縮減TD載波間隔，提升TD網(wǎng)絡(luò)性能

隨著TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)在全國迅速鋪開，如何能夠進一步提高TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)容量及質(zhì)量，提升用戶體驗是中國移動非常關(guān)注的問題。目前TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)大規(guī)模商用的頻段為A頻段（2010-2025MHz），可用頻點共9個；由于PHS干擾等問題影響，F(xiàn)頻段1800-1900MHz的應(yīng)用尚未大規(guī)模展開。隨著TD用戶數(shù)的不斷增多和業(yè)務(wù)量的不斷增加，現(xiàn)網(wǎng)頻率資源緊張的問題日益凸顯。為提升TD現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能，大唐移動積極探索，基于對TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的研究以及設(shè)備實現(xiàn)情況的分析，大唐移動配合中國移動通信集團設(shè)計院有限公司一起對TD載波間隔壓縮方案進行了相關(guān)理論分析研究及測試驗證，希望為提升TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)性能做出貢獻(xiàn)。之后，大唐移動又在中國移動集團公司的統(tǒng)一安排部署下，在云南移動和設(shè)計院全程組織和協(xié)調(diào)下，最先啟動完成了在昆明的現(xiàn)網(wǎng)擴大試點應(yīng)用測試，證實了TD-SCDMA載波間隔壓縮方案在大唐移動現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用是可行的。

3G系統(tǒng)規(guī)定信道柵度為200KHz，而距離1.6MHz最近的就是1.4MHz，因此可考慮將TD-SCDMA載波間隔縮減為1.4MHz。這樣可在2010-2025MHz的有限帶寬內(nèi)增加一個新的頻點，提升系統(tǒng)容量，有助于降低網(wǎng)絡(luò)干擾，提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。但是TD-SCDMA載波間隔是否可壓縮，現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備是否可支持載波間隔壓縮方案、載波間隔壓縮后會給現(xiàn)網(wǎng)帶來什么影響，這一系列問題均需進行深入研究驗證才能確定載波間隔壓縮方案是否可行。

一、TD-SCDMA載波間隔是否可壓縮

TD-SCDMA正常情況下載波間隔為1.6MHz，但載波間隔并不是一成不變的。3GPP 25.105中規(guī)定，1.28Mcps TDD的信道間隔為1.6MHz，但是在一些特殊組網(wǎng)場景下可以通過調(diào)整來優(yōu)化性能。具體規(guī)定如下：

• 5.4.1.2 1,28 Mcps TDD Option
 The channel spacing is 1.6MHz, but this can be adjusted to optimise performance in a particular deployment scenario.

二、TD-SCDMA載波間隔壓縮方案

將TD-SCDMA載波間隔由1.6MHz壓縮為1.4MHz，可在現(xiàn)有的帶寬內(nèi)增加可用頻點，目前現(xiàn)網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用的A頻段（2010-2025MHz）可增加1個頻點，可用頻點由9個增至10個。根據(jù)仿真分析，載波間隔壓縮對64QAM的影響相對嚴(yán)重，考慮室外情況下應(yīng)用64QAM的概率較小，在室外進行1.4MHz的載波間隔配置對容量影響很小，建議該新增頻點用于室外組網(wǎng)，室內(nèi)載波間隔仍設(shè)置為1.6MHz。室外應(yīng)用載波由6載波增加至7載波，組網(wǎng)時可根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展應(yīng)用情況靈活配置頻率應(yīng)用。如下圖所示配置，一方面可有效提升現(xiàn)網(wǎng)R4業(yè)務(wù)頻率復(fù)用系數(shù)，減小網(wǎng)絡(luò)同頻干擾，提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。另一方面現(xiàn)網(wǎng)大多場景S444配置可擴容至S555，有利于TD數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長需求。

根據(jù)大唐移動目前設(shè)備實現(xiàn)能力，載波間隔縮減為1.4MHz后，現(xiàn)網(wǎng)產(chǎn)品硬件無需任何修改，RNC和OMC版本無需任何修改，只需Node B做軟件升級即可支持1.4MHz載波間隔壓縮方案。該方案實現(xiàn)方便快捷，且節(jié)約成本。

