- 易迪拓培训,专注于微波、射频、天线设计工程师的培养
TD-SCDMA+HSDPA 网方案浅析
录入：edatop.com 点击：
摘要 文章对采用TD-SCDMA+HSDPA的不同组网方案进行了分析，并分别指出了它们的优劣。
TD-SCDMA系统具有无线频谱利用率高、上下行非对称业务承载能力强等优点，在现有的几个3G系统中，其优势是比较突出的。而HSDPA的引入将进一步增强TD-SCDMA系统的无线数据吞吐能力，从而全面满足未来3G业务的运营需求，可以极大地提升终端用户满意度，并增加客户ARPU值。
1、HSDPA的关键技术
（1）自适应调制编码
自适应调制编码（AMC）通过改变调制方式和信道编码率来调整传输速率，HSDPA调制分为QPSK和16QAM两种。处于有利位置（比如离基站较近）的用户会被分配到较高的调制等级和较高的编码速率（例如16QAM和R=3/4的码率）；而处于不利位置（比如接近小区边缘）的用户会被分配到较低的调制等级和编码速率（例如QPSK和R=1/2的码率）。系统仿真表明，和采用单一QPSK调制的系统相比，采用16QAM和QPSK组合调制的系统可提高大约20%的平均吞吐率。
（2）混合自动重传请求
混合自动重传请求（HARQ）采用HARQ技术，接收方在译码失败的情况下，会保存接收数据，并要求发送方重传数据，然后接收方会将重传数据和前面的数据进行合并，再送到译码器进行译码。因为数据在译码器译码前进行了合并，因而译码数据具有更多的信息量，从而可以提高译码的成功率，降低错误率。HARQ技术可以提高系统性能，并可灵活地调整有效码元速率，补偿由于采用链路适配（主要指AMC选择的传输格式）不合适所带来的误码。
（3）快速调度
快速调度控制着共享资源的分配，每一个发送时隙决定了被服务的用户，也在很大程度上决定了系统的性能。调度主要基于信道条件，同时还应考虑等待发送的数据量以及业务的优先等级等情况，并充分发挥AMC和HARQ的能力。
TD-SCDMA标准针对HSDPA的改动并不大，主要是在Node B加入了一个新的媒体接入控制子层（MAC-hs）用于控制高速数据传输。同时，为了做到前向兼容，TD-SCDMA增加定义了几种新的传输信道和物理信道。对TD-SCDMA系统设备而言，通过升级换代使设备具有HSDPA功能十分容易做到，这是因为TD-SCDMA标准的很多物理层技术都是通过软件无线电来实现的，而通过软件升级实现HSDPA物理层技术正是该系统设备的优势所在，因此，不需要更改硬件设备就可以实现升级。
2、TD-SCDMA+HSDPA无线组网方案
目前，由于尚无较大规模的TD-SCDMA网络，因此，网络建设方案尚未经过实践的验证。针对TD-SCDMA的特点，网络建设初期可能有两种方案，它们分别是：HSDPA与TD-SCDMA共小区直接建网、HSDPA与TD-SCDMA使用不同的小区分层建网。另外，下文还重点研究了HSDPA室内组网的特点。
2.1 HSDPA与TD-SCDMA共小区
HSDPA与TD-SCDMA共小区包括异载频和共载频等形式。HSDPA与TD-SCDMA共同使用基站功率、载频、时隙和信道化码等资源，并在系统的统一调度下发挥各自的优势。这种方案的具体特点如下：
◆TD-SCDMA支持的CS、PS业务与HSDPA支持的高速数据业务共享频率及功率，可做到资源利用的最大化；
◆业务选择灵活，可以避免因为小区不同带来的UE小区选择、驻留等问题；
◆支持CS/PS并发业务；
◆可以保证与TD-SCDMA的低速数据业务基本同覆盖。链路预算结果表明，在等效发射功率约为50dBm时，HSDPA数据业务与TD-SCDMA的CS64k可视电话业务的最大路损基本一致。也就是说，在基站发射功率留有余量的情况下，HSDPA业务的覆盖范围与TD-SCDMA的传统业务覆盖范围是一致的；
◆升级快速方便，节省投资；
◆HSDPA与TD-SCDMA共小区方案引入的复杂性；
◆对TD-SCDMA与HSDPA各自的业务进行合适的功率分配；
◆码资源分配及调度策略。
