HSPA+无线网络规划浅析

0 前言

HSPA+属于HSPA技术增强，包含多项关键技术，如高阶调制、MIMO、多载频HSPA、干扰消除等等。HSPA+作为UMTS系统的下一步演进，在带宽增强方面有全面的提升。根据技术发展和终端产业链成熟情况，结合现网实际，可以采取逐步引入这些关键技术的方式。

本文主要针对中国联通引入下行64QAM技术后的网络规划特点进行探讨。

1 HSPA+链路预算特性

与HSPA+相比，HSPA只是改变了空口调制方式，并且只是在CQI较好的条件下选择64QAM调制方式（见图1），所以HSPA+的链路预算和HSPA基本相同，但是对比R99有较大差异。HSDPA+链路预算，关注下行小区边缘处的数据速率；在R99和HSDPA+共享载频小区半径以R99业务覆盖为准，链路预算采取R99的链路预算方式，在HSDPA+独立载频的小区半径以HSDPA业务覆盖为准，链路预算采取HSDPA的链路预算方式。

HSDPA与R99链路预算存在一些差异，在小区边缘或软切换区域内，R99网络允许进行软切换，因此在R99网络链路预算中，需要考虑软切换带来的增益，HSDPA是硬切换，从切换角度看，HSDPA的链路预算不需要考虑软切换带来的增益。功率控制两者也存在差异，R99网络所有的业务信道都支持快速功率控制，业务信道链路预算时，需要考虑快衰落余量，HSDPA没有功控，在链路预算中就无需考虑功控余量。

2 HSPA+系统性能仿真分析

2.1 下行覆盖性能仿真

在单发双收条件下，通过对微蜂窝和宏蜂窝环境进行16QAM和64QAM用户吞吐率CDF的对比仿真分析可知，在小区边缘或距小区中心较远处，64QAM与16QAM的性能相同，这是因为用户在小区边缘受到的邻区干扰和大尺度衰落都比小区中心处的大，用户处的无线环境满足不了64QAM的使用门限，所以小区边缘用户不会采用64QAM。因此HSDPA 64QAM的网络在小区边缘UE的链路预算，仍然采用传统的链路预算方式。

在微蜂窝条件下，扇区内约有20%的用户能够获得64QAM增益，仿真采用的是在覆盖区域内均匀分布用户，因此这意味着在这些用户所占据的面积里是能够获得64QAM增益的，该面积约占扇区总面积的20%。在宏蜂窝条件下，由于基站可覆盖面积增大，但64QAM覆盖区域未发生较大变化，因此可使用64QAM的面积比例较微蜂窝环境小很多，仿真显示约为2.2%。

上述结论并不是绝对的，仿真得到的64QAM的覆盖性能受诸多假设条件影响，如信道类型、接收机类型、天线数目、业务模型类型等。更改其中的任一条件都有可能使结论发生变化。

2.2 下行容量性能仿真

表1示出的是宏蜂窝和微蜂窝条件下，16QAM和64QAM的仿真结果对比。5%、50%、95%的用户数据速率表明距小区中心距离为远、中、近3点处的用户吞吐率（例如：表中的0.129表示使用16QAM，500 m小区半径时，有5%的用户速率低于0.129 Mbit/s）。

从仿真结果可以看到，微蜂窝时，64QAM相对16QAM的增益比较明显，在仿真所设置的参数条件下，该增益约为6%；而在宏蜂窝时，64QAM相对16QAM的增益很小。之所以出现这种情况是由于当无线环境相对较差时，用户能够达到64QAM使用门限的机会就非常少，因此64QAM带来的增益不明显；而在微蜂窝条件下或者室内场景中，如使用较好的无线信道模型，64QAM会带来较为明显的增益。

3 系统资源配置规划

3.1 空口资源配置

引入下行64QAM后，HSPA+和HSPA的小区属性重合，在资源分配（功率资源、码资源等）、多载波策略方面均继承HSPA的方式，沿用HSPA资源调度和多载波使用策略，仅是多了64QAM的调制方式，系统根据终端能力、无线环境等因素来决定是否采用64QAM。

