- 易迪拓培训,专注于微波、射频、天线设计工程师的培养
TD-SCDMA与WCDMA混合 网的网络规划方案
摘要 首先对两种标准做了对比,分析了各自的特点和优势、混合组网的需求。提出混合组网互干扰的突出问题及解决方案。从网络规划的角度阐述了TD-SCDMA与WCDMA混合组网方案的具体内容与可行性。
一、技术标准对比
目前,中国的3G通信网络即将进入商用化应用阶段,对技术标准的取舍选择也成为移动运营商需要仔细考虑的问题。
WCDMA和TD-SCDMA在技术上各有千秋,从目前的情况来看,不会出现哪种标准"一统江湖"的局面,至于谁能在3G时代占据更大的市场份额,关键是看哪个技术标准更符合市场需求和竞争的需要。
需要注意的是,虽然cdma2000、WCDMA和TD-SCDMA同属3G的主流技术标准,但是仍然可以将其分为两类:cdma2000、WCDMA并作一类,TD-SCDMA则和前两者分开讨论。之所以可以这样做,是因为在技术上cdma2000和WCDMA是UMTS的FDD标准,而TD-SCDMA则是UMTS一个的TDD标准。
1.WCDMA
WCDMA技术指标支持:高速数据传输(高速移动最高速率为384kbit/s,而室内最高速率为2Mbit/s),异步BS技术,同时也支持可变速传输,WCDMA每帧帧长10ms,码片速率3.84 Mbit/s。
WCDMA主要特点:
(1)基站同步方式:支持异步和同步的基站运行方式,组网方便、灵活;
(2)调制方式:上行为BPSK,下行为QPSK;
(3)解调方式:导频辅助的相干解调;
(4)接入方式:DS-CDMA直序列扩频码码分多址方式;
(5)三种编码方式:在话音信道采用卷积码(R=1/3,K=9),进行内部编码和Veterbi解码,在数据信道采用ReedSolomon编码,在控制信道采用卷积码(R=1/2,K=9),进行内部编码和Veterbi解码;适应多种速率的传输,可灵活地提供多种业务,并根据不同的业务质量和业务速率分配不同的资源,同时对多速率、多媒体的业务可通过改变扩频比(对于低速率的32kbit/s、64kbit/s、128kbit/s的业务)和多码并行传送(对于高于128kbit/s的业务)的方式来实现;
(6)上、下行快速、高效的功率控制大大减少了系统的多址干扰,提高了系统容量,同时,也降低了传输的功率;核心网络基于GSM/GPRS网络的演进,并保持与GSM/GPRS网络的兼容性;BTS之间无需同步,因BS可收发异步的PN码,即BS可跟踪对方发出的PN码,同时MS也可用额外的PN码进行捕获与跟踪,因此,可获得同步,来支持越区切换及宏分集,而在BTS之间无需进行同步;
(7)支持软切换和更软切换,切换方式包括三种,即:扇区间软切换、小区间软切换和载频间硬切换。
WCDMA的发起者主要是欧洲和日本标准化组织和厂商,WCDMA继承了第二代移动通信体制GSM标准化程度高和开放性好的特点,标准化进展顺利,网络运营商可以通过在GSM网络上引入GPRS网络设备和新业务,培育数据业务消费群体,从EDGE逐步平稳过渡到3G。
2.TD-SCDMA
TD-SCDMA较WCDMA技术标准略显稚嫩,其主要技术特点:
(1)信号带宽为1.23 MHz,码片速率为1.28 Mchip/s;
(2)采用智能天线技术,提高了频谱效率;
(3)采用同步CDMA技术,降低上行用户间的干扰和保持时隙宽度;
(4)接收机和发射机采用软件无线电技术;
(5)采用联合检测技术,并配合智能天线技术,降低多址干扰;
(6)多时隙,具有上下行不对称信道分配能力,适应数据业务的开展,采用接力切换,降低掉话率,提高切换的效率;
(7)语音编码:AMR与GSM兼容;
(8)核心网络CN基于GSM/GPRS/EDGE网络开展"R99-R4-R5-R6"的演进策略,并保持与它们的兼容性,基站间采用GPS或者网络同步方式,降低基站间干扰。
