演进的过程中,可采用 不同的方案解决语音连续性问题,如1xCSFB/e1xCSFB、Dual Rx Dual Tx(SVLTE)、Dual Rx、 SRVCC/VoLTE等,相关语音方案的商用情况见表1。
表1 主流 CDMA 运营商的 LTE 终端形态商用情况
Dual Rx Dual Dual Rx Tx(SVLTE) (SRLTE) Verizon Sprint LG U+ KDDI MetroPCS √ √ √ √ √ √ √ √ 1xCSFB/ e1xCSFB 基于IMS的 VoLTE 演进方向, 2014年商用 演进方向 √ 演进方向,正 在开展试验 √

收系统消息和寻呼消息,进行位置更新,支持LTE数 据业务和CDMA2000 1X语音/短信业务的并发,终端 芯片实现方案见图1。作为主流语音解决方案的SVLTE 终端商用较为成熟,是CDMA运营商向LTE演进过渡 中的主要选择,然而由于SVLTE终端的CDMA2000 1X语音和LTE数据并发,在射频干扰、SAR、选网、 时钟等方面,有很多技术问题需要解决。

天线开关 LTE/DO LTE/DO 射频芯片1: 电源管理芯片 Rx/Tx 单LTE/CDMA Modem 蓝牙/W i- Fi UICC 内存封装芯片 (RAM +Flash (R +Flash) 射频芯片2: 1X Rx/Tx 电源管理芯片

SVLTE终端作为双待双通的CDMA/LTE多模 终端,采用不需要网络侧改造且支持语音和数据并 发的Dual Rx Dual Tx方案,可以分别注册到LTE和 CDMA2000 1X网络,同一时间支持在两个网络上接
图1 SVLTE 终端单 Modem 芯片解决方案

2 SVLTE 终端关键问题分析
2.1 射频干扰问题
SVLTE终端支持不同制式的频段,总数可高达 10个,同时面临着2G、3G、LTE、Wi-Fi、GPS、蓝

收稿日期:2014-04-03 责任编辑:左永君 zuoyongjun@mbcom.cn

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牙、NFC等多种制式业务并发的复杂情况,终端有可 能遇到射频干扰或干扰加剧的问题。 在SVLTE终端业务并发情况下,不同业务并发的 发射信号可能对接收信号产生同/邻频、谐波以及互调 干扰。表2以LTE部署在2.1GHz和2.6GHz、CDMA部 署在800MHz频段为例,探讨LTE部署在不同频段的信 号干扰问题。 从表2中可以看出,当选择2.6GHz频段部署 LTE时,终端LTE(2.6GHz)发射信号与CDMA (800MHz)发射信号的互调产物落在CDMA接收频 段,对CDMA信号接收造成干扰。同时,LTE发射信 号与Wi-Fi(2.4GHz)发射信号产生的互调产物落在 LTE接收频段,影响LTE信号接收。

试配置和测试数据。
表3
天线 1

多发射 LTE 终端 SAR 评估终端天线配置
天线用途 收发模式 CDMA BC0/LTE BAND 13

1X/EV-DO收发和LTE 接收分集 LTE收发和1X/EV-DO 接收分集

2

CDMA BC0/LTE BAND 13

表4

多发射 LTE 终端 SAR 评估终端关键参数
数值 CDMA BC0:824—849;LTE BAND 13:777—787 CDMA BC0:869—894;LTE BAND 13:746—756 CDMA BC0:24.50;LTE BAND 13: 22.81 CDMA:QPSK;LTE:QPSK,16QAM (上行) 5,10

终端参数 发射频率/MHz 接收频率/MHz 最大发射功率/dBm 调制方式 LTE支持带宽/MHz

2.2 SAR问题
业界通过测量终端SAR(比吸收率)可以客观、 准确地评估终端工作时对人体的影响。SAR值的定义 为单位时间内,单位质量人体组织液所吸收的电磁波 能量,单位为W/kg。工信部对终端SAR测试的入网要 求为:任意10g生物组织、任意连续6min平均SAR值不 得超过2.0W/kg [1,2] ;美国联邦通讯委员会FCC对终端 SAR测试的入网要求为:任意1g生物组织、任意连续 30min平均SAR值不得超1.6W/kg [3,4] 。目前国内仅对终 端单发射机靠近头部使用时的SAR值进行强制入网测 试,而对如SVLTE终端等多发射机的LTE终端SAR值 的评估方法仍在制定中。 目前CDMA2000 1X和LTE单独工作且发射机达 到最大发射功率时,可以满足SAR要求;但是对于 SVLTE终端,当CDMA2000 1X和LTE同时工作且发射 机达到最大发射功率时,终端SAR值可能会超标。表 3—5给出了对多发射LTE终端SAR进行评估的一些测

