TD-SCDMA獨(dú)立組網(wǎng)頻率配置策略

摘要　TD-SCDMA規(guī)模網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)測(cè)試結(jié)果已經(jīng)證明了其大規(guī)模獨(dú)立組網(wǎng)能力。通過大規(guī)模同頻與異頻組網(wǎng)測(cè)試比較，針對(duì)TD-SCDMA系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)和設(shè)備現(xiàn)實(shí)情況，本文提出了TD-SCDMA獨(dú)立組網(wǎng)頻率配置策略，包括頻率配置演進(jìn)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(wù)的提供能力上，而且還體現(xiàn)在話音業(yè)務(wù)上。TD-SCDMA單用戶話音業(yè)務(wù)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(zhǔn)備。

頻率規(guī)劃是商用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃基礎(chǔ)，頻率配置方案直接影響到網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。合理的頻率配置演進(jìn)策略，是建設(shè)一張高質(zhì)量TD-SCDMA精品網(wǎng)絡(luò)的前提。從規(guī)模網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)測(cè)試情況看，1.6MHz同頻組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量離商用水平仍有較大差距。在現(xiàn)有的設(shè)備技術(shù)條件下，不建議商用網(wǎng)絡(luò)采用1.6MHz同頻組網(wǎng)。如果采用5MHz N頻點(diǎn)組網(wǎng)方式，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量得到很大改善，空載網(wǎng)絡(luò)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到商用標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)用戶數(shù)量較少時(shí)，系統(tǒng)可利用動(dòng)態(tài)信道分配，把用戶分配在不同的空域、時(shí)隙和碼域，從而降低干擾對(duì)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(dāng)網(wǎng)絡(luò)容量達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shù)條件下，進(jìn)行大規(guī)模的同頻組網(wǎng)存在一定風(fēng)險(xiǎn)，需要對(duì)TD-SCDMA組網(wǎng)策略進(jìn)行分析。

2、異頻網(wǎng)絡(luò)

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(jìn)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(luò)、異頻組網(wǎng)、低干擾，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃相對(duì)簡(jiǎn)單。每個(gè)扇區(qū)最多能配置到S3/3/3，沒有為微蜂窩、室內(nèi)覆蓋預(yù)留頻段。需要做好室內(nèi)外、宏蜂窩與微蜂窩之間的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作。針對(duì)上述頻率配置方案的缺陷，可采用10MHz頻段進(jìn)行宏蜂窩異頻組網(wǎng)，室外基站每個(gè)扇區(qū)只能配置到S2/2/2，余下5MHz頻段專用來(lái)做微蜂窩補(bǔ)盲、室內(nèi)覆蓋。

3、同頻網(wǎng)絡(luò)

同頻網(wǎng)絡(luò)按照技術(shù)特點(diǎn)可分為單頻點(diǎn)與多頻點(diǎn)（又稱N頻點(diǎn)）兩種。N頻點(diǎn)技術(shù)的引入提高了TD-SCDMA組網(wǎng)的靈活性。在N頻點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)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(duì)公共信道性能的惡化。業(yè)務(wù)信道是同頻組網(wǎng)，提高了業(yè)務(wù)信道的頻率利用率。

假設(shè)某個(gè)運(yùn)營(yíng)商只有5MHz頻段，采用N頻點(diǎn)技術(shù)之后，公共信道以頻率復(fù)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(shè)時(shí)，信號(hào)源的主頻點(diǎn)選擇一個(gè)干擾最小的頻點(diǎn)作為室內(nèi)信號(hào)源的主載波。N頻點(diǎn)組網(wǎng)方案參見圖2：

圖2　多載波組網(wǎng)方式

目前TD-SCDMA設(shè)備只支持核心頻段，每扇區(qū)最多支持3個(gè)載波，引進(jìn)了N頻點(diǎn)技術(shù)之后，使得5MHz頻段組大規(guī)模的商用網(wǎng)絡(luò)成為可能。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，5MHz頻帶是相當(dāng)有限的，需要啟用擴(kuò)展頻段來(lái)滿足未來(lái)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。

