TD-HSDPA網(wǎng)絡規(guī)劃及組網(wǎng)策略

TD-HSDPA由于采用了高階調制16QAM、HARQ和快速調度等算法，在實測中表現(xiàn)出較高的頻率利用率和碼字利用率，并且在很多方面擁有優(yōu)良的性能。但是，TD-HSDPA仍然存在一些問題，需要我們進一步深化對其性能以及規(guī)劃優(yōu)化方面的研究。

HSDPA是TD-SCDMA、WCDMA在3GPPR5中引進的增強型技術。隨著TD-SCDMA技術的成熟,向HSDPA、HSUPA演進成為TD-SCDMA的發(fā)展方向。特別是在網(wǎng)絡建設初期，TD-HSDPA技術還不成熟的時候，中國移動就提出了高標準、高起點建設TD-SCDMA試驗網(wǎng)絡的策略，并對設備及終端廠家制定了詳細的技術規(guī)范。在業(yè)界的共同努力下，今年10個TD-SCDMA城市已經(jīng)完成HSDPA升級。

引入HSDPA的效果

首先，引入HSDPA可以明顯地提高峰值傳輸速率，1.6Mbit/s的帶寬上支持的下行峰值速率可以達到2.8Mbit/s，如果結合多載波和N頻點技術，理論上多載波下行峰值速率可以達到n×2.8Mbit/s,它主要采用了以下關鍵技術來實現(xiàn)承載更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

1.AMC（自適應調制編碼）

AMC技術的基本原理是根據(jù)信道的情況來確定合適的調制編碼方式，以最大限度地發(fā)送數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)最高的傳輸速率。同時，根據(jù)用戶信道質量的反饋，動態(tài)地調整調制編碼方案，從而獲得較高的傳輸速率和頻譜利用率�；�于AMC技術，當用戶處于有利的通信環(huán)境時，可以采用高階調制和高速率的信道編碼方式，從而得到較高的數(shù)據(jù)速率;當用戶處于不利的信道環(huán)境時，可以選擇低階調制方式和低速率的信道編碼方案，以保證通信質量。AMC意味著“更多選擇、更高效率”。

2.HARQ（混合自動重傳請求）

HARQ自動根據(jù)瞬時信道條件，靈活調整有效編碼速率，還可以補償因采用鏈路適配所帶來的誤碼。HARQ技術把前饋糾錯(FEC)和ARQ方法結合在一起，保存以前嘗試失敗中的信息用于未來解碼中。它是一種暗示鏈路適配技術。AMC采用明示的C/I或類似措施，設置調制和編碼格式，而HARQ則采用鏈路層確認制定重傳決策。從另一個角度講，AMC提供了粗數(shù)據(jù)速率選擇，而HARQ則根據(jù)信道條件提供數(shù)據(jù)速率微調功能。HARQ意味著“糾錯能力更強，效率更高”（如圖1所示）。

圖1  HARQ的特點

3.快速調度

快速調度控制著共享資源的分配，對于每一個發(fā)送時隙，它決定了被服務的用戶。因此，它在很大程度上決定了系統(tǒng)的性能。調度主要是基于信道條件進行的，同時還要考慮等待發(fā)送的數(shù)據(jù)量以及業(yè)務的優(yōu)先等級等情況，充分發(fā)揮了AMC和HARQ的能力�？焖僬{度意味著“平衡網(wǎng)絡效率與公平”。

TD-HSDPA在NodeB中采用了一個新的媒體接入控制子層（MAC-hs）來控制高速數(shù)據(jù)傳輸，同時還定義了幾種新的傳輸信道和物理信道（如圖2所示），包括下行HS-PDSCH、下行HS-SCCH和上行HS-SICH等。HS-SCCH用于下行控制信息的傳輸，主要是對終端分配資源的指示。NodeB可能傳送多個HS-SCCH信道的信息給不同組的終端，如果HS-SCCH沒有被確定，終端要監(jiān)聽最多4個HS-SCCH信道的信息。如果HS-SCCH被確定，終端只監(jiān)聽一個HS-SCCH信道的信息。HS-DPCCH主要用于上行控制信息的傳輸，主要承載H-ARQ的ACK/NACK信息、信道質量信息等。