表5

SAR 峰值求和、体积扫描结果( W·kg -1)

(靠近头部和身体部位进行CDMA2000 1X语音和LTE数据 业务)
手机放置位置 左手侧,紧贴脸颊 左手侧,倾斜15° 右手侧,紧贴脸颊 右手侧,倾斜15° 屏幕朝模型 手机背部朝模型 手机左侧朝模型 手机右侧朝模型 手机底部朝模型 SAR峰值求和 1g平均 1.176 0.928 1.078 0.651 1.561 2.069 0.899 1.125 0.153 6 10g平均 0.833 0.558 0.785 0.513 1.142 1.441 0.624 0.765 0.099 85 体积扫描 1g平均 0.813 0.828 1.91 10g平均 0.617 0.631 1.41 -

表2

LTE 采用 2.1GHz 及 2.6GHz 频段时对接收信号的干扰分析
2.1G(LTE)+800M(CDMA) +2.4G(Wi-Fi)+1.5G(GPS) 2.6G(LTE)+800M(CDMA) +2.4G(Wi-Fi)+1.5G(GPS) 2.6G+2.4G 2.6G+1.5G × × × √ √ × × × × ×

由数据可知,LTE终端在 CDMA2000 1X语音和LTE数 据并发状态下,1g组织内的峰 值平均SAR值超过了FCC标准 限值1.6W/kg的要求;10g组织 内的峰值平均SAR值虽然距离 2.0W/kg的标准有0.6W/kg的 余量,但仍需要考虑以下场景

2.1G+800M 2.1G+2.4G 2.1G+1.5G 2.6G+800M 同/邻频干扰 谐波 干扰 互调 干扰 二次谐波 三次谐波 三阶互调 五阶互调 × × × × × × × × × × × × × × × × × × √ √

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SAR超标的可能性: (1)当终端作为个人热点使用时,存在CDMA1X、 LTE和Wi-Fi并发使用的情况,Wi-Fi单独工作的SAR 值根据终端所处位置不同在0.05~0.15W/kg之间,三 个发射机并发时SAR值会增加; (2)当终端工作在高频时辐射能量不均,较易 出现辐射热点集中,因此如果终端工作在2.1GHz、 2.6GHz等高频段,SAR值也会增加。 由于存在多个发射机并发,SVLTE终端发射机同 时工作时SAR值会高出很多。通过对国外已上市的多 款SVLTE终端进行试验,发现使用传统的在手机PCB 底板上贴吸波材料或者改善天线设计加以优化的方法 (例如改变天线形式、走线,采用平衡天线设计或者 平面倒F天线等),仍难以克服多发射机并发时SAR超 标的问题。

表6
运营商所 在区域

不同区域主要运营商 LTE 数据漫游开通情况
LTE漫游开通情况 日本NTT DoCoMo计划2014Q1—Q2提供到8个国 家/地区的LTE漫游; 韩国SK Telecom已开通到菲律宾Globe Telecom、 香港CSL、新加坡SingTel的LTE漫游; 韩国KT已开通到新加坡M1、香港CMHK、香港 HGC、香港SmarTone的LTE漫游; 香港CMHK已开通到韩国KT、新加坡M1、菲律宾 Globe Telecom的LTE漫游; 香港CSL已开通到韩国SK Telecom、澳大利亚电信 Telstra的LTE漫游。 美国AT&T计划在2014Q1提供到15个国家/地区的

亚太

北美

LTE漫游; 美国Verizon的计划在制订中。 Vodafone计划在2014年夏季提供到18个国家/地区 的LTE漫游(若完成,将为当前全球最大的LTE漫 游区域数量); Orange计划在2014年提供欧洲自有10个国家/地区 网络和欧洲以外部分重点区域的LTE漫游; EE计划在2014年夏季提供到7个国家的LTE漫游。