采用同频组网方案，需要平衡TD-SCDMA传统承载业务（主要指CS业务）和HSDPA高速数据业务对无线资源的使用。在建网初期，预测CS业务和HSDPA的业务量分别约为70%和30%，则在无线资源的分配上也大致按此比例。根据网络发展阶段容量的预测，TD-SCDMA小区采用3载波可以满足城区的容量需求（CS话音+PS数据业务），那么根据上述无线资源的分配比例，并结合TD-SCDMA载波特点，可以有如下几种无线资源的分配方案。
（1）上下行对称的承载方式
上下行对称的承载方式（如图1所示），即在每个载波上采用3:3上下行业务时隙对称分配。载波1和2承载CS业务，载波3单独承载HSDPA业务。这样做的好处是可以保证有足够的CS业务承载能力，同时又能达到一定的HSDPA数据吞吐量，比较符合业务量的比例关系。缺点则是载波3的上行资源有所浪费，且不支持CS业务和HSDPA业务的并发（终端不支持多载波）。
图1 上下行对称的承载方式
（2）上下行非对称的承载方式
上下行非对称的承载方式（如图2所示），即在每个载波上采用1:5或2:4的上下行业务时隙分配。如果采用1:5的时隙分配比例，则CS业务承载能力明显不足，不符合业务量的需求。如果采用2:4的时隙分配比例，载波1和载波2承载CS业务（两对上下行时隙，其中少量上行资源分配给PS上行使用）和低速的R4 PS业务或HSDPA业务，载波3承载CS业务（一对上下行时隙）和HSDPA业务，在CS业务承载能力上，这种方式比采用3:3比例的方式下降了25%，但在数据业务承载能力上则增加60%以上。根据图1和图2分析对比可知，在满足业务量需求方面，上下行非对称的承载方式对CS业务承载能力稍有不足，而数据业务承载能力却明显增强；在无线资源利用方面，上下行非对称的承载方式可充分利用无线资源，可以支持CS和HSDPA业务的并发。
图2 上下行非对称的承载方式
2.2 HSDPA与TD-SCDMA异小区组网
这种方案（如图3所示）是HSDPA采用与TD-SCDMA不同的小区进行组网，组成另外一层网络。TD-SCDMA网络承载CS业务和低速R4数据业务，HSDPA网集中提供高速数据业务，然后通过切换实现两个系统之间业务承载能力的互补。
HSDPA与TD-SCDMA异小区组网的优势在于：
◆独立组网，与TD-SCDMA网络互不影响，避免了复杂的码资源、功率资源规划；
◆充分发挥各自的长处，实现无线资源的最佳使用。
但是，这种组网方式也带来了如下问题：
◆HSDPA需要单独组网，网络建设成本高；
◆初期的用户数量有限，TD-SCDMA与HSDPA各自占用一个小区，共享程度低，网络整体效能下降；
◆为了支持CS和HSDPA并发业务，需要多载频的终端，并且要支持多小区驻留，设备复杂性增加。
图3 HSDPA与TD-SCDMA异小区组网
2.3 TD-SCDMA和HSDPA室内组网
与室外环境相比，室内环境具有如下适宜采用HSDPA的显著特点：
◆覆盖区域有限；
◆传播环境较好；
◆邻区干扰少；
◆用户数有限；
◆对无线数据业务的需求较大。
而HSDPA在室内应用的优势则有如下几点：
◆由于信道条件要比室外环境好得多，HSDPA数据吞吐量可以接近峰值；
◆由于用户数量较少，采用HSDPA和TD-SCDMA共小区的方案可以将更多的无线资源分配给HSDPA；
◆可以采用较简单的天线结构，HSDPA和TD-SCDMA异小区组网在成本上比较节省。
因此，HSDPA和TD-SCDMA在室内环境的组网具有很大的灵活性。
3、TD-SCDMA+HSDPA地面网络传输资源的组织
在无线侧引入HSDPA，会使空中接口的数据流量加大，同时，地面传输网络也要作相应的调整，以适应这种变化。Node B到RNC的Iub接口传输资源和RNC到CN的传输资源需要增加，具体增加的幅度根据无线组网方案进行计算。
目前，地面传输的手段主要是ATM Over E1同轴电缆或ATM Over SDH光纤，对于承载CS，它们的业务效率很高，但对于承载以IP包为主的数据业务，则不如以太网。面对HSDPA带来的数据流量大幅增长的情况，采用FE和GE单独承载数据业务的地面传输方式成为一种趋势，这可以提高效率，降低成本。但同时，在TD-SCDMA网络设备和地面传输复用设备上也应做好相应的准备。
