TD-SCDMA獨立組網(wǎng)頻率配置策略

摘要　TD-SCDMA規(guī)模網(wǎng)絡應用技術測試結果已經(jīng)證明了其大規(guī)模獨立組網(wǎng)能力。通過大規(guī)模同頻與異頻組網(wǎng)測試比較，針對TD-SCDMA系統(tǒng)技術特點和設備現(xiàn)實情況，本文提出了TD-SCDMA獨立組網(wǎng)頻率配置策略，包括頻率配置演進策略、室內(nèi)外頻率配置原則及HSDPA頻率占用方式。

1、引言

TD-SCDMA與2G系統(tǒng)相比，不僅體現(xiàn)在數(shù)據(jù)業(yè)務的提供能力上，而且還體現(xiàn)在話音業(yè)務上。TD-SCDMA單用戶話音業(yè)務的成本要比2G系統(tǒng)低廉很多。隨著TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)化的不斷完善，TD-SCDMA已經(jīng)為后續(xù)商用做好了充分的準備。

頻率規(guī)劃是商用無線網(wǎng)絡規(guī)劃基礎，頻率配置方案直接影響到網(wǎng)絡質(zhì)量。合理的頻率配置演進策略，是建設一張高質(zhì)量TD-SCDMA精品網(wǎng)絡的前提。從規(guī)模網(wǎng)絡應用技術測試情況看，1.6MHz同頻組網(wǎng)的網(wǎng)絡質(zhì)量離商用水平仍有較大差距。在現(xiàn)有的設備技術條件下，不建議商用網(wǎng)絡采用1.6MHz同頻組網(wǎng)。如果采用5MHz N頻點組網(wǎng)方式，網(wǎng)絡質(zhì)量得到很大改善，空載網(wǎng)絡各項指標達到商用標準。

當用戶數(shù)量較少時，系統(tǒng)可利用動態(tài)信道分配，把用戶分配在不同的空域、時隙和碼域，從而降低干擾對系統(tǒng)性能的影響。但隨著用戶數(shù)量的增加，DCA降低系統(tǒng)內(nèi)干擾的作用明顯減小。當網(wǎng)絡容量達到系統(tǒng)設計容量的70%以后，系統(tǒng)干擾明顯增加，接通率和掉話率變差。目前系統(tǒng)組網(wǎng)的最大問題在于相鄰小區(qū)間的同頻干擾。在現(xiàn)有技術條件下，進行大規(guī)模的同頻組網(wǎng)存在一定風險，需要對TD-SCDMA組網(wǎng)策略進行分析。

2、異頻網(wǎng)絡

目前TD-SCDMA系統(tǒng)難以解決鄰小區(qū)的同頻干擾，異頻組網(wǎng)能夠有效減少鄰小區(qū)同頻干擾的影響，改善系統(tǒng)性能。但是異頻組網(wǎng)頻譜利用率較低，需要更多的頻率資源。采用15MHz頻段進行異頻組網(wǎng)，可采用圖1所示的頻率規(guī)劃方式。

圖1　異頻組網(wǎng)方式

該方案為單層網(wǎng)絡、異頻組網(wǎng)、低干擾，網(wǎng)絡規(guī)劃相對簡單。每個扇區(qū)最多能配置到S3/3/3，沒有為微蜂窩、室內(nèi)覆蓋預留頻段。需要做好室內(nèi)外、宏蜂窩與微蜂窩之間的網(wǎng)絡優(yōu)化工作。針對上述頻率配置方案的缺陷，可采用10MHz頻段進行宏蜂窩異頻組網(wǎng)，室外基站每個扇區(qū)只能配置到S2/2/2，余下5MHz頻段專用來做微蜂窩補盲、室內(nèi)覆蓋。

3、同頻網(wǎng)絡

同頻網(wǎng)絡按照技術特點可分為單頻點與多頻點（又稱N頻點）兩種。N頻點技術的引入提高了TD-SCDMA組網(wǎng)的靈活性。在N頻點網(wǎng)絡中，公共信道是異頻組網(wǎng)方式，通過選擇合適的主載波，減少同頻干擾對公共信道性能的惡化。業(yè)務信道是同頻組網(wǎng)，提高了業(yè)務信道的頻率利用率。

假設某個運營商只有5MHz頻段，采用N頻點技術之后，公共信道以頻率復用因子為3的方式組網(wǎng)。在室內(nèi)分布系統(tǒng)和微蜂窩建設時，信號源的主頻點選擇一個干擾最小的頻點作為室內(nèi)信號源的主載波。N頻點組網(wǎng)方案參見圖2：

圖2　多載波組網(wǎng)方式

目前TD-SCDMA設備只支持核心頻段，每扇區(qū)最多支持3個載波，引進了N頻點技術之后，使得5MHz頻段組大規(guī)模的商用網(wǎng)絡成為可能。從長遠角度看，5MHz頻帶是相當有限的，需要啟用擴展頻段來滿足未來網(wǎng)絡業(yè)務發(fā)展的需求。