假設(shè)某個(gè)運(yùn)營(yíng)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(jìn)行宏蜂窩同頻組網(wǎng)，利用余下5MHz頻段專做微蜂窩補(bǔ)盲、室內(nèi)覆蓋。室外基站每個(gè)扇區(qū)可以配置到S6/6/6，對(duì)于主載波來(lái)說，是復(fù)用因子為6的異頻組網(wǎng)，導(dǎo)頻干擾少；業(yè)務(wù)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(wù)，包括可視電話、流媒體、游戲、Java、E-mail、Web等，這些業(yè)務(wù)更容易在室內(nèi)應(yīng)用，而且要求更高的網(wǎng)絡(luò)容量和QoS保證。室內(nèi)是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)為用戶提供高質(zhì)量、高容量的通信業(yè)務(wù)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(gè)角度來(lái)進(jìn)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(gè)頻點(diǎn)就要分成兩個(gè)部分，一部分頻點(diǎn)專門用于室內(nèi)覆蓋，另一部分頻點(diǎn)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(fù)利用同一個(gè)頻點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，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(huì)帶來(lái)室外基站和室內(nèi)覆蓋之間的同頻干擾。從規(guī)模網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用測(cè)試結(jié)果看，由于室內(nèi)外基站采用的技術(shù)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(hào)的干擾很小。對(duì)于TD-SCDMA來(lái)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(luò)質(zhì)量角度，應(yīng)優(yōu)先采用異頻組網(wǎng)。

（3）成本角度。室內(nèi)覆蓋會(huì)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(hào)源可以就近選取。在室內(nèi)外異頻組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中，室內(nèi)外的頻點(diǎn)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(hào)源成本會(huì)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(luò)更加適合使用室內(nèi)外異頻組網(wǎng)方式。在網(wǎng)絡(luò)頻點(diǎn)不緊張的情況下，應(yīng)專門為室內(nèi)分布系統(tǒng)預(yù)留頻點(diǎn)，使得室內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)分層清晰、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，保證了網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

5、TD-SCDMA HSDPA建網(wǎng)策略

HSDPA技術(shù)是TD-SCDMA的增強(qiáng)型無(wú)線技術(shù)，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(jìn)的途徑。HSDPA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)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(shì)。HSDPA網(wǎng)絡(luò)與TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)互不影響，避免了復(fù)雜的碼資源、功率資源規(guī)劃。充分發(fā)揮各自的長(zhǎng)處，實(shí)現(xiàn)無(wú)線資源的最佳使用。但也帶來(lái)了如下問題：HSDPA需要單獨(dú)組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本高。在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，用戶數(shù)量有限，TD-SCDMA與HSDPA各自占用一個(gè)小區(qū)，共享程度低，網(wǎng)絡(luò)整體效能下降。為了支持CS和HSDPA并發(fā)業(yè)務(wù)，需要支持多載頻的終端，并且要支持多小區(qū)駐留，終端設(shè)備復(fù)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(diǎn)：TD-SCDMA支持的CS、PS業(yè)務(wù)與HSDPA支持的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)共享頻率及功率，可做到資源利用最大化。業(yè)務(wù)選擇靈活，可以避免因?yàn)樾�區(qū)不同帶來(lái)的UE小區(qū)選擇、駐留等問題。升級(jí)快速方便，節(jié)省投資。引入HSDPA與TD-SCDMA共小區(qū)方案，需要對(duì)TD-SCDMA與HSDPA各自的業(yè)務(wù)進(jìn)行合適的功率分配，無(wú)線資源管理策略變得復(fù)雜。