2.3 SVLTE终端测试复杂度问题
SVLTE终端相比其他CDMA/LTE多模终端,需额 外考虑以下并发测试: (1)双发射机SAR测试; (2)LTE和CDMA2000 1X并发测试; 1)LTE和CDMA2000 1X并发功能测试 ◆LTE数据业务和1X语音功能并发测试 ◆LTE数据业务和1X短信功能并发测试 2)LTE和CDMA2000 1X并发性能测试 ◆LTE数据业务下,1X射频性能测试 ◆LTE数据业务下,1X语音性能测试 ◆1X语音业务下,LTE射频性能测试 ◆1X语音业务下,LTE数据性能测试 (3)LTE与eHRPD互操作时和CDMA2000 1X并 发测试(终端需支持EV-DO和1X并发)。 由上可见,SVLTE终端所需的测试例会出现倍增 的情况,测试场景设计也会较复杂,将会导致整个终 端测试周期更长、难度更高。

欧洲

SVLTE终端,在考虑LTE漫游时,主要存在以下 几个问题: (1)选网流程复杂 SVLTE终端同时接入CDMA2000 1X和LTE网 络,而3GPP2和3GPP的选网机制及文件不一样,终 端需要利用EPLMN、VPLMN等文件搜索LTE网络, 利用最近使用的扩展首选漫游列表EPRL(Extended Preferred Roaming List)/首选漫游列表PRL等文件搜 索CDMA2000 1X网络。 (2)LTE漫游网络环境不一,语音数据解决方案 复杂 如表7所示,很多漫游区域存在多种漫游语音方 案,漫游至CDMA运营商的LTE网络时,终端需保持 SVLTE形态,分别接入漫游地的CDMA2000 1X和LTE 网络;漫游至GSM/WCDMA运营商的LTE网络时,终 端需要以CSFB形态接入LTE网络,此时终端已不是双 待双通,而只是单待单通驻留在LTE网络,通过CSFB 提供语音服务。

2.4 国际漫游问题
随着LTE商用网络部署的增多,LTE漫游也成为 业界发展趋势,从2012年下半年起,国际上已经出现 LTE漫游案例,详见表6。

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表7

部分漫游区语音方案
GSM/WCDMA运营商 的LTE网络

tivity)、接收机阻塞(Receiver Blocking)、接收机 互调(Receiver Intermodulation)等指标 。 根据理论分析,终端的SAR值会随发射功率的降 低而呈现一定的线性下降,如此则可以通过控制最大 发射功率解决SVLTE终端并发时SAR超标的问题。实

CDMA运营商的LTE网络 Veriozn、Sprint,支持 SVLTE语音; Sprint支持1xCSFB/ e1xCSFB语音(如果 SVLTE终端接入,因为已 经注册CDMA2000 1X, 终端上报的E-UTRAN 能力中应不支持1xCSFB/ e1xCSFB能力)

美国

AT&T,支持CSFB语音

际中可采用最大功率回退方案来控制最大发射功率, 对SVLTE终端采用如下的发射功率要求: (1)当CDMA2000 1X发射机的发射功率大于某 一门限值时,允许LTE发射机的最大发射功率回退; (2)当CDMA2000 1X发射机的发射功率小于某 一门限值时,禁止LTE发射机的最大发射功率回退。 降低LTE的发射机功率会影响小区覆盖和LTE数 据性能,具体的回退门限值需测试评估确定,而且不 同的工作频段下门限值也会有差异。 在引入SVLTE终端的初期可设计完备的测试用 例,经过一段时间测试后,选择性地缩减测试例,重 点关注问题相对较多的测试场景,利于更快地推动 SVLTE终端的成熟商用。 LTE漫游时,语音建议选择通过CSFB回落GSM/ WCDMA,数据建议接入顺序为LTE>WCDMA> GSM,同时终端建议具备根据所在国家或区域(即 PLMN有变化)实现SVLTE方案和CSFB方案自适应并 上报网络相应配置的能力。 如果选择网络自动同步时钟,鉴于CDMA网络更 成熟,SVLTE终端应优先使用CDMA网络下发的时间 参数同步本地时钟。

日本

K D D I , 支 持 1 x C S F B / NTT DoCoMo,支持 e1xCSFB语音 CSFB语音 SKT(同时运营CDMA L G U + , 支 持 S V L T E 和 和WCDMA,原CDMA VoLTE语音 频段逐渐用于LTE), 支持CSFB和VoLTE语音 Orange、Vodafone、 T-mobile等,支持 CSFB语音

