TD-SCDMA+HSDPA組網(wǎng)方案淺析

相關(guān)專(zhuān)題: 無(wú)線(xiàn)
摘要 文章對(duì)采用TD-SCDMA+HSDPA的不同組網(wǎng)方案進(jìn)行了分析,并分別指出了它們的優(yōu)劣。

  TD-SCDMA系統(tǒng)具有無(wú)線(xiàn)頻譜利用率高、上下行非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在現(xiàn)有的幾個(gè)3G系統(tǒng)中,其優(yōu)勢(shì)是比較突出的。而HSDPA的引入將進(jìn)一步增強(qiáng)TD-SCDMA系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)吞吐能力,從而全面滿(mǎn)足未來(lái)3G業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)需求,可以極大地提升終端用戶(hù)滿(mǎn)意度,并增加客戶(hù)ARPU值。

1、HSDPA的關(guān)鍵技術(shù)

  (1)自適應(yīng)調(diào)制編碼

  自適應(yīng)調(diào)制編碼(AMC)通過(guò)改變調(diào)制方式和信道編碼率來(lái)調(diào)整傳輸速率,HSDPA調(diào)制分為QPSK和16QAM兩種。處于有利位置(比如離基站較近)的用戶(hù)會(huì)被分配到較高的調(diào)制等級(jí)和較高的編碼速率(例如16QAM和R=3/4的碼率);而處于不利位置(比如接近小區(qū)邊緣)的用戶(hù)會(huì)被分配到較低的調(diào)制等級(jí)和編碼速率(例如QPSK和R=1/2的碼率)。系統(tǒng)仿真表明,和采用單一QPSK調(diào)制的系統(tǒng)相比,采用16QAM和QPSK組合調(diào)制的系統(tǒng)可提高大約20%的平均吞吐率。

 。2)混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求

  混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求(HARQ)采用HARQ技術(shù),接收方在譯碼失敗的情況下,會(huì)保存接收數(shù)據(jù),并要求發(fā)送方重傳數(shù)據(jù),然后接收方會(huì)將重傳數(shù)據(jù)和前面的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并,再送到譯碼器進(jìn)行譯碼。因?yàn)閿?shù)據(jù)在譯碼器譯碼前進(jìn)行了合并,因而譯碼數(shù)據(jù)具有更多的信息量,從而可以提高譯碼的成功率,降低錯(cuò)誤率。HARQ技術(shù)可以提高系統(tǒng)性能,并可靈活地調(diào)整有效碼元速率,補(bǔ)償由于采用鏈路適配(主要指AMC選擇的傳輸格式)不合適所帶來(lái)的誤碼。

 。3)快速調(diào)度

  快速調(diào)度控制著共享資源的分配,每一個(gè)發(fā)送時(shí)隙決定了被服務(wù)的用戶(hù),也在很大程度上決定了系統(tǒng)的性能。調(diào)度主要基于信道條件,同時(shí)還應(yīng)考慮等待發(fā)送的數(shù)據(jù)量以及業(yè)務(wù)的優(yōu)先等級(jí)等情況,并充分發(fā)揮AMC和HARQ的能力。

  TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)HSDPA的改動(dòng)并不大,主要是在Node B加入了一個(gè)新的媒體接入控制子層(MAC-hs)用于控制高速數(shù)據(jù)傳輸。同時(shí),為了做到前向兼容,TD-SCDMA增加定義了幾種新的傳輸信道和物理信道。對(duì)TD-SCDMA系統(tǒng)設(shè)備而言,通過(guò)升級(jí)換代使設(shè)備具有HSDPA功能十分容易做到,這是因?yàn)門(mén)D-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的很多物理層技術(shù)都是通過(guò)軟件無(wú)線(xiàn)電來(lái)實(shí)現(xiàn)的,而通過(guò)軟件升級(jí)實(shí)現(xiàn)HSDPA物理層技術(shù)正是該系統(tǒng)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)所在,因此,不需要更改硬件設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)升級(jí)。

2、TD-SCDMA+HSDPA無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)方案

  目前,由于尚無(wú)較大規(guī)模的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò),因此,網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案尚未經(jīng)過(guò)實(shí)踐的驗(yàn)證。針對(duì)TD-SCDMA的特點(diǎn),網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期可能有兩種方案,它們分別是: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)。另外,下文還重點(diǎn)研究了HSDPA室內(nèi)組網(wǎng)的特點(diǎn)。