圖 2 HSDPA新增的物理信道

HSDPA的高系統(tǒng)容量和吞吐率的提高，主要在于以下2個方面。

(1）衰落信道快速調度增益、AMC增益、HARQ合并增益。

(2）多用戶充分共享資源可以提高資源使用率。

經(jīng)過系統(tǒng)仿真表明：在宏小區(qū)環(huán)境可提高70％系統(tǒng)吞吐率；微小區(qū)提高200％，并且減少傳輸時延，提高傳輸效率。在R4中由RNC控制完成RLC數(shù)據(jù)重傳，涉及RLC信令和Iub傳輸，時延大。而在HSDPA中NodeB通過快速調度減小處理時延，并且HARQ可以有效地減少重傳次數(shù)。

HSDPA對網(wǎng)絡規(guī)劃的影響

采用HSDPA和R4混合載頻組網(wǎng)時需要在無線網(wǎng)絡規(guī)劃中充分考慮HSDPA的引入對原有R4網(wǎng)絡的影響。無線網(wǎng)絡規(guī)劃涵蓋了覆蓋規(guī)劃、容量規(guī)劃、無線資源規(guī)劃等多個方面的內容，覆蓋規(guī)劃和容量規(guī)劃是其核心內容，以下將主要分析HSDPA引入對R4無線網(wǎng)絡的覆蓋及容量兩方面的影響。

1.對覆蓋的影響

(1）公共信道對覆蓋規(guī)劃的影響

HSDPA引入后在原有R4系統(tǒng)上新增了5個物理信道，HS-SCCH、HS-SICH、伴隨DPCH信道的解調門限均低于CS64kbit/s。因此，HSDPA引入后，為了更有效地利用系統(tǒng)資源，一般將公共信道與R4共時隙設置，將HS-PDSCH信道和R4分設在不同的時隙上。

R4系統(tǒng)的規(guī)劃是以解調門限要求最高的CS64kbit/s業(yè)務為參考的，HS-SCCH、HS-SICH、上行伴隨DPCH信道的解調門限均低于CS64kbit/s，所以在保證CS64kbit/s業(yè)務覆蓋的情況下，HS-SCCH、HS-SICH、上下行伴隨DPCH信道均能夠達到良好的覆蓋，新增公共信道對原有覆蓋規(guī)劃沒有影響。

(2）業(yè)務信道對覆蓋規(guī)劃影響

在保證CS64kbit/s連續(xù)覆蓋條件下，普通市區(qū)三時隙HSDPA邊緣覆蓋速率達到256kbit/s，可以有3種信道配置方式。

第一，HSDPA和R4同頻同時隙。在這種配置方式中不采用同一小區(qū)同頻同時隙的方法，在R4中同頻同時隙鄰區(qū)的R4業(yè)務，覆蓋半徑有10%概率會縮小30～40%。

我們可以采取如下策略。

首先，降低HSDPA載波的發(fā)送功率至少6dB，對應的HSDPA小區(qū)吞吐率和邊緣覆蓋速率降低20～30%。

其次，利用RRM算法，降低周圍R4小區(qū)中與HSDPA同頻的載波中對應時隙的接入優(yōu)先級。

第三，HSDPA和R4不共時隙。

采用這種策略時，二者在不同的時隙上，不存在相互干擾，不會對容量和覆蓋造成任何影響。

第四，HSDPA和R4異頻共時隙。

采用該策略時載波間隔離度ACIR為32.6dB，HSDPA對R4的覆蓋基本不造成影響。

對于R4網(wǎng)絡，不同場景下連續(xù)覆蓋業(yè)務要求不同，業(yè)務信道覆蓋一般要求在小區(qū)邊緣處滿足不低于某一指定速率承載業(yè)務的覆蓋要求。對于HSDPA，由于采用了AMC技術，可實現(xiàn)HSDPA的無縫覆蓋，不同覆蓋電平和鄰區(qū)干擾的位置會有不同的覆蓋速率，所以HSDPA更多關注小區(qū)邊緣處的連續(xù)覆蓋數(shù)據(jù)速率。室外環(huán)境3:3時隙配置下，采用1.4Mbit/s終端等級，普通市區(qū)HSDPA256kbit/s邊緣速率的覆蓋半徑和R4CS64kbit/s業(yè)務覆蓋半徑基本相當，該速率基本可滿足一般室外宏蜂窩場景網(wǎng)絡需求。

