CDMA HDC异构特征网络容量浅析

为解决室内外导频污染问题，提高CDMA室内分布系统的话务吸收能力，减少高话务量区域室外站点容量负荷和扩容压力，增加CDMA室内分布系统的投资回报，基于多载波RRU优势和切换算法的室分异频解决方案成为优选方案之一，其中比较有代表性的是HDC方案。这种伪导频异频引导切换方案，结合室内覆盖系统部署，可以有效引导移动用户在室内覆盖区域的待机和业务行为，实现完善的异频室内覆盖。

多年来各地的实验已经证明，采用HDC技术方案，可以很好地处理高层导频污染问题，使CDMA室内网络的用户体验在很大程度上得以提升，KPI可优于宏蜂窝网络。目前，相当一部分省份的CDMA VIP室内覆盖均采用异频方式来进行保障。同时异频异构网络由于对室内话务吸收较同频网络充分，更好吸收了室分话务，疏散了宏基站话务，也为整网的话务量承载提升带来增益，本文将着重分析异构网点容量增益。

小区扩容能力特征

宏蜂窝小区，是目前CDMA网络覆盖的主力。主要特征包括：基站天线扇区化，天线挂高高于周围建筑环境，站点TOP结构有较严格的要求，扩容方式以平面小区分裂和加载波为主。目前，一些大城市的平均站间距（ISD）已经达500-600米，在此基础上，再进行小区分裂，电波传播距离衰耗斜率将明显变缓，干扰隔离效应变差，软切换比例增加，扩容效果变得不明显。

以站间距600米为例，一个扇区的覆盖半径约400米，覆盖土地面积为 约10.4万平方米。在城市建筑环境下，该基站的实际覆盖面积还应该考虑覆盖区内建筑面积，以平均建筑容积率为3估计，如果这个扇区覆盖的建筑均无室内覆盖分流话务的话，这个典型宏蜂窝扇区的覆盖面积约为40万平方米左右。

室内覆盖，目前CDMA的室内覆盖，以分布天线系统（DAS）为主。当采用基站信号源时，组网配置一般采用RRU做信源，O1+1站型配置。为兼顾覆盖，通常约2万平方米左右室内面积，采用一个RRU。也有采用干线放大器进行覆盖扩展的场景。当容量需求增长时，可以采用室内垂直小区分裂的方式，进行扩容。由于建筑结构材料一般能提供额外的电波传播损耗，因此室内覆盖小区的覆盖规模将比宏基站小很多（比如在校园网密集HDC扩容覆盖中，曾经实现过约1000平方米的微小区）。

由此，可以看出，宏小区的覆盖面积约40万平米，而室内小区可能仅2万平米甚至可达1000平米。如果话务呈平均分布的话，宏基站扇区承载的话务将是室内站点的20~400倍。 根据以上分析得出如下结论：

1. 宏站由于覆盖广，其吸收话务能力强；

2. 在同等话务密度下，室内站的话务负荷将明显低于宏站一到两个数量级；

3. 室内站有更大的小区分裂扩容潜力（立体分裂小区能力）；

4. 现实网络中，网络的话务压力瓶颈将是宏基站，在室内覆盖建设中，从容量方面要尽可能分流室内话务压力。

宏蜂窝小区+室内覆盖联合组网场景模型分析

目前，我国CDMA2000城市网络，普遍采用了以宏蜂窝为主构建全覆盖移动网络，而室内覆盖进行补充的方式。在频谱使用方面，大部分采用了同构网络模式，即室内外部署同等数量的载频。在这种情况下，由于网络本身是异构的，而频谱资源是同构的，带来室内站吸收话务不足、高层导频污染等现象。

根据多地实验，将原有同频室分覆盖改为异频HDC方式，可以使吸收话务能力提升50%以上。而业界对室内外话务分布达成了共识：70%的语音话务分布在室内，而80%-90%的数据业务话务分布在室内。

我们不妨做一个简化模型：假设一个网络中的热点小区，对于一个宏蜂窝扇区覆盖区，话务密度为D，有N个载频可均匀用于话务承载，室内分布的话务比例为P。用同频室内外覆盖时，即使室内站可吸收话务为2/3 P，仍然有1/3比例话务由宏站承载；而采用异频时，这部分室内话务将全部引导到室内系统：