3.TD-SCDMA和WCDMA系统的差异分析
TD-SCDMA与WCDMA系统相比,具有以下的特点和优势:
(1)频谱利用率高:TD-SCDMA将TDD时分双工、CDMA码分多址和TDMA时分复用相结合,在传输中易于针对不同类型的业务设置上、下行链路转换点,因而使总的频谱效率更高。
(2)支持多种通信接口:TD-SCDMA同时满足Iub、A、Gb、Iu、Iur、Uu多种接口要求,基站子系统既可作为2G和2.5G的GSM基站的扩容,又可作为3G网中的基站子系统,能同时兼顾现在的需求和未来长远的发展。
(3)频谱灵活性强:TD-SCDMA第三代移动通信系统频谱灵活性强,仅需单一1.6M的频带就可提供速率达2M的3G数据业务需求,而且非常适合非对称业务的传输。
(4)系统性能稳定:TD-SCDMA收发在同一频段上,上行链路和下行链路的无线环境一致性很好,更适合使用新兴的智能天线技术,利用了CDMA和TDMA结合的多址方式,更利于联合检测技术的采用,这些技术都能减少干扰,提高系统的性能稳定性。
(5)与传统系统兼容性好:TD-SCDMA支持现存的覆盖结构,信令协议可以后向兼容,网络不必引入新的呼叫模式,能够实现从现存的通信系统到下一代移动通信系统的平滑过渡。
(6)系统设备成本低:TD-SCDMA上下行工作于同一频率,对称的电波传播特性使之便于利用智能天线等新的关键技术,这也可达到降低成本的目的。在无线基站方面TD-SCDMA的设备制造成本也较低。
(7)支持与传统系统间的切换功能:TD-SCDMA技术支持多载波直序列扩频系统,可以再利用现有的框架设备、小区规划、操作系统、账单系统等,在所有环境下支持对称或不对称的数据速率。
当然,与WCDMA比起来,TD-SCDMA也有尚显稚嫩的地方。比如,在对CDMA技术的利用方面,TD-SCDMA因要与GSM的小区兼容,小区复用系数为3,降低了频谱利用率。又因为TD-SCDMA频带宽度窄,不能充分利用多径,降低了系统效率,实现软切换和软容量能力较困难。另外,TD-SCDMA系统要精确定时,小区间保持同步,对定时系统要求高。而WCDMA则不需要小区间同步,可同时适应室内外甚至地铁等不同无线传播环境的应用。另外,WCDMA对移动性的支持更加优质,适合宏蜂窝、蜂窝、微蜂窝组网,尤其是在从GSM网向3G的过渡过程中,WCDMA的优势更加明显。
4.TD-SCDMA与WCDMA系统混合组网的需求分析
国内运营商基于技术、经济、政治等多方面因素的考虑,对TD-SCDMA与WCDMA系统混合组网都有考虑,也就是捆绑产业化。
二、混合组网原则
在进行TD-SCDMA建网时,考虑到现有的WCDMA预规划,建议采用如下混合组网原则:
●在3G网络建设初期,TD-SCDMA网络无法进行独立组网形成全国性连续覆盖网络的前提下,建议使用WCDMA/TD-SCDMA双模终端,这样既可以充分借用WCDMA网络,避免覆盖盲区,同时又能保证用户可以很好地享受高端业务的服务;
●依靠WCDMA网络规划资源,结合其实布网情况,利用TD-SCDMA网络做重点局部(密集城区、城区的室外和重点楼层的室内)地区覆盖,实现热点地区的业务需求;
●由于WCDMA语音业务和数据业务覆盖半径差别很大,不能保持良好的网络拓扑结构,影响网络性能。TD-SCDMA以补充实现高速数据业务的连续覆盖为规划目标,在大城市的商业区室外保证高速数据业务的连续覆盖;在大城市的办公楼、酒店等商业价值高的楼盘,室内实现高速数据业务的覆盖;
●网络规划要充分利用资源,在满足网络性能和网络结构的情况下,尽可能结合两种制式的优势,各尽所长,降低建设费用和加快建设速度;
●TD-SCDMA覆盖边缘的选择应尽可能选在话务量较低的区域,边界处WCDMA信号要覆盖很好,同时TD-SCDMA覆盖边缘的信号避免出现深衰落;