2.對容量的影響

采用混合組網(wǎng)方式，HSDPA和R4分配在不同的時隙或者載波上，HSDPA對原系統(tǒng)容量的影響主要體現(xiàn)在碼道數(shù)目變化上，對規(guī)劃的影響較低。在進行無線網(wǎng)絡規(guī)劃時，首先需要確定HSDPA網(wǎng)絡和R4網(wǎng)絡的業(yè)務部署策略，制定網(wǎng)絡發(fā)展目標。鑒于HSDPA承載的頻譜效率較高，HSDPA引入后可以將大部分PS數(shù)據(jù)業(yè)務遷移到HSDPA上承載，從而提升系統(tǒng)容量。新的業(yè)務承載確定后，再基于新的業(yè)務模型以及話務模型，確定網(wǎng)絡無線資源配置。

TD-HSDPA的組網(wǎng)策略建議

一般會有兩種組網(wǎng)方式，一種是HSDPA單獨組網(wǎng)，另一種是與R4混合組網(wǎng)。對于前一種而言,其好處是HSDPA和R4獨立規(guī)劃，不需要考慮其對R4容量的影響，網(wǎng)絡規(guī)劃簡單；其缺點是HSDPA和R4需要不同的頻點，對頻率資源要求較高。終端很難同時支持并發(fā)的傳統(tǒng)業(yè)務和HSDPA業(yè)務，如果有需要，終端要支持在兩個頻段上進行收發(fā)。這樣對設備和終端要求高，要求獨立頻段，成本高。因此在本次網(wǎng)絡建設過程中沒采取這種方式。

另外一種是與R4的混合組網(wǎng)，HSDPA和R4共享頻段，R4和HSDPA業(yè)務可以分配在同一頻段的不同頻點上，也可以在某一頻點上，同時支持HSDPA業(yè)務和R4業(yè)務。如果HSDPA與R4共載頻的話，就要充分考慮到HSDPA對R4帶來的干擾。TD-SCDMA是TDD系統(tǒng)，上下行時隙又可以靈活調整，交叉時隙干擾是影響其服務質量與資源利用率的重要因素。因此相同時隙比例設置的小區(qū)要盡量成片，交界線要避免穿過業(yè)務密集區(qū)域，與街道交叉的角度盡可能大一些。對上下行時隙比例配置不一致的邊緣小區(qū)需要采用消除交叉時隙干擾的措施，如閉鎖時隙、DCA調整或其他優(yōu)化算法。有效規(guī)避交叉時隙干擾有利于保證良好的服務質量，提升運營商的品牌形象。筆者建議混合載波組網(wǎng)采用獨立時隙配置，為了避免下行對上行的交叉時隙干擾，在同一地區(qū)，要求所有的小區(qū)具有相同的時隙配置，方便支持HSDPA和R4的并發(fā)組合業(yè)務�，F(xiàn)有R4網(wǎng)絡軟件升級，成本低，是目前主要實現(xiàn)的方案。

此外，根據(jù)由于業(yè)務需求的差異，在不同的網(wǎng)絡建設階段、不同場景、不同特征區(qū)域TD-HSDPA應該采用差異化的部署策略。

1.TD-HSDPA室內覆蓋方案

室內覆蓋是TD-HSDPA需要重點解決的問題，畢竟大部分的高速數(shù)據(jù)業(yè)務是在室內環(huán)境中發(fā)生的，TD-SCDMA具有豐富的頻率資源，為降低干擾，HSDPA的室內分布要盡可能采用與室外宏蜂窩不同的頻點。時隙轉折點最好也和室外保持一致，降低交叉覆蓋區(qū)域的掉話率。