3.2 传输资源配置

引入64QAM后，单用户下行峰值吞吐率最高可达到21 Mbit/s，再结合传输网络效率及R99业务的占用，Iub接口带宽要求配置到30 Mbit/s以上。

但对于中国联通，目前的用户规模较小，整体话务负荷和无线资源利用率较低，传输带宽的计算是根据业务模型测算而非考虑单站的空口峰值速率。引入下行64QAM后，不会改变原有的传输带宽计算方法。HSPA+是一种技术提升，增加了无线带宽，实际业务流量在短期内未必会增加，所以基站的带宽配置应该参考现网实际话务负荷和业务模型计算后给出。针对热点或者演示站点，需要提供峰值速率体验的，传输带宽单站点可以考虑满足理论峰值速率要求。

3.3 基带板配置

下行64QAM不额外消耗CE资源，基带板配置沿用原有算法。可继续观察现网CE利用率统计数据，结合统计数据变化和未来预测，调整基带板配置。

个别厂家的基带板除了CE约束外，还有最高速率约束。与传输类似，引入64QAM后，可能会带来吞吐量提升，需观察流量统计数据。针对热点站点，需要提供峰值速率体验的，建议增加基带板。

3.4 RNC配置

中国联通目前的RNC配置计算方法，是根据用户模型计算单个RNC的最大上下行流量处理能力，所以引入下行64QAM后不影响RNC硬件计算方法。可继续观察现网流量统计数据，结合统计数据变化和未来预测，灵活调整RNC配置。

3.5 CN、SGSN、GGSN配置

CN和HLR需要支持下行最大峰值速率21 Mbit/s（3GPP R7协议）。与HSDPA相比，由于HSPA+能够提供更高的吞吐量，意味UMTS承载更高的速率，因此需要在SGSN和GGSN上进行一些容量上的设置，设置最大速率为8 640 kbit/s，QoS属性改为R7版本。

4 现网部署HSPA+策略分析

4.1 HSPA+部署对R99业务的影响

HSDPA+的升级对R99网络覆盖的影响可以分场景分别讨论。

a） R99/HSDPA+独立载频组网模式下，HSDPA+小区的引入不影响R99覆盖性能。

b） 原R99规划网络中引入HSDPA+后，如果小区保持原规划负载不变，小区覆盖不受影响。

c） 引入HSDPA+后，如果小区负载高于规划负载，下行干扰随之增加，导致覆盖区内Ec/Io恶化，原R99小区覆盖半径将降低。依据仿真结果，下行负载从50%上升到90%，Ec/Io下降2.5 dB左右；下行负载从75%上升到90%，Ec/Io下降0.8 dB左右。

d） 在实际网络优化中，为保证相同的覆盖性能，引入HSDPA+后，公共信道和专用信道功率配比需要同比增加。小区下行负载从50%调整到90%，公用信道与专用信道功率配比增加2.5 dB，原R99小区覆盖将不受影响；小区下行负载从75%调整到90%，公用信道与专用信道功率配比增加0.8 dB，原R99小区覆盖将不受影响。

e） 在R99相同频点上引入HSDPA+，对于室外单小区或连续小区场景，原R99网络上行覆盖规划结果没有影响。对于室内单小区场景，原R99网络容量上行不受限情况下，引入HSDPA+对已有R99上行覆盖规划结果没有影响；原R99网络容量上行受限情况下，覆盖半径将随着R99业务的增加而相应缩小。