TD-SCDMA+HSDPA，如虎添翼。在实际的组网中，应紧密配合运营商的业务开展需求，仔细做好规划，以求做到最佳组合，充分发挥TD-SCDMA的全部优势，使移动新生活进入千家万户。
作者：徐敬涛 来源：移动通信
TD-SCDMA系统具有无线频谱利用率高、上下行非对称业务承载能力强等优点，在现有的几个3G系统中，其优势是比较突出的。而HSDPA的引入将进一步增强TD-SCDMA系统的无线数据吞吐能力，从而全面满足未来3G业务的运营需求，可以极大地提升终端用户满意度，并增加客户ARPU值。
1、HSDPA的关键技术
（1）自适应调制编码
自适应调制编码（AMC）通过改变调制方式和信道编码率来调整传输速率，HSDPA调制分为QPSK和16QAM两种。处于有利位置（比如离基站较近）的用户会被分配到较高的调制等级和较高的编码速率（例如16QAM和R=3/4的码率）；而处于不利位置（比如接近小区边缘）的用户会被分配到较低的调制等级和编码速率（例如QPSK和R=1/2的码率）。系统仿真表明，和采用单一QPSK调制的系统相比，采用16QAM和QPSK组合调制的系统可提高大约20%的平均吞吐率。
（2）混合自动重传请求
混合自动重传请求（HARQ）采用HARQ技术，接收方在译码失败的情况下，会保存接收数据，并要求发送方重传数据，然后接收方会将重传数据和前面的数据进行合并，再送到译码器进行译码。因为数据在译码器译码前进行了合并，因而译码数据具有更多的信息量，从而可以提高译码的成功率，降低错误率。HARQ技术可以提高系统性能，并可灵活地调整有效码元速率，补偿由于采用链路适配（主要指AMC选择的传输格式）不合适所带来的误码。
（3）快速调度
快速调度控制着共享资源的分配，每一个发送时隙决定了被服务的用户，也在很大程度上决定了系统的性能。调度主要基于信道条件，同时还应考虑等待发送的数据量以及业务的优先等级等情况，并充分发挥AMC和HARQ的能力。
TD-SCDMA标准针对HSDPA的改动并不大，主要是在Node B加入了一个新的媒体接入控制子层（MAC-hs）用于控制高速数据传输。同时，为了做到前向兼容，TD-SCDMA增加定义了几种新的传输信道和物理信道。对TD-SCDMA系统设备而言，通过升级换代使设备具有HSDPA功能十分容易做到，这是因为TD-SCDMA标准的很多物理层技术都是通过软件无线电来实现的，而通过软件升级实现HSDPA物理层技术正是该系统设备的优势所在，因此，不需要更改硬件设备就可以实现升级。
2、TD-SCDMA+HSDPA无线组网方案
目前，由于尚无较大规模的TD-SCDMA网络，因此，网络建设方案尚未经过实践的验证。针对TD-SCDMA的特点，网络建设初期可能有两种方案，它们分别是：HSDPA与TD-SCDMA共小区直接建网、HSDPA与TD-SCDMA使用不同的小区分层建网。另外，下文还重点研究了HSDPA室内组网的特点。
2.1 HSDPA与TD-SCDMA共小区
HSDPA与TD-SCDMA共小区包括异载频和共载频等形式。HSDPA与TD-SCDMA共同使用基站功率、载频、时隙和信道化码等资源，并在系统的统一调度下发挥各自的优势。这种方案的具体特点如下：
◆TD-SCDMA支持的CS、PS业务与HSDPA支持的高速数据业务共享频率及功率，可做到资源利用的最大化；
◆业务选择灵活，可以避免因为小区不同带来的UE小区选择、驻留等问题；
◆支持CS/PS并发业务；
◆可以保证与TD-SCDMA的低速数据业务基本同覆盖。链路预算结果表明，在等效发射功率约为50dBm时，HSDPA数据业务与TD-SCDMA的CS64k可视电话业务的最大路损基本一致。也就是说，在基站发射功率留有余量的情况下，HSDPA业务的覆盖范围与TD-SCDMA的传统业务覆盖范围是一致的；
◆升级快速方便，节省投资；
◆HSDPA与TD-SCDMA共小区方案引入的复杂性；
◆对TD-SCDMA与HSDPA各自的业务进行合适的功率分配；
◆码资源分配及调度策略。