  2.1 HSDPA與TD-SCDMA共小區(qū)

  HSDPA與TD-SCDMA共小區(qū)包括異載頻和共載頻等形式。HSDPA與TD-SCDMA共同使用基站功率、載頻、時(shí)隙和信道化碼等資源,并在系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度下發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。這種方案的具體特點(diǎn)如下:

  ◆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,可做到資源利用的最大化;

  ◆業(yè)務(wù)選擇靈活,可以避免因?yàn)樾^(qū)不同帶來(lái)的UE小區(qū)選擇、駐留等問(wèn)題;

  ◆支持CS/PS并發(fā)業(yè)務(wù);

  ◆可以保證與TD-SCDMA的低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)基本同覆蓋。鏈路預(yù)算結(jié)果表明,在等效發(fā)射功率約為50dBm時(shí),HSDPA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與TD-SCDMA的CS64k可視電話(huà)業(yè)務(wù)的最大路損基本一致。也就是說(shuō),在基站發(fā)射功率留有余量的情況下,HSDPA業(yè)務(wù)的覆蓋范圍與TD-SCDMA的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)覆蓋范圍是一致的;

  ◆升級(jí)快速方便,節(jié)省投資;

  ◆HSDPA與TD-SCDMA共小區(qū)方案引入的復(fù)雜性;

  ◆對(duì)TD-SCDMA與HSDPA各自的業(yè)務(wù)進(jìn)行合適的功率分配;

  ◆碼資源分配及調(diào)度策略。

  采用同頻組網(wǎng)方案,需要平衡TD-SCDMA傳統(tǒng)承載業(yè)務(wù)(主要指CS業(yè)務(wù))和HSDPA高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)無(wú)線(xiàn)資源的使用。在建網(wǎng)初期,預(yù)測(cè)CS業(yè)務(wù)和HSDPA的業(yè)務(wù)量分別約為70%和30%,則在無(wú)線(xiàn)資源的分配上也大致按此比例。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展階段容量的預(yù)測(cè),TD-SCDMA小區(qū)采用3載波可以滿(mǎn)足城區(qū)的容量需求(CS話(huà)音+PS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)),那么根據(jù)上述無(wú)線(xiàn)資源的分配比例,并結(jié)合TD-SCDMA載波特點(diǎn),可以有如下幾種無(wú)線(xiàn)資源的分配方案。

 。1)上下行對(duì)稱(chēng)的承載方式

  上下行對(duì)稱(chēng)的承載方式(如圖1所示),即在每個(gè)載波上采用3:3上下行業(yè)務(wù)時(shí)隙對(duì)稱(chēng)分配。載波1和2承載CS業(yè)務(wù),載波3單獨(dú)承載HSDPA業(yè)務(wù)。這樣做的好處是可以保證有足夠的CS業(yè)務(wù)承載能力,同時(shí)又能達(dá)到一定的HSDPA數(shù)據(jù)吞吐量,比較符合業(yè)務(wù)量的比例關(guān)系。缺點(diǎn)則是載波3的上行資源有所浪費(fèi),且不支持CS業(yè)務(wù)和HSDPA業(yè)務(wù)的并發(fā)(終端不支持多載波)。


圖1 上下行對(duì)稱(chēng)的承載方式


  (2)上下行非對(duì)稱(chēng)的承載方式

  上下行非對(duì)稱(chēng)的承載方式(如圖2所示),即在每個(gè)載波上采用1:5或2:4的上下行業(yè)務(wù)時(shí)隙分配。如果采用1:5的時(shí)隙分配比例,則CS業(yè)務(wù)承載能力明顯不足,不符合業(yè)務(wù)量的需求。如果采用2:4的時(shí)隙分配比例,載波1和載波2承載CS業(yè)務(wù)(兩對(duì)上下行時(shí)隙,其中少量上行資源分配給PS上行使用)和低速的R4 PS業(yè)務(wù)或HSDPA業(yè)務(wù),載波3承載CS業(yè)務(wù)(一對(duì)上下行時(shí)隙)和HSDPA業(yè)務(wù),在CS業(yè)務(wù)承載能力上,這種方式比采用3:3比例的方式下降了25%,但在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載能力上則增加60%以上。根據(jù)圖1和圖2分析對(duì)比可知,在滿(mǎn)足業(yè)務(wù)量需求方面,上下行非對(duì)稱(chēng)的承載方式對(duì)CS業(yè)務(wù)承載能力稍有不足,而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載能力卻明顯增強(qiáng);在無(wú)線(xiàn)資源利用方面,上下行非對(duì)稱(chēng)的承載方式可充分利用無(wú)線(xiàn)資源,可以支持CS和HSDPA業(yè)務(wù)的并發(fā)。