由此可见，HSDPA+对R99网络容量影响可归纳为以下几个方面。

a） 室内应用场景下，小区容量主要取决于上行容量是否受限。引入HSDPA+对小区容量的影响取决于HSDPA+伴随DCH的话务量。典型情况下，1条上行PS128K信道即可支持室内单小区的最大HSDPA+下行吞吐量，此时上行负荷仅增加5%。

b） 室内场景下，小区的下行容量主要取决于R99/HSDPA+的码资源分配情况，采用动态码资源分配是保证小区下行容量的关键因素。

c） 室外场景下，小区容量主要取决于下行容量是否受限。引入HSDPA+对小区容量的影响主要是：负载提升后，导致每用户需要的下行功率增加，使小区实际可接入用户减少。在HSDPA+承载上下行信道速率需求非对称性条件下，引入HSDPA+不会影响小区上行负荷，即不影响原R99网络的上行容量规划。

d） HSDPA+承载效率远高于R99，因此小区总容量将因引入HSDPA+而得到提升。

e） 使用动态码资源及动态功率资源分配调度算法是R99小区引入HSDPA+后保证小区容量的关键因素。

因此，引入HSPA+后，对R99业务可得出如下结论。

a） 在独立载频模式下，HSDPA+的引入对原R99小区的覆盖与容量均不带来影响。

b） R99小区引入HSDPA+后，随小区负载提升，小区的覆盖半径将发生收缩，但通过提升公用信道功率配比，原小区的覆盖与关键指标将不受任何影响。

c） R99小区引入HSDPA+后，由于HSDPA+具有更高的承载效率，小区容量将显著提升；在小区下行功率资源及码资源得到保证的情况下，R99业务容量基本不受影响。

4.2 现网HSPA+部署策略建议

目前中国联通全网已经开通HSPA功能，主要城市区域都已经实现良好覆盖，个别热点区域配置双载波，结合网络现状，建议采取以下策略有针对性地实现HSPA+部署。

4.2.1 HSPA+部署频段建议

HSPA+主要用于满足提升数据用户体验，应对市场竞争。考虑部署成本，以及HSPA+增益与无线信号质量密切相关的特点和用户需求，建议采取如下HSPA+部署策略。

a） 按照室内频点、第二频点、热点频点、数据频点的优先顺序，依次部署HSPA+。

b） 对于双载波站点，可考虑第二载波单独承载HSPA/HSPA+业务，第一载波承载R99业务。保持良好的R99业务覆盖和高速数据业务感知。

c） 在业务量较大的区域，可考虑将单载波扩容为双载波基站，同时升级支持HSPA+。

4.2.2 HSPA+部署区域建议

业务量的分布有区域之分，HSPA+的升级也应根据市场需求，分区域分重点进行。建议按照经济发达城市（直辖市、大中型城市）、次发达城市（地区级城市）、发达的县级城市、国家级著名景点等顺序，依次部署。对于有重大时事触发的重要竞争市场，如广州亚运会、上海世博会，可以考虑及时快速部署。

具体部署区域可按照先室内（优先选择高档写字楼、机场、高档商务区、高档社区、政府部门、高校，运动场馆等），再室外高话务区（繁华街道、密集城区），最后一般城区的顺序进行部署。

5 结束语

HSPA+的无线网络规划应从现网实际业务需求出发，结合其关键技术特点，合理配置系统资源，从而有效提高HSPA性能（数据峰值速率等）。HSPA+的演进相对较为平滑，网络升级简单，成本相对较低，这对于提高中国联通的市场竞争力、企业品牌形象，扩大市场占有率、维持企业的持续发展具有积极的意义。

参考文献：

［1］ 3GPP TR 25.999 High Speed Packet Access（HSPA）evolution; Frequency Division Duplex（FDD）［S/OL］. ［2011-01-26］. http://www.arib.or.jp/IMT-2000/V820Nov10/5_Appendix/Rel7/25/25999-710.pdf.

　　［2］ 3GPP TR 25.899 High Speed Downlink Packet Access（HSDPA）enhancements［S/OL］. ［2011-01-26］. http://www.quintillion.co.jp/3GPP/Specs/25899-610.pdf.

　　［3］ 3GPP TR 25.950 UTRA High Speed Downlink Packet Access（HSDPA）［S/OL］. ［2011-01-26］. http://www.arib.or.jp/IMT-2000/V830Mar11/5_Appendix/Rel4/25/25950-401.pdf.

作者：肖瑞 蒋少东 孙建兴 来源：c114中国通信网