為解決室內外導頻污染問題,提高CDMA室內分布系統(tǒng)的話務吸收能力,減少高話務量區(qū)域室外站點容量負荷和擴容壓力,增加CDMA室內分布系統(tǒng)的投資回報,基于多載波RRU優(yōu)勢和切換算法的室分異頻解決方案成為優(yōu)選方案之一,其中比較有代表性的是HDC方案。這種偽導頻異頻引導切換方案,結合室內覆蓋系統(tǒng)部署,可以有效引導移動用戶在室內覆蓋區(qū)域的待機和業(yè)務行為,實現(xiàn)完善的異頻室內覆蓋。
多年來各地的實驗已經證明,采用HDC技術方案,可以很好地處理高層導頻污染問題,使CDMA室內網絡的用戶體驗在很大程度上得以提升,KPI可優(yōu)于宏蜂窩網絡。目前,相當一部分省份的CDMA VIP室內覆蓋均采用異頻方式來進行保障。同時異頻異構網絡由于對室內話務吸收較同頻網絡充分,更好吸收了室分話務,疏散了宏基站話務,也為整網的話務量承載提升帶來增益,本文將著重分析異構網點容量增益。
小區(qū)擴容能力特征
宏蜂窩小區(qū),是目前CDMA網絡覆蓋的主力。主要特征包括:基站天線扇區(qū)化,天線掛高高于周圍建筑環(huán)境,站點TOP結構有較嚴格的要求,擴容方式以平面小區(qū)分裂和加載波為主。目前,一些大城市的平均站間距(ISD)已經達500-600米,在此基礎上,再進行小區(qū)分裂,電波傳播距離衰耗斜率將明顯變緩,干擾隔離效應變差,軟切換比例增加,擴容效果變得不明顯。
以站間距600米為例,一個扇區(qū)的覆蓋半徑約400米,覆蓋土地面積為 約10.4萬平方米。在城市建筑環(huán)境下,該基站的實際覆蓋面積還應該考慮覆蓋區(qū)內建筑面積,以平均建筑容積率為3估計,如果這個扇區(qū)覆蓋的建筑均無室內覆蓋分流話務的話,這個典型宏蜂窩扇區(qū)的覆蓋面積約為40萬平方米左右。
室內覆蓋,目前CDMA的室內覆蓋,以分布天線系統(tǒng)(DAS)為主。當采用基站信號源時,組網配置一般采用RRU做信源,O1+1站型配置。為兼顧覆蓋,通常約2萬平方米左右室內面積,采用一個RRU。也有采用干線放大器進行覆蓋擴展的場景。當容量需求增長時,可以采用室內垂直小區(qū)分裂的方式,進行擴容。由于建筑結構材料一般能提供額外的電波傳播損耗,因此室內覆蓋小區(qū)的覆蓋規(guī)模將比宏基站小很多(比如在校園網密集HDC擴容覆蓋中,曾經實現(xiàn)過約1000平方米的微小區(qū))。
由此,可以看出,宏小區(qū)的覆蓋面積約40萬平米,而室內小區(qū)可能僅2萬平米甚至可達1000平米。如果話務呈平均分布的話,宏基站扇區(qū)承載的話務將是室內站點的20~400倍。 根據(jù)以上分析得出如下結論:
1. 宏站由于覆蓋廣,其吸收話務能力強;
2. 在同等話務密度下,室內站的話務負荷將明顯低于宏站一到兩個數(shù)量級;
3. 室內站有更大的小區(qū)分裂擴容潛力(立體分裂小區(qū)能力);
4. 現(xiàn)實網絡中,網絡的話務壓力瓶頸將是宏基站,在室內覆蓋建設中,從容量方面要盡可能分流室內話務壓力。
宏蜂窩小區(qū)+室內覆蓋聯(lián)合組網場景模型分析
目前,我國CDMA2000城市網絡,普遍采用了以宏蜂窩為主構建全覆蓋移動網絡,而室內覆蓋進行補充的方式。在頻譜使用方面,大部分采用了同構網絡模式,即室內外部署同等數(shù)量的載頻。在這種情況下,由于網絡本身是異構的,而頻譜資源是同構的,帶來室內站吸收話務不足、高層導頻污染等現(xiàn)象。
根據(jù)多地實驗,將原有同頻室分覆蓋改為異頻HDC方式,可以使吸收話務能力提升50%以上。而業(yè)界對室內外話務分布達成了共識:70%的語音話務分布在室內,而80%-90%的數(shù)據(jù)業(yè)務話務分布在室內。
我們不妨做一個簡化模型:假設一個網絡中的熱點小區(qū),對于一個宏蜂窩扇區(qū)覆蓋區(qū),話務密度為D,有N個載頻可均勻用于話務承載,室內分布的話務比例為P。用同頻室內外覆蓋時,即使室內站可吸收話務為2/3 P,仍然有1/3比例話務由宏站承載;而采用異頻時,這部分室內話務將全部引導到室內系統(tǒng):