1. 如果该小区仅仅建设了宏蜂窝网络，则该扇区的每个载频的话务承载为D/N；

2. 如果该小区的室内部分已经建设有完善的室分系统，而室分系统按同频配置，则宏站每载频的话务负荷为（1-（2/3）*P）*D/N；

3. 如果该小区室分系统按异频配置，而由于室内系统的覆盖面积远低于宏站，可以考虑室内异频载波仅仅配置1个载频。则宏站每载频的话务负荷为（1-P）* D/(N-1)；

根据前文所述，由于异构后的网络，容量瓶颈在宏小区，则评价全网容量，可以宏网负荷作为标准（容量与负荷间呈反比关系），可得三种方式下，终局容量的对比。

1. 当我们取D=1，就可以得出对于不同P和N取值，宏站小区话务的典型对应曲线：

表一：单宏扇区话务容量（等效载频数）与载频数和室内话务占比的数值分析结果

该曲线族可以看出，由于全面采用宏小区覆盖，作为容量特征的等效载波数，与室内话务占比无关，与可用频点数呈线性增长关系，该结果可作为同/异构网络的容量基线。

图1.宏小区容量仅与可用频点数线性相关

2. 当采用室内外同频组网（当前主导组网形式），可以假设室内外采用同等数量的载波进行配置。由于宏站的RF覆盖能力高于室内站，因此，室内系统大约仅能吸收2/3比例的室内话务。由室内系统"泄漏"到宏站的话务，将明显影响这种组网方式的整体话务承载能力。

表2：宏站与同频室分组网时，话务容量与载频数和室内话务占比的数值结果

由数值分析可以看出，这种组网方式中，网络的容量随可用频点数和室内话务占比，单调增长，当可用频点数为7，且室内话务占比为90%的条件下，该组网方式可以提升整网容量2.5倍。

图2：室内外同频组网的等效容量与频谱和室内话务占比的关系图

3. 当采用室内外异频组网（具备HDC典型组网特征）的情况下，室内站对特定业务使用单个载波配置，宏网则采用剩余的N-1个频点配置。由于异频室内覆盖系统可以实现室内话务的全吸收，更加有效地降低宏站话务承载负荷水平，提升网络容量。

表3：宏站与异频室分组网时，话务容量与载频数和室内话务占比的数值结果

当可用频点数为7，且室内话务占比为90%的条件下，该组网方式可以提升整网容量8.6倍，容量增益为室内外同频方式的3.4倍。表3中，红色字体标注部分，均显示异频方式的容量优于同频方式。

图3：室内外异频组网的等效容量与频谱和室内话务占比的关系图

结语：

根据以上分析，可以得出结论：

1. CDMA网络在宏蜂窝配置载频数量较高时，可以采用室内覆盖进行话务卸载扩容，异频室内覆盖组成的异构网络，有更好的话务卸载能力，扩容增益更大；

2. 对于现网1x业务，若考虑配置频点数为3，室内话务为占比为70%，室内外异频方式，较室内外同频方式，可提升容量约20%；

3. 对于现网的EVDO业务，若考虑配置频点数为4，室内话务为占比为90%，室内外异频方式，较室内外同频方式，提升整网容量约300%；

4. 当次800M频谱使用后，考虑EVDO配置频点数为7，室内话务为占比为90%，室内外异频方式，较室内外同频方式，提升容量约340%。

当引入异频异构组网架构后，更多地是考虑逐步卸载热点的话务，对宏网的覆盖架构几乎没有影响，而室内覆盖的微站，将引入更多、更小的小区来吸收室内话务量，从而形成立体化的大容量组网架构。

当前CDMA的网络热点对容量的需求逐渐凸显，积极引入异频异构的频率规划方案，推广HDC方式的室内覆盖，并在热点等区域，以卸载话务而非局部补盲的为目标，进行室内覆盖建设，配以RRU和Pico基站的应用，将对提升频谱利用率，E2E用户感受有积极的作用。