采用同频组网方案，需要平衡TD-SCDMA传统承载业务（主要指CS业务）和HSDPA高速数据业务对无线资源的使用。在建网初期，预测CS业务和HSDPA的业务量分别约为70%和30%，则在无线资源的分配上也大致按此比例。根据网络发展阶段容量的预测，TD-SCDMA小区采用3载波可以满足城区的容量需求（CS话音+PS数据业务），那么根据上述无线资源的分配比例，并结合TD-SCDMA载波特点，可以有如下几种无线资源的分配方案。
（1）上下行对称的承载方式
上下行对称的承载方式（如图1所示），即在每个载波上采用3:3上下行业务时隙对称分配。载波1和2承载CS业务，载波3单独承载HSDPA业务。这样做的好处是可以保证有足够的CS业务承载能力，同时又能达到一定的HSDPA数据吞吐量，比较符合业务量的比例关系。缺点则是载波3的上行资源有所浪费，且不支持CS业务和HSDPA业务的并发（终端不支持多载波）。
（2）上下行非对称的承载方式
上下行非对称的承载方式（如图2所示），即在每个载波上采用1:5或2:4的上下行业务时隙分配。如果采用1:5的时隙分配比例，则CS业务承载能力明显不足，不符合业务量的需求。如果采用2:4的时隙分配比例，载波1和载波2承载CS业务（两对上下行时隙，其中少量上行资源分配给PS上行使用）和低速的R4 PS业务或HSDPA业务，载波3承载CS业务（一对上下行时隙）和HSDPA业务，在CS业务承载能力上，这种方式比采用3:3比例的方式下降了25%，但在数据业务承载能力上则增加60%以上。根据图1和图2分析对比可知，在满足业务量需求方面，上下行非对称的承载方式对CS业务承载能力稍有不足，而数据业务承载能力却明显增强；在无线资源利用方面，上下行非对称的承载方式可充分利用无线资源，可以支持CS和HSDPA业务的并发。
2.2 HSDPA与TD-SCDMA异小区组网
这种方案（如图3所示）是HSDPA采用与TD-SCDMA不同的小区进行组网，组成另外一层网络。TD-SCDMA网络承载CS业务和低速R4数据业务，HSDPA网集中提供高速数据业务，然后通过切换实现两个系统之间业务承载能力的互补。
HSDPA与TD-SCDMA异小区组网的优势在于：
◆独立组网，与TD-SCDMA网络互不影响，避免了复杂的码资源、功率资源规划；
◆充分发挥各自的长处，实现无线资源的最佳使用。
但是，这种组网方式也带来了如下问题：
◆HSDPA需要单独组网，网络建设成本高；
◆初期的用户数量有限，TD-SCDMA与HSDPA各自占用一个小区，共享程度低，网络整体效能下降；
◆为了支持CS和HSDPA并发业务，需要多载频的终端，并且要支持多小区驻留，设备复杂性增加。
2.3 TD-SCDMA和HSDPA室内组网
与室外环境相比，室内环境具有如下适宜采用HSDPA的显著特点：
◆覆盖区域有限；
◆传播环境较好；
◆邻区干扰少；
◆用户数有限；
◆对无线数据业务的需求较大。
而HSDPA在室内应用的优势则有如下几点：
◆由于信道条件要比室外环境好得多，HSDPA数据吞吐量可以接近峰值；
◆由于用户数量较少，采用HSDPA和TD-SCDMA共小区的方案可以将更多的无线资源分配给HSDPA；
◆可以采用较简单的天线结构，HSDPA和TD-SCDMA异小区组网在成本上比较节省。
因此，HSDPA和TD-SCDMA在室内环境的组网具有很大的灵活性。
3、TD-SCDMA+HSDPA地面网络传输资源的组织
在无线侧引入HSDPA，会使空中接口的数据流量加大，同时，地面传输网络也要作相应的调整，以适应这种变化。Node B到RNC的Iub接口传输资源和RNC到CN的传输资源需要增加，具体增加的幅度根据无线组网方案进行计算。
目前，地面传输的手段主要是ATM Over E1同轴电缆或ATM Over SDH光纤，对于承载CS，它们的业务效率很高，但对于承载以IP包为主的数据业务，则不如以太网。面对HSDPA带来的数据流量大幅增长的情况，采用FE和GE单独承载数据业务的地面传输方式成为一种趋势，这可以提高效率，降低成本。但同时，在TD-SCDMA网络设备和地面传输复用设备上也应做好相应的准备。
TD-SCDMA+HSDPA，如虎添翼。在实际的组网中，应紧密配合运营商的业务开展需求，仔细做好规划，以求做到最佳组合，充分发挥TD-SCDMA的全部优势，使移动新生活进入千家万户。
作者：徐敬涛 来源：移动通信