●混合组网异系统的切换区域应设置在话务量较低的区域,不是所有地方都可以实现系统间切换,这样可以避免服务质量和系统性能的明显下降。
三、TD-SCDMA与WCDMA混合组网互干扰分析
1.互干扰分析
图1示出TD-SCDMA与WCDMA混合组网互干扰的情况分析。
图1 互干扰分析图
在1920MHz频点附近,TD-SCDMA系统工作于上下行,WCDMA系统工作于上行。WCDMA下行频段和1920MHz频点有190MHz的频率间隔(3GPP TS25.141规范要求UTRA/FDD能够支持190MHz的收发间隔),TD-SCDMA对WCDMA下行的干扰和WCDMA下行对TD-SCDMA的干扰主要是杂散辐射,但由于有190MHz频率保护带,其干扰问题不是本文的研究内容。因此,在1920MHz频点处,考虑TD-SC-DMA系统和WCDMA系统共存时,干扰分为四大类:
1.TD-SCDMA上行干扰WCDMA上行(TD-SCDMA UE-WCDMA BS)
2.TD-SCDMA下行干扰WCDMA上行(TD-SCDMA BS-WCDMA BS)
3.WCDMA上行干扰TD-SCDMA上行(WCDMA UE-TD-SCDMA BS)
4.WCDMA上行干扰TD-SCDMA下行(WCDMA UE-TD-SCDMA UE)
通知仿真得到以下结论:
●通过附加的频率保护间隔可部分消除TD-SCDMA BS与WCDMA BS间的干扰。
●可以通过提高WCDMA UE ACLR要求或3.3 MHz的频率保护间隔抑制WCDMA UE对TD-SCDMA BS的干扰。
●良好的工程规划可降低两系统共存的射频参数要求,但不能有效消除两系统间的干扰。两系统BS间距的增大导致WCDMA UE对TD-SCDMA BS干扰的增大,BS间距的减小导致TD-SCDMA BS对FDD BS干扰的增大。两系统BS间距位于(O,R/2)区间范围内能够较好的协调WCDMA UE干扰TD-SCDMA BS及TD-SCDMA BS干扰WCDMA BS的ACIR要求。
2.互干扰解决方案
在工程上,通过空间隔离、频带隔离和工程技术等方法,可一定程度地解决TD-SCDMA和WCDMA系统混合组网时互干扰的问题。
四、混合组网
1.组网方式
图2和图3分别示出两种组网方式的网络覆盖情况。
图2 组网方式一的网络覆盖情况
图3 组网方式二的网络覆盖情况
组网方式一:考虑到TD-SCDMA话务吸收能力,混合组网时考虑在WCDMA网络下,以TD-SCDMA网络覆盖高速率业务的热点地区网络,即图2中深色区域。
组网方式二:空间上的分区组网:不同地区,利用WCDMA和TD-SCDMA系统分别组网,其中TD-SCDMA负责解决热点地区的覆盖,即图3中深色区域。
(1)宏蜂窝分区覆盖;
(2)宏蜂窝和微蜂窝结合分区覆盖——主要将TD-SCDMA网络应用到室内覆盖中去;
2.组网策略可行性分析
(1)混合组网的技术原理分析在3GPP的协议标准中,TD-SCDMA与WCDMA的不同之处主要在于UTRAN部分,即无线接入网络部分,在核心网中无大的差别。因此,对应TD-SCDMA的RNC与WCDMA的RNC在高层协议处理过程上大部分是相同的,只有几个协议过程有区别。
从技术层面而言,进行TD-SCDMA和WCDMA的混合组网是可行的。
(2)混合组网的移动性管理策略分析
①网络选择和接入策略 用户可以有多种网络选择方式,分别是优选WCDMA网络、优选TD-SCDMA网络和无优先级。我们建议对混合组网方式一,用户采用优选WCDMA网络的方式;对混合组网方式二,用户采用无优选方式。
采用优选网络的方式,可以使用户在覆盖区域内始终驻留在原制式网络中,减轻不必要的切换给网络带来的额外负荷;当系统判定由于容量、覆盖或干扰等原因,原网络制式无法接入的情况下需要发起定向重试,通过系统间切换或小区重选等方式,将移动终端接入到另一种制式网络中,保持业务的正常接入。