1. 如果該小區(qū)僅僅建設了宏蜂窩網絡,則該扇區(qū)的每個載頻的話務承載為D/N;
2. 如果該小區(qū)的室內部分已經建設有完善的室分系統(tǒng),而室分系統(tǒng)按同頻配置,則宏站每載頻的話務負荷為(1-(2/3)*P)*D/N;
3. 如果該小區(qū)室分系統(tǒng)按異頻配置,而由于室內系統(tǒng)的覆蓋面積遠低于宏站,可以考慮室內異頻載波僅僅配置1個載頻。則宏站每載頻的話務負荷為(1-P)* D/(N-1);
根據(jù)前文所述,由于異構后的網絡,容量瓶頸在宏小區(qū),則評價全網容量,可以宏網負荷作為標準(容量與負荷間呈反比關系),可得三種方式下,終局容量的對比。
1. 當我們取D=1,就可以得出對于不同P和N取值,宏站小區(qū)話務的典型對應曲線:
表一:單宏扇區(qū)話務容量(等效載頻數(shù))與載頻數(shù)和室內話務占比的數(shù)值分析結果
該曲線族可以看出,由于全面采用宏小區(qū)覆蓋,作為容量特征的等效載波數(shù),與室內話務占比無關,與可用頻點數(shù)呈線性增長關系,該結果可作為同/異構網絡的容量基線。
圖1.宏小區(qū)容量僅與可用頻點數(shù)線性相關
2. 當采用室內外同頻組網(當前主導組網形式),可以假設室內外采用同等數(shù)量的載波進行配置。由于宏站的RF覆蓋能力高于室內站,因此,室內系統(tǒng)大約僅能吸收2/3比例的室內話務。由室內系統(tǒng)“泄漏”到宏站的話務,將明顯影響這種組網方式的整體話務承載能力。
表2:宏站與同頻室分組網時,話務容量與載頻數(shù)和室內話務占比的數(shù)值結果
由數(shù)值分析可以看出,這種組網方式中,網絡的容量隨可用頻點數(shù)和室內話務占比,單調增長,當可用頻點數(shù)為7,且室內話務占比為90%的條件下,該組網方式可以提升整網容量2.5倍。
圖2:室內外同頻組網的等效容量與頻譜和室內話務占比的關系圖
3. 當采用室內外異頻組網(具備HDC典型組網特征)的情況下,室內站對特定業(yè)務使用單個載波配置,宏網則采用剩余的N-1個頻點配置。由于異頻室內覆蓋系統(tǒng)可以實現(xiàn)室內話務的全吸收,更加有效地降低宏站話務承載負荷水平,提升網絡容量。
表3:宏站與異頻室分組網時,話務容量與載頻數(shù)和室內話務占比的數(shù)值結果
當可用頻點數(shù)為7,且室內話務占比為90%的條件下,該組網方式可以提升整網容量8.6倍,容量增益為室內外同頻方式的3.4倍。表3中,紅色字體標注部分,均顯示異頻方式的容量優(yōu)于同頻方式。
圖3:室內外異頻組網的等效容量與頻譜和室內話務占比的關系圖
結語:
根據(jù)以上分析,可以得出結論:
1. CDMA網絡在宏蜂窩配置載頻數(shù)量較高時,可以采用室內覆蓋進行話務卸載擴容,異頻室內覆蓋組成的異構網絡,有更好的話務卸載能力,擴容增益更大;
2. 對于現(xiàn)網1x業(yè)務,若考慮配置頻點數(shù)為3,室內話務為占比為70%,室內外異頻方式,較室內外同頻方式,可提升容量約20%;
3. 對于現(xiàn)網的EVDO業(yè)務,若考慮配置頻點數(shù)為4,室內話務為占比為90%,室內外異頻方式,較室內外同頻方式,提升整網容量約300%;
4. 當次800M頻譜使用后,考慮EVDO配置頻點數(shù)為7,室內話務為占比為90%,室內外異頻方式,較室內外同頻方式,提升容量約340%。
當引入異頻異構組網架構后,更多地是考慮逐步卸載熱點的話務,對宏網的覆蓋架構幾乎沒有影響,而室內覆蓋的微站,將引入更多、更小的小區(qū)來吸收室內話務量,從而形成立體化的大容量組網架構。
當前CDMA的網絡熱點對容量的需求逐漸凸顯,積極引入異頻異構的頻率規(guī)劃方案,推廣HDC方式的室內覆蓋,并在熱點等區(qū)域,以卸載話務而非局部補盲的為目標,進行室內覆蓋建設,配以RRU和Pico基站的應用,將對提升頻譜利用率,E2E用戶感受有積極的作用。