圖2 上下行非對(duì)稱(chēng)的承載方式


  2.2 HSDPA與TD-SCDMA異小區(qū)組網(wǎng)

  這種方案(如圖3所示)是HSDPA采用與TD-SCDMA不同的小區(qū)進(jìn)行組網(wǎng),組成另外一層網(wǎng)絡(luò)。TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)承載CS業(yè)務(wù)和低速R4數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),HSDPA網(wǎng)集中提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),然后通過(guò)切換實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)之間業(yè)務(wù)承載能力的互補(bǔ)。

  HSDPA與TD-SCDMA異小區(qū)組網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)在于:

  ◆獨(dú)立組網(wǎng),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(xiàn)資源的最佳使用。

  但是,這種組網(wǎng)方式也帶來(lái)了如下問(wèn)題:

  ◆HSDPA需要單獨(dú)組網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本高;

  ◆初期的用戶(hù)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),需要多載頻的終端,并且要支持多小區(qū)駐留,設(shè)備復(fù)雜性增加。


圖3 HSDPA與TD-SCDMA異小區(qū)組網(wǎng)


  2.3 TD-SCDMA和HSDPA室內(nèi)組網(wǎng)

  與室外環(huán)境相比,室內(nèi)環(huán)境具有如下適宜采用HSDPA的顯著特點(diǎn):

  ◆覆蓋區(qū)域有限;

  ◆傳播環(huán)境較好;

  ◆鄰區(qū)干擾少;

  ◆用戶(hù)數(shù)有限;

  ◆對(duì)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求較大。

  而HSDPA在室內(nèi)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)則有如下幾點(diǎn):

  ◆由于信道條件要比室外環(huán)境好得多,HSDPA數(shù)據(jù)吞吐量可以接近峰值;

  ◆由于用戶(hù)數(shù)量較少,采用HSDPA和TD-SCDMA共小區(qū)的方案可以將更多的無(wú)線(xiàn)資源分配給HSDPA;

  ◆可以采用較簡(jiǎn)單的天線(xiàn)結(jié)構(gòu),HSDPA和TD-SCDMA異小區(qū)組網(wǎng)在成本上比較節(jié)省。

  因此,HSDPA和TD-SCDMA在室內(nèi)環(huán)境的組網(wǎng)具有很大的靈活性。

3、TD-SCDMA+HSDPA地面網(wǎng)絡(luò)傳輸資源的組織

  在無(wú)線(xiàn)側(cè)引入HSDPA,會(huì)使空中接口的數(shù)據(jù)流量加大,同時(shí),地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)也要作相應(yīng)的調(diào)整,以適應(yīng)這種變化。Node B到RNC的Iub接口傳輸資源和RNC到CN的傳輸資源需要增加,具體增加的幅度根據(jù)無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)方案進(jìn)行計(jì)算。

  目前,地面?zhèn)鬏數(shù)氖侄沃饕茿TM Over E1同軸電纜或ATM Over SDH光纖,對(duì)于承載CS,它們的業(yè)務(wù)效率很高,但對(duì)于承載以IP包為主的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),則不如以太網(wǎng)。面對(duì)HSDPA帶來(lái)的數(shù)據(jù)流量大幅增長(zhǎng)的情況,采用FE和GE單獨(dú)承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的地面?zhèn)鬏敺绞匠蔀橐环N趨勢(shì),這可以提高效率,降低成本。但同時(shí),在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和地面?zhèn)鬏攺?fù)用設(shè)備上也應(yīng)做好相應(yīng)的準(zhǔn)備。

  TD-SCDMA+HSDPA,如虎添翼。在實(shí)際的組網(wǎng)中,應(yīng)緊密配合運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)開(kāi)展需求,仔細(xì)做好規(guī)劃,以求做到最佳組合,充分發(fā)揮TD-SCDMA的全部?jī)?yōu)勢(shì),使移動(dòng)新生活進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)。
作者:徐敬濤   來(lái)源:移動(dòng)通信

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