TD-HSDPA组网浅析

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1.TD-SCDMA核心技术之一:TDD时分双工

          TD-SCDMA在3GPP标准中称为TDDLCR,其广为人知的智能天线技术、联合检测技术及上行同步技术等关键技术的开发与实现均是基于TDD时分双工的工作方式而深入展开的。

          可见TDD时分双工是TD-SCDMA相对其它FDD(频分双工)技术而言最具特色的,并且还将对未来TD-SCDMA标准的演进及系统设计产生持续的影响。

          TDD时分双工的概念说起来非常简单,无非就是在通信过程中,上行链路占用某个时隙,而下行链路则占用同一帧结构中的其它时隙,采用不同的时隙来实现双工通信方式,不同于FDD频分双工的上下行链路要占用两个频点,要依靠不同的频率来承载上下行业务。如图1所示。显然TDD技术在节省频率资源、灵活调配时隙数量和支持非对称业务等方面具有较大优势,但同时也增加了时隙同步、导频干扰控制等技术细节实现的难度。

          鼎桥通信的母公司之一西门子早在上世纪八十年代就开始研究TDD技术,并成功地与CATT合作开发了业界第一台基于TD-SCDMA技术的基站设备,充分验证了TDD技术标准的可行性,为当前TD-SCDMA技术的蓬勃发展奠定了坚实的基础,同时为TDD技术的成熟稳定及后续演进指明了方向。目前正在测试的上行导频偏移,其标准建议就是几年前由西门子提出的。

 

    图1TDD与FDD的比较

    图2TD-HSDPA资源占用分析

          TD-HSDPA作为3GPPR5(TDDLCR)新增的主要技术,依然采用TDD的内核。HS-PDSCH的传输时间间隔为5ms,NB调度的HSDPA共享资源为一个TTI内的各下行时隙中的码道。图2给出了上下行时隙分配为2∶4时,同时支持七个HSDPA用户的资源占用分析。

2.TD-SCDMA核心技术之二:多载波小区

          TD-SCDMA单小区多载波是指:在一个小区内同时支持多个载波,其中定义一个主载波,其它载波为辅载波。只有主载波(TS0)上有公共控制信道,专用信道可配置在主载波和辅载波。这样,在不增加小区数量、不影响邻区关系和TS0公共物理信道覆盖的前提下,通过增加载波扩大了小区吞吐量(容量)。

          目前,5MHz同频组网(如图3所示,即主载波异频、辅载波同频)的系统性能已经在试验网中得到了充分的验证。

    图35MHZ同频组网示意图

          TD-SCDMA系统单载波所占频带资源仅为1.6MHz,具有频率占用少、频点分配灵活等特点;而我国为TD-SCDMA划分的频率资源高达155MHz,如此丰富的频率资源为多载波HSDPA技术提供了广阔的发展空间。TD-HSDPA理论上单载波最大吞吐能力为2.8Mbit/s,多载波框架下的TD-HSDPA具有小区吞吐能力强大、资源调度灵活等优点。如单小区三载波配置时,小区最大HSDPA吞吐量即为8.4Mbit/s;单小区四载波配置时,小区最大HSDPA吞吐量可达11.2Mbit/s;若单基站按4/4/4配置则单站吞吐量就能达到33.6Mbit/s。

3.TD-HSDPA组网的主要特色

          如前所述,TD-HSDPA资源的分配原则与现阶段网络一样,都是基于载波和时隙的,TDD技术组网的灵活性、多样性依然适用于TD-HSDPA技术。灵活可变的时隙转换点,按需分配占用时隙数量,使得HS-PDSCH既可与DPCH共用某个载波,也可以独立占用一个载波,甚至多载波。

          针对不同的网络建设阶段以及不同覆盖区域的综合业务量的预测分析,我们可以考虑相应的灵活多样的TD-HSDPA组网方案。例如,在数据业务量不大的地区,HSDPA可与其它业务共用一个载频,这样带来的好处是不仅直接提供了HSDPA高速数据业务,而且可以同时满足语音业务的需求,还节省了频率资源;如果是在热点地区部署,则可配置多个载频,提供更高的吞吐量以满足实际需要。