三、TD-SCDMA載波間隔壓縮引發(fā)問題分析

TD-SCDMA的chip速率為1.28Mcps，帶寬為1.6MHz，目前TD-SCDMA設(shè)備基帶成型濾波器采用RRC濾波器，濾波器滾降系數(shù)為α=0.22。在不修改現(xiàn)有設(shè)備情況下，載波間隔從1.6MHz壓縮成1.4MHz后，不能滿足α=0.22的基帶濾波器所要求的帶寬，會影響系統(tǒng)鄰頻泄漏和鄰頻干擾抑制性能，鄰頻干擾有一定上升，可能無法滿足多運營商鄰頻共存的要求。此外，如果鄰頻干擾增大到一定程度，則會影響網(wǎng)絡(luò)性能。隨著HSPA/PA+的引入，高階調(diào)制逐步引入，在高C/I情況下可以有效提高數(shù)據(jù)速率。當(dāng)壓縮載波間隔后，鄰頻干擾會對C/I形成一定影響。

1．載波間隔壓縮對運營商鄰頻共存的影響

對于多運營商共存共址，主要考慮鄰頻干擾，通常需要考慮發(fā)送端的鄰頻泄漏和接收端的鄰頻選擇性，衡量指標(biāo)是鄰頻干擾抑制ACIR。根據(jù)3GPP 25.942（V800）中TDD系統(tǒng)之間干擾仿真的結(jié)果，最差環(huán)境下鄰頻共存需要的ACIR上行約為32.5dB，下行約為30.5dB。TD-SCDMA系統(tǒng)射頻指標(biāo)在確定過程中主要考慮了運營商鄰頻共存對ACIR的需求以及設(shè)備可實現(xiàn)性的因素。TD-SCDMA的基本射頻指標(biāo)如下：

根據(jù)3GPP仿真結(jié)果，以上射頻參數(shù)定義情況下，不同運營商在鄰頻共存的情況下，容量損失基本可忽略。

考慮同一運營商內(nèi)部的不同頻率之間的干擾時，對鄰頻干擾的要求可以適當(dāng)放寬。這種情況下，存在進一步收縮載波間隔的優(yōu)化空間。在3G標(biāo)準(zhǔn)制定之初即討論過這種情況，認(rèn)為在同一個運營商內(nèi)部可以減小載波間隔。落實到規(guī)范中也為這種應(yīng)用提供了靈活性，規(guī)范中明確載波間隔在一些特殊組網(wǎng)場景下可以通過調(diào)整來優(yōu)化性能。CCSA中也對鄰頻干擾的影響做過詳細(xì)研究，根據(jù)CCSA仿真結(jié)論，對于同一運營商的不同載波之間的干擾，當(dāng)ACIR>25dB時，容量損失很小。

當(dāng)載波間隔壓縮后，基站和終端的射頻指標(biāo)均有一定的惡化，如果對系統(tǒng)容量不造成明顯影響，則載波間隔壓縮可行。根據(jù)大唐移動設(shè)備測試結(jié)果，載波間隔壓縮為1.4MHz后，設(shè)備ACIR均大于25dB。該指標(biāo)無法滿足多運營商鄰頻共存的要求，但是在中國移動單一運營商運營TD-SCDMA的情況下，可以考慮針對TD-SCDMA的載波間隔進行優(yōu)化。

2．載波間隔壓縮對系統(tǒng)性能的影響

從系統(tǒng)仿真研究可知，對于16QAM調(diào)制方式，載波間隔壓縮帶來的C/I損失約為0.5dB；對于64QAM調(diào)制方式，載波間隔壓縮帶來的C/I損失約為2dB�？梢钥吹捷d波間隔壓縮對64QAM的影響相對嚴(yán)重。隨著HSPA/PA+的引入以及高階調(diào)制逐步引入，壓縮載波間隔后，系統(tǒng)性能會受到一定影響，考慮室外情況下應(yīng)用64QAM的概率較小，在室外進行1.4MHz的載波間隔配置對容量影響很小。

四、TD-SCDMA載波間隔壓縮方案測試驗證

為了驗證1.4MHz實際組網(wǎng)的可行性，大唐移動分別在公司內(nèi)系統(tǒng)測試實驗室和昆明外場真實加載情況下進行了測試驗證。

1． 大唐移動通信設(shè)備有限公司系統(tǒng)測試實驗室測試

為了驗證1.4MHz載波間隔應(yīng)用的可行性，2009年6月末，大唐移動在實驗室進行了相關(guān)測試研究，對比了TD-SCDMA載波間隔為1.4MHz和1.6MHz情況下的載波承載容量、HSDPA用戶吞吐量能力和開機駐留時延、呼叫接續(xù)等基本功能，根據(jù)室內(nèi)測試結(jié)果，在1.4MHz和1.6MHz兩種載波間隔情況下，各項指標(biāo)沒有明顯區(qū)別。