韩国

欧洲、大洋 洲等区域

-

2.5 时钟问题
SVLTE终端同时接入CDMA2000 1X和LTE网 络时,可能会接收到来自两个网络的时间参数,包 括CDMA网络在同步信道中下发的相关时间参数: “LMT_OFF”时区参数,“LP_SEC”系统可调整 时间参数,“SYSTEM_TIME”GPS时间参数;以 及LTE网络在EMM Information消息中下发的时间参 数,或在SIB16中广播的systemTimeInfoUTC信息(属 于3GPP Release11的新功能,需网络和终端同时支 持)。

4 结束语 3 SVLTE 终端相关问题解决方案建议
由于业务并发带来的终端发射信号对接收信号 的干扰问题无法从技术上彻底消除,如果频段可选的 话,CDMA运营商部署LTE FDD网络应尽量选择非干 扰频段。如果部署在产生互扰的频段,需提高终端射 频性能,抑制互扰影响,主要从2个方面考虑:一是降 低终端最大发射功率,减少带外杂散;二是增强终端 硬件性能,提升终端接收机灵敏度(Receiver Sensi目前SVLTE终端上述问题的相关技术和标准都仍 在更新与完善中,随着更多的商用实践、针对性测试 和基带芯片、射频模块等方面的技术发展,SVLTE终 端将在让用户体验LTE技术的同时,也能保证用户良 好的使用感知。

参考文献:
[1] YD/T 2194.1-2010. 移动电话电磁照射符合性要求

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(300MHz至3GHz)[S]. 2010. [2] YD/T 1644.1-2007. 手持和身体佩戴使用的无线通信 设备对人体的电磁照射——人体模型、仪器和规程第 1部分:靠近耳边使用的手持式无线通信设备的SAR 评估规程(频率范围300MHz—3GHz)[S]. 2007. [3] KDB 941225 D05. SAR Test Considerations for LTE Handsets and Data Modems[S]. 2012. [4] KDB 648474 D01. SAR Handsets Multi Xmiter and Ant: SAR Evalution Considerations for Handsets with Multiple Transmitters and Antennas[S]. 2012. [5] 3GPP2 C.S0016-D v2.0. Over-the-Air Service Provisioning of Mobile Stations in Spread Spectrum Standards[S]. 2009.★

黑龙江通管局实施“156”计划
按照工信部3月21日召开的“宽带中国”2014 专项行动动员部署电视电话会议要求,黑龙江省通 信管理局明确落实步骤,力求通过实施“156”计 划、抓好“两大项目”,实现加快“宽带中国”战 略实施的目标,为黑龙江省经济社会发展再添网络 羽翼。 “156”计划中的“1”指的是发布“宽带龙 江”战略,加强顶层设计;“5”指的是重点做好 强化宽带建设推进办公室职能、做好共建共享和两 个强制标准执行、开展网络测速、统筹4G网络建 设、推进宽带示范城市建设5个方面工作;“6”指 的是积极探索解决制约“宽带黑龙江”的基础建

作者简介
戴国华:硕士毕业于华南理工大学, 现就职于中国电信股份有限公司广州 研究院,主要研究方向为移动通信行 业应用开发、终端新技术研究等。

设、专网宽带建设、驻地网实验业务、宽带普及、 农村普遍服务、市场竞争等6个问题。 “两大项目”指的是中俄信息枢纽建设项目 和现代信息服务业项目。黑龙江通管局以“科学规 划、分步实施、务实推进”的工作思路,落实哈尔 滨市区域性国际通信业务出入口局等相关项目建 设,支撑黑龙江省沿边开发开放要求,最终促进黑 龙江省与俄罗斯及欧洲的文化交流和经贸合作。在 推进现代信息服务业方面,加快大企业数据中心建

赵强:硕士毕业于北京邮电大学,现 就职于中国电信集团公司政企客户事 业部,主要研究方向为移动终端信息 化应用开发等。

设,加强与全国著名的互联网企业合作,推动信息 服务产业和传统产业的深度融合;进一步提升公共 服务管理、重点发展领域的信息化应用水平,重点 抓好信息技术在农业种植、石油化工、矿业采掘、 装备制造、森林工业等行业的应用。 2014年,黑龙江通管局把推进“宽带中

余骏华:硕士,现就职于中国电信股 份有限公司广州研究院,主要从事终 端新技术研究、终端标准研究等相关 工作。

国”2014专项行动和4G网络建设作为工作重头戏, 全年计划新增FTTH覆盖家庭超过100万户,新增TDLTE基站1万个;新增固定宽带接入互联网用户超过 50万户,发展TD-LTE用户100万户;使用8M及以上 宽带接入产品的用户占比超过35%。(中国信息产 业网)

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