4.TD-HSDPA组网在建网初期和成熟期的不同特点及策略

          在网络建设初期,传统话音业务仍是主要业务,同时有一定的数据业务需求,数据业务市场处于培育阶段。初期的网络部署将以每小区1个载波的配置为主,话务量较高的地区也可以配置多个载波;HSDPA资源可根据数据业务量灵活分配。

          由于总的话务需求量并不是很高,可以把HSDPA业务和话音业务配置在一个载波上,上下行时隙比例配置以3∶3为主。具体覆盖原则如下:

          *在热点地区,HSDPA可实现连续覆盖,满足高速业务的需求。此时高速的PS域业务(如大于64kbit/s的业务)采用HSDPA方式进行传输,低于64kbit/s的业务采用非HSDPA方式传输。

          *在非热点地区,通过非HSDPA方式提供PS业务,满足低速业务的需求。

          *用户从HSDPA小区移动到非HSDPA小区时,业务连续性仍然可以得到保证,但峰值速率可能下降。

          随着语音和数据业务需求量不断增加,用户数稳步增长,数据业务的增长速率高于语音业务的增长速率,数据业务市场经过培育期,将进入快速发展阶段。初期单载波的配置已无法满足话务需求,此时可通过增加载频数量,同时调配HSDPA和语音业务资源,满足语音和数据业务不断增加的需求。

          大部分小区将配置2个以上的载频。语音业务和HSDPA资源可在载频间以及载频内灵活分配。下面我们提出了详细的配置策略。

          (1)在下行数据流量较低的地区,可将HSDPA资源配置为0,主要支持语音业务和低速数据业务。

          (2)在下行数据流量较多的地区,可采取以下3种方式进行配置:

          *将HSDPA与语音业务配置在不同的载频上。

          *将HSDPA与语音业务混合配置在同一个载频上,HSDPA的资源可灵活配置为30%,50%,80%等。

          *载频数较多时的混合配置方式,即在某些载频的下行方向主要配置HSDPA资源,在某些载频上主要配置语音业务资源,在某些载频上同时配置HSDPA和语音业务资源。

          (3)当下行数据流量明显高于上行数据流量时:

          *首先维持时隙转换点不变,在多个载频上同时配置HSDPA资源。

          *如果仍然不能满足下行数据流量的需求,将高话务量区域的上下行时隙转换点调整为2∶4,同时在3∶3和2∶4的重叠区域内采取交叉时隙干扰消除措施;特殊地区可配置成1∶5,以满足下行数据量非常高的需求。

5.TD-HSDPA组网优势分析

          TD-HSDPA可灵活组网适用于各种应用场景的特点,直接源自于TDD技术的灵活性以及TD-SCDMA技术标准的先进性。当WCDMA引入HSDPA时,由于功率受限和干扰受限的影响,小区的覆盖及容量均会受到较大冲击,如果增加第二频点,将加大其网络规划的复杂程度。而TD-HSDPA的引入不会对TD-SCDMA的组网造成不良影响,其主要优势可归纳为以下三点:

          *TD-HSDPA与语音业务可使用不同时隙,不存在功率分配的问题;HSDPA业务对覆盖的影响较小,对容量没有什么影响。

          *同一覆盖区内可只配置一个多载波小区,通过载频间资源分配即可满足用户的各类业务需求,无须进行小区间切换。

          *无论载波数量多或少,网络规划复杂度相同,且可灵活满足单用户峰值速率高、小区吞吐量大以及支持的语音用户数量多等各种要求。

6.结束语

    当然,TD-HSDPA与其它新技术一样,不可能一蹴而就,在其组网应用的过程中也会不可避免地面临许多问题。但人们在不断地更新、完善和研究尝试下,以深厚的技术底蕴和丰富的网络建设经验,打造一流的TD-HSDPA精品网络应该不是一个梦想。