(1）室內單小區(qū)場景

在數(shù)據(jù)業(yè)務需求量不大的小型辦公樓，為了保證室內良好覆蓋，可以部署1個基站，通過室內分布式天線覆蓋各個樓層。

在建網(wǎng)初期，TD-SCDMA具有如下特點：投資大，但系統(tǒng)容量比較小，以話音業(yè)務需求為主。因此，考慮到終端能力的限制，筆者建議為HSDPA配置單獨載波，3:3時隙配置。在網(wǎng)絡發(fā)展階段，話音用戶和數(shù)據(jù)用戶數(shù)增大，可以采取HSDPA與R4共載波配置，時隙比例調整為2:4，增加更多載波來滿足容量增長需求。

(2）室內多小區(qū)

對于大型體育場館、機場、車站等大型開闊室內場景，由于用戶數(shù)目密集，用戶話務量高，單小區(qū)很難完全吸收所有的話務量，需要多個小區(qū)覆蓋。室內多小區(qū)場景下，為了降低小區(qū)間干擾，可以采用多天線通道技術。采用相同頻率資源的多個天線覆蓋一個小區(qū)。為了保證HSDPA的速率，最好采用頻率復用系數(shù)為2+的多通道方案。

2.TD-HSDPA室外覆蓋方案

國內在通常情況下把密集市區(qū)與一般市區(qū)都劃為業(yè)務密集區(qū)，這是各運營商的必爭之地，因此，這一區(qū)域需要提供連續(xù)的HSDPA覆蓋。網(wǎng)絡發(fā)展初期，室外熱點覆蓋主要針對商業(yè)密集區(qū)、文化廣場等室外熱點區(qū)域，通常通過1個或者幾個多載波宏基站小區(qū)來覆蓋。

建網(wǎng)初期，網(wǎng)絡部署還是要以保證R4業(yè)務為主。受終端能力的限制，HSDPA業(yè)務可能仍以數(shù)據(jù)卡方式為主，對并發(fā)業(yè)務需求低，市區(qū)環(huán)境下高速數(shù)據(jù)業(yè)務需求比較旺盛，因此運營商可以采用獨立載波方式部署HSDPA以保證較高的系統(tǒng)效率與資源利用率。為保證R4業(yè)務需求，通常建議上下行時隙比例配制為3：3，根據(jù)語音與數(shù)據(jù)容量預測分別確定R4與HSDPA載波數(shù)量。如果上下行業(yè)務比例出現(xiàn)明顯不平衡的現(xiàn)象，可以通過調整上下行時隙比例來滿足不對稱業(yè)務需求。在后續(xù)建設中運營商可根據(jù)業(yè)務增長情況采用增加載波的方式來進行擴容。

網(wǎng)絡發(fā)展中后期，數(shù)據(jù)業(yè)務需求量增大時，用戶會有R4和HSDPA并發(fā)業(yè)務的需求，這時可通過增加載頻數(shù)量來進行擴容。同時，運營商可以考慮提供HSDPA與R4的共用載波以支持并發(fā)業(yè)務，語音業(yè)務和HSDPA資源可在載頻間以及載頻內靈活分配。保留獨立的HSDPA載波來提供優(yōu)質的數(shù)據(jù)服務也是一種很好的選擇。

通過以上分析可以發(fā)現(xiàn)，HSDPA在諸多方面的優(yōu)勢，已經(jīng)成為未來TD-HSDPA網(wǎng)絡建設過程中的重要組成部分。通過今年在上海、廈門、深圳等地進行TD-HSDPA外場測試的結果可以發(fā)現(xiàn)，TD-HSDPA由于采用了高階調制16QAM、HARQ和快速調度等算法，在實測中表現(xiàn)出較高的頻率利用率和碼字利用率，并且在很多方面擁有優(yōu)良的性能。但是，TD-HSDPA仍然存在一些問題，比如HSDPA基站覆蓋、HSDPA業(yè)務的QoS保障功能等方面。這些仍然需要我們進一步深化對HSDPA的性能以及規(guī)劃優(yōu)化方面的研究。