在网络运营的初期,网络容量充裕的情况下,完全可行;至于中后期,用户增长迅速,容量受限的情况下,运营商可以充分利用TD-SCDMA的优势,采取增加载频、多用户检测、智能天线、小区分裂等技术增加相应的容量。即使在容量一时无法增加时,也可利用接入定向重试、系统间负荷均衡或基于测量的系统间切换等技术将WCDMA系统可承担的业务切换到TD-SCDMA系统,以保证系统的服务质量和平稳运行。
②小区重选策略 对于混合组网方式一,基于WCDMA的用户应该尽可能的驻留在WCDMA网络中,在WCDMA网络负荷正常的情况下,只要网络质量能满足最低业务速率接入的需要,即可驻留。出于同样的考虑,在TD-SCDMA网络中WCDMA小区重选门限应该高于TD-SCDMA小区的重选门限,使驻留在TD-SCDMA网络中的用户减少异系统间切换。
③负荷分担策略 当WCDMA网络负荷偏高时,网络应该有能力对小区选择门限进行调整,适当调高WCDMA小区的选择门限,使部分WCDMA用户选择到TD-SCDMA站点中,以减轻WCDMA站点的负荷。该过程根据网络负荷自动执行并且可逆。同时在网络规划当中,要考虑RNC的负荷分担。
④切换策略 当一个用户在WCDMA系统中进行了呼叫并移动到TD-SCDMA系统的边缘,此时,其无线质量变差,对于混合组网方式一,如果用户驻留的WCDMA小区有同覆盖的TD-SCDMA小区,则不需要打开测量,通过盲切换实现WCDMA到TD-SCDMA的切换。而对于混合组网方式二,则通过打开压缩模式和系统间测量实现WCDMA到TD-SCDMA的切换。
在进行系统间切换时还需要考虑切换业务特点:两种制式提供的CS域业务服务质量基本相同,由于CS域掉话用户感受明显,所以,CS域业务对切换成功率要求较高;而PS域业务掉话用户感受不明显,且PS域业务掉话后会自动重新进行连接。因此,在切换策略各有侧重点,CS域业务以尽可能保证切换成功率为主,PS域业务以尽可能保证用户的带宽为主,即用户从共同覆盖区向其中一种制式覆盖区移动时,CS域切换发生较早,PS域切换发生较晚。
(3)混合组网的网络规划策略分析
①频点规划策略 由于TD-SCDMA频率资源丰富,而WCDMA通常采用同频组网,因此,对于频点的规划要考虑以下几点。
a.相邻TD-SCDMA小区之间采用异频组网;
b.相邻TD-SCDMA和WCDMA小区之间增大频带隔离度。
②码资源规划 TD-SCDMA与WCDMA混合组网的网络规划过程中不存在扰码规划的问题。
③呼吸效应解决策略 对于混合组网方式一,WCDMA产生的呼吸效应应该由WCDMA系统自身来解决。对于混合组网方式二,在仅有WCDMA覆盖下的地区,产生的小区呼吸效应应由WCDMA自身规划时解决。由于TD-SCDMA系统呼吸效应不明显,因此在与TD-SCDMA网络相邻的WCDMA小区发生呼吸效应时,可考虑由TD-SCDMA系统分担一部分WCDMA小区边缘用户的接入要求,提高系统的整体容量。
(4)混合组网对UE终端的要求 进行TD-SCDMA和WCDMA两种网络的混合组网时,终端要求必须支持双模制式。
五、结束语
TD-SCDMA与WCDMA混合组网的网络规划方案,实际上是对设备商的RNC设备性能提出了新的要求,使其具备TD-SCDMA和WCDMA的RNC相融合的能力。考虑到混合组网过程中两种系统的Node B可能共站址,设备商必须根据现有试验网的测试分析,采用抑制互干扰技术,使TD-SCDMA与WCDMA系统可以共站址。
通过上述理论分析和仿真验证,充分说明了利用TD-SCDMA与WCDMA之间的继承性,采用统一软硬件平台,从技术上支持混合组网的可行性。但是,考虑到混合组网存在的诸多技术瓶颈问题,现阶段并不大力推行和建议使用混合组网的网络规划方案。
来源:中国联通网站
上一篇:中兴紧凑高效基站助力TD精品网络
下一篇:TD-SCDMA标准的数字前端解决方案