假設某個運營商有15MHz頻段，可以靈活選用多種組網(wǎng)方式。比如用10MHz頻段進行宏蜂窩同頻組網(wǎng)，利用余下5MHz頻段專做微蜂窩補盲、室內(nèi)覆蓋。室外基站每個扇區(qū)可以配置到S6/6/6，對于主載波來說，是復用因子為6的異頻組網(wǎng)，導頻干擾少；業(yè)務信道是同頻組網(wǎng)，足可以滿足室外大容量的組網(wǎng)要求。

4、室內(nèi)外頻率規(guī)劃

3G為用戶提供了許多新的業(yè)務，包括可視電話、流媒體、游戲、Java、E-mail、Web等，這些業(yè)務更容易在室內(nèi)應用，而且要求更高的網(wǎng)絡容量和QoS保證。室內(nèi)是移動通信網(wǎng)絡為用戶提供高質(zhì)量、高容量的通信業(yè)務的重要區(qū)域。

室內(nèi)外組網(wǎng)是采用同頻還是異頻的方式，可以從以下三個角度來進行分析。

（1）容量角度。室內(nèi)外采用異頻組網(wǎng)方式，那么2G核心頻段9個頻點就要分成兩個部分，一部分頻點專門用于室內(nèi)覆蓋，另一部分頻點專門用于室外覆蓋。該方案沒有利用室內(nèi)外很好的空間隔離，形成宏蜂窩與局部微蜂窩重復利用同一個頻點的網(wǎng)絡結構，頻率利用率低。

（2）質(zhì)量角度。如果TD-SCDMA采用同頻組網(wǎng)策略，將會帶來室外基站和室內(nèi)覆蓋之間的同頻干擾。從規(guī)模網(wǎng)絡技術應用測試結果看，由于室內(nèi)外基站采用的技術方案不一致，出現(xiàn)了的同步偏移和切換困難等問題，影響了室內(nèi)外通信質(zhì)量。室內(nèi)/室外通過不同的頻率提供了良好的隔離，室內(nèi)外信號的干擾很小。對于TD-SCDMA來說，異頻間接力切換比同頻間接力切換，性能更加優(yōu)越，所以從網(wǎng)絡質(zhì)量角度，應優(yōu)先采用異頻組網(wǎng)。

（3）成本角度。室內(nèi)覆蓋會用到很多的直放站，直放站離不開施主基站。如果室內(nèi)外覆蓋是同頻組網(wǎng)，那么室內(nèi)信號源可以就近選取。在室內(nèi)外異頻組網(wǎng)的網(wǎng)絡中，室內(nèi)外的頻點是不同的，不能采用同頻直放站，而只能采用移頻直放站，室內(nèi)分布信號源成本會有所提高。

在TD-SCDMA中，由于異頻組網(wǎng)質(zhì)量明顯優(yōu)于同頻組網(wǎng)，TD-SCDMA比其他任何一種3G網(wǎng)絡更加適合使用室內(nèi)外異頻組網(wǎng)方式。在網(wǎng)絡頻點不緊張的情況下，應專門為室內(nèi)分布系統(tǒng)預留頻點，使得室內(nèi)外網(wǎng)絡分層清晰、網(wǎng)絡設計簡單，保證了網(wǎng)絡質(zhì)量。

5、TD-SCDMA HSDPA建網(wǎng)策略

HSDPA技術是TD-SCDMA的增強型無線技術，為TD-SCDMA向更高數(shù)據(jù)傳輸速率和更高容量提供了一條平穩(wěn)演進的途徑。HSDPA網(wǎng)絡建設有兩種方案：HSDPA與TD-SCDMA共小區(qū)直接建網(wǎng)，HSDPA與TD-SCDMA使用不同的小區(qū)分層建網(wǎng)。

HSDPA與TD-SCDMA異小區(qū)分層組網(wǎng)有以下優(yōu)勢。HSDPA網(wǎng)絡與TD-SCDMA網(wǎng)絡互不影響，避免了復雜的碼資源、功率資源規(guī)劃。充分發(fā)揮各自的長處，實現(xiàn)無線資源的最佳使用。但也帶來了如下問題：HSDPA需要單獨組網(wǎng)，網(wǎng)絡建設成本高。在網(wǎng)絡建設初期，用戶數(shù)量有限，TD-SCDMA與HSDPA各自占用一個小區(qū)，共享程度低，網(wǎng)絡整體效能下降。為了支持CS和HSDPA并發(fā)業(yè)務，需要支持多載頻的終端，并且要支持多小區(qū)駐留，終端設備復雜性增加。