TD-SCDMA HSDPA采用異載頻有以下優(yōu)點(diǎn)：避免在同一載波上話音業(yè)務(wù)和HS-DSCH承載的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不同QoS的問題；極大地簡(jiǎn)化了TD-SCDMA HSDPA無(wú)線資源管理和移動(dòng)性管理。但是帶來(lái)以下問題：不支持不同載波間的負(fù)載均衡；終端需要在兩個(gè)載波上同時(shí)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(wù)；N頻點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)要求不同載波間的時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)是一致的；如果不采用N頻點(diǎn)技術(shù)，同扇區(qū)不同頻點(diǎn)時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)不一致，仍然會(huì)引起系統(tǒng)內(nèi)干擾，基站由于接收機(jī)阻塞而無(wú)法工作。為了避免交叉時(shí)隙干擾的出現(xiàn)，必須統(tǒng)一同一小區(qū)內(nèi)多個(gè)頻點(diǎn)的時(shí)隙配置。由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的HSDPA頻點(diǎn)與話音為主的其他頻點(diǎn)存在上下行容量的不平衡，勢(shì)必造成HSDPA上行時(shí)隙或者話音下行時(shí)隙的資源浪費(fèi)。

綜上所述，從TD-SCDMA長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要支持共小區(qū)共載頻方式，這樣可以簡(jiǎn)化終端設(shè)計(jì)，提高網(wǎng)絡(luò)利用率。

6、頻率配置演進(jìn)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(luò)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(luò)用戶增加，系統(tǒng)容量需求提高，核心頻段的9個(gè)頻點(diǎn)不能滿足未來(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容時(shí)一方面利用擴(kuò)展頻段的頻率資源進(jìn)行異頻組網(wǎng)，同時(shí)開始考慮異頻組網(wǎng)向同頻組網(wǎng)演進(jìn)。TD-SCDMA的頻率規(guī)劃應(yīng)該分階段、分步驟地實(shí)施。

第一階段，在TD-SCDMA技術(shù)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(luò)質(zhì)量。

第二階段，隨著用戶數(shù)劇增，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容出現(xiàn)瓶頸時(shí)，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容方法有以下兩種。

（1）啟用可擴(kuò)展頻段。在原有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)單地增加一層由新可用載頻構(gòu)建的具有相同頻率復(fù)用簇的蜂窩網(wǎng)，維持異頻組網(wǎng)方式。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于不需要對(duì)已用頻點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，擴(kuò)容簡(jiǎn)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(diǎn)體現(xiàn)在：網(wǎng)絡(luò)頻點(diǎn)數(shù)量會(huì)成倍增長(zhǎng)，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(kuò)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(kuò)展頻段需要升級(jí)，更換基站硬件。

（2）在核心頻段進(jìn)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(diǎn)資源大幅降低；不需要更升級(jí)舊版本基站和終端；在高話務(wù)需求地區(qū)，提高頻率復(fù)用，逐步過渡到同頻組網(wǎng)。這種方法的缺點(diǎn)體現(xiàn)在：同頻復(fù)用區(qū)域間干擾較大；在擴(kuò)容過程中，網(wǎng)絡(luò)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，影響網(wǎng)絡(luò)性能。

第三階段，隨著TD-SCDMA技術(shù)發(fā)展成熟，小區(qū)間聯(lián)合檢測(cè)等技術(shù)可以進(jìn)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(diǎn)是利用原有頻點(diǎn)資源，系統(tǒng)容量即可大幅上升；其缺點(diǎn)是復(fù)用距離降低，干擾源增加。

7、結(jié)論

根據(jù)同頻與異頻組網(wǎng)測(cè)試情況，針對(duì)TD-SCDMA設(shè)備現(xiàn)有特點(diǎn)，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(zhǎng)期演進(jìn)的頻率配置方案。該頻率演進(jìn)策略和TD-SCDMA HSDPA建設(shè)策略可以簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，使TD-SCDMA系統(tǒng)得到平穩(wěn)、長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。