2． 云南移動昆明TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)真實加載測試

為了進一步驗證1.4MHz實際組網(wǎng)的可行性，2009年8月，在云南移動的大力支持下，大唐移動在昆明TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)真實加載情況下進行了相關(guān)測試。在室內(nèi)和室外，分別在1.6MHz和1.4MHz載波間隔下，對R4和HSDPA的性能、網(wǎng)絡(luò)KPI指標(biāo)以及系統(tǒng)容量進行了測試驗證，對比載波間隔壓縮前后本小區(qū)同頻、鄰頻干擾對性能的影響，并通過KPI測試對比網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)。

昆明室內(nèi)測試站點為匯都國際大廈，是典型的商務(wù)辦公樓環(huán)境。室外測試在昆明南部呈貢縣的繁華區(qū)域進行，共涉及到7個基站，10個小區(qū)的覆蓋，外圍涉及6個主要鄰小區(qū)。通過在昆明對室內(nèi)和室外不同的測試場景，定點和路測不同的測試方式，R4和HSDPA不同的測試業(yè)務(wù)，上行和下行的不同指標(biāo)等等各種典型用例的測試，統(tǒng)計結(jié)果和分析數(shù)據(jù)證明了TD-SCDMA系統(tǒng)載波間隔調(diào)整至1.4MHz后，不會由于鄰道干擾的增加而對現(xiàn)網(wǎng)指標(biāo)造成影響，TD系統(tǒng)載波間隔調(diào)整至1.4M在現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用是完全可行的。

3． 云南移動昆明現(xiàn)網(wǎng)擴大試點應(yīng)用測試

通過前期協(xié)議分析、理論研究以及昆明外場的規(guī)模測試，初步驗證了TD-SCDMA載波間隔壓縮技術(shù)是可行的。在中國移動集團公司統(tǒng)一安排下，2009年11月2日 至 11月14日，大唐移動率先在云南昆明開展了現(xiàn)網(wǎng)擴大試點應(yīng)用的測試。本次昆明現(xiàn)網(wǎng)測試是中國移動集團公司最先啟動的試點工作，本次試點主要考察采用1.4MHz載波間隔組網(wǎng)后網(wǎng)絡(luò)KPI指標(biāo)與現(xiàn)網(wǎng)1.6MHz載波間隔組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)KPI指標(biāo)的差異，以進一步驗證TD-SCDMA載波壓縮方案在現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用的可行性。

根據(jù)測試場景選擇要求以及昆明RNC分區(qū)的實際情況，本次測試選擇RNC5及RNC8為試點測試區(qū)域，分別涵蓋了密集市區(qū)和一般市區(qū)兩個典型場景。RNC5主要覆蓋密集市區(qū)區(qū)域，包括基站82個，小區(qū)209個；RNC8主要覆蓋一般市區(qū)區(qū)域，包括基站119個，小區(qū)346個。所選區(qū)域示意圖如下：

根據(jù)試點場景要求，分別統(tǒng)計RNC5、RNC8的網(wǎng)絡(luò)性能并進行對比和分析�，F(xiàn)網(wǎng)統(tǒng)計KPI指標(biāo)共涉及CS域、PS域業(yè)務(wù)以及切換成功率等，同時統(tǒng)計了業(yè)務(wù)量、RAB建立時間等指標(biāo)作為參考。對于CS域和PS域業(yè)務(wù)的接入成功率和掉話率分別進行了統(tǒng)計，對于切換成功率分別統(tǒng)計了系統(tǒng)內(nèi)的切換成功率和系統(tǒng)間的切換成功率。

根據(jù)兩個試點RNC的綜合指標(biāo)對比得出，兩種場景下的平均網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷基本一致，網(wǎng)絡(luò)平均指標(biāo)和業(yè)務(wù)接入時延（RAB建立時延）基本一致，試點RNC在1.4MHz載波間隔下的KPI指標(biāo)整體上不差于1.6MHz下的網(wǎng)絡(luò)性能。一定統(tǒng)計時間、大量現(xiàn)網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)果再次驗證了通過壓縮TD-SCDMA載波間隔、增加載波數(shù)量的方法在現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用是完全可行的。

通過以上深入細(xì)致的研究分析及多次測試驗證， TD-SCDMA載波間隔壓縮方案在現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用是可行的。在目前TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)階段，在相同頻率資源條件下，縮減TD載波間隔方案提供了更多的載波數(shù)量，可增加系統(tǒng)容量，有助于降低網(wǎng)絡(luò)干擾，快速提升TD現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。通過TD載波間隔壓縮方式，提高了無線資源的頻譜利用率，將帶來較大的經(jīng)濟效益。