HSDPA與TD-SCDMA共小區(qū)分異載頻和共載頻兩種方式。共小區(qū)有如下優(yōu)點：TD-SCDMA支持的CS、PS業(yè)務與HSDPA支持的高速數(shù)據(jù)業(yè)務共享頻率及功率，可做到資源利用最大化。業(yè)務選擇靈活，可以避免因為小區(qū)不同帶來的UE小區(qū)選擇、駐留等問題。升級快速方便，節(jié)省投資。引入HSDPA與TD-SCDMA共小區(qū)方案，需要對TD-SCDMA與HSDPA各自的業(yè)務進行合適的功率分配，無線資源管理策略變得復雜。

TD-SCDMA HSDPA采用異載頻有以下優(yōu)點：避免在同一載波上話音業(yè)務和HS-DSCH承載的數(shù)據(jù)業(yè)務不同QoS的問題；極大地簡化了TD-SCDMA HSDPA無線資源管理和移動性管理。但是帶來以下問題：不支持不同載波間的負載均衡；終端需要在兩個載波上同時工作，或者在PS域引入VoIP之后，才可以支持CS和HSDPA并發(fā)業(yè)務；N頻點網(wǎng)絡要求不同載波間的時隙轉(zhuǎn)換點是一致的；如果不采用N頻點技術，同扇區(qū)不同頻點時隙轉(zhuǎn)換點不一致，仍然會引起系統(tǒng)內(nèi)干擾，基站由于接收機阻塞而無法工作。為了避免交叉時隙干擾的出現(xiàn)，必須統(tǒng)一同一小區(qū)內(nèi)多個頻點的時隙配置。由于數(shù)據(jù)業(yè)務為主的HSDPA頻點與話音為主的其他頻點存在上下行容量的不平衡，勢必造成HSDPA上行時隙或者話音下行時隙的資源浪費。

綜上所述，從TD-SCDMA長遠發(fā)展的角度，網(wǎng)絡設備需要支持共小區(qū)共載頻方式，這樣可以簡化終端設計，提高網(wǎng)絡利用率。

6、頻率配置演進策略

TD-SCDMA系統(tǒng)容量配置策略不同，頻率規(guī)劃方法也不同。在網(wǎng)絡發(fā)展初期，用戶較少，異頻組網(wǎng)可以滿足系統(tǒng)需要。隨著網(wǎng)絡用戶增加，系統(tǒng)容量需求提高，核心頻段的9個頻點不能滿足未來業(yè)務發(fā)展的需求。網(wǎng)絡擴容時一方面利用擴展頻段的頻率資源進行異頻組網(wǎng)，同時開始考慮異頻組網(wǎng)向同頻組網(wǎng)演進。TD-SCDMA的頻率規(guī)劃應該分階段、分步驟地實施。

第一階段，在TD-SCDMA技術商用初期，采用異頻組網(wǎng)，最大程度地降低小區(qū)間干擾，保證網(wǎng)絡質(zhì)量。

第二階段，隨著用戶數(shù)劇增，出現(xiàn)網(wǎng)絡擴容出現(xiàn)瓶頸時，網(wǎng)絡擴容方法有以下兩種。

（1）啟用可擴展頻段。在原有網(wǎng)絡基礎上，簡單地增加一層由新可用載頻構建的具有相同頻率復用簇的蜂窩網(wǎng)，維持異頻組網(wǎng)方式。這種方法的優(yōu)點在于不需要對已用頻點進行調(diào)整，擴容簡單、方便，小區(qū)間干擾仍能維持在最低程度。這種方法的缺點體現(xiàn)在：網(wǎng)絡頻點數(shù)量會成倍增長，頻譜利用率不高；現(xiàn)有商業(yè)終端只支持核心頻段，使用可擴展頻段需要更換終端；現(xiàn)有TD-SCDMA基站只支持核心頻段，使用可擴展頻段需要升級，更換基站硬件。

（2）在核心頻段進行同頻與異頻的聯(lián)合組網(wǎng)。這種方法與異頻組網(wǎng)相比所需頻點資源大幅降低；不需要更升級舊版本基站和終端；在高話務需求地區(qū)，提高頻率復用，逐步過渡到同頻組網(wǎng)。這種方法的缺點體現(xiàn)在：同頻復用區(qū)域間干擾較大；在擴容過程中，網(wǎng)絡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，影響網(wǎng)絡性能。

第三階段，隨著TD-SCDMA技術發(fā)展成熟，小區(qū)間聯(lián)合檢測等技術可以進一步降低小區(qū)間干擾，最終發(fā)展到采用同頻組網(wǎng)方式。其優(yōu)點是利用原有頻點資源，系統(tǒng)容量即可大幅上升；其缺點是復用距離降低，干擾源增加。

7、結論

根據(jù)同頻與異頻組網(wǎng)測試情況，針對TD-SCDMA設備現(xiàn)有特點，充分考慮了不同階段的建網(wǎng)需求、室內(nèi)分布及HSDPA的需求，提出了一套可以長期演進的頻率配置方案。該頻率演進策略和TD-SCDMA HSDPA建設策略可以簡化網(wǎng)絡設計，提升網(wǎng)絡質(zhì)量，使TD-SCDMA系統(tǒng)得到平穩(wěn)、長遠的發(fā)展。