作者：胡詠來  殷茜  鄧華陽  重慶郵電大學重慶信科設計有限公司

    【摘要】3G網絡商用方案在逐步敲定的過程中，對于網絡規劃的要求也就越來越高。

    在中國特有的國情下，WCDMA與TD-SCDMA混合組網的方案也漸漸浮出水面。文章從網絡規劃的角度闡述了TD-SCDMA與WCDMA混合組網方案的具體內容與可行性。

    【要害詞】3G網絡規劃WCDMATD-SCDMA 混合組網

    1、技術標準對比

    目前，中國的3G通訊網絡即將進入商用化應用階段，對技術標準的取舍選擇也成為移動運營商需要仔細考慮的問題。

    WCDMA和TD-SCDMA在技術上各有千秋，從目前的情況來看，不會出現哪種標準“一統江湖”的局面，而至于誰能在3G時代占據更大的市場份額，要害是看哪個技術標準更符合市場需求和競爭的需要。

    而需要注重的是，雖然cdma2000、WCDMA和TD-SCDMA同屬3G的主流技術標準，但是仍然可以將其分為兩類：cdma2000、WCDMA并作一類，TD-SCDMA則和前兩者分開討論。之所以可以這樣做，是因為在技術上cdma2000和WCDMA是UMTS的FDD標準，而TD-SCDMA則是UMTS一個的TDD標準。

    1.1、WCDMA

    WCDMA技術指標支持：高速數據傳輸(高速移動最高速率為384kb/s，而室內最高速率為2Mb/s)，異步BS技術，同時也支持可變速傳輸，WCDMA每幀幀長10ms，碼片速率3.84Mb/s。

    WCDMA主要特點：

    （1）基站同步方式：支持異步和同步的基站運行方式，組網方便、靈活；

    （2）調制方式：上行為BPSK，下行為QPSK；

    （3）解調方式：導頻輔助的相干解調；

    （4）接入方式：DS-CDMA直序列擴頻碼碼分多址方式；

    （5）三種編碼方式：在話音信道采用卷積碼(R=1/3，K=9)進行內部編碼和Veterbi解碼，在數據信道采用ReedSolomon編碼，在控制信道采用卷積碼(R=1/2，K=9)進行內部編碼和Veterbi解碼;適應多種速率的傳輸，可靈活地提供多種業務，并根據不同的業務質量和業務速率分配不同的資源，同時對多速率、多媒體的業務可通過改變擴頻比(對于低速率的32kb/s、64kb/s、128kb/s的業務)和多碼并行傳送(對于高于128kb/s的業務)的方式來實現；

    （6）上、下行快速、高效的功率控制大大減少了系統的多址干擾，提高了系統容量，同時也降低了傳輸的功率；核心網絡基于GSM/GPRS網絡的演進，并保持與GSM/GPRS網絡的兼容性；BTS之間無需同步因BS可收發異步的PN碼，即BS可跟蹤對方發出的PN碼，同時MS也可用額外的PN碼進行捕捉與跟蹤，因此可獲得同步，來支持越區切換及宏分集，而在BTS之間無需進行同步；

    （7）支持軟切換和更軟切換，切換方式包括三種，即：扇區間軟切換、小區間軟切換和載頻間硬切換。

    WCDMA的發起者主要是歐洲和日本標準化組織和廠商，WCDMA繼續了第二代移動通信體制GSM標準化程度高和開放性好的特點，標準化進展順利，網絡運營商可以通過在GSM網絡上引入GPRS網絡設備和新業務，培育數據業務消費群體，從EDGE逐步平穩過渡到3G。

    1.2、TD－SCDMA

    TD-SCDMA的主要技術特點為：

    （1）信號帶寬為1.23MHz，碼片速率為1.28Mchip/s；

    （2）采用智能天線技術，提高了頻譜效率；

    （3）采用同步CDMA技術，降低上行用戶間的干擾和保持時隙寬度；

    （4）接收機和發射機采用軟件無線電技術；

    （5）采用聯合檢測技術，并配合智能天線技術，降低多址干擾；

    （6）多時隙，具有上下行不對稱信道分配能力，適應數據業務的開展，采用接力切換，降低掉話率，提高切換的效率；

    （7）語音編碼：AMR與GSM兼容；

    （8）核心網絡CN基于GSM/GPRS/EDGE網絡開展“R99-R4-R5-R6”的演進策略，并保持與它們的兼容性，基站間采用GPS或者網絡同步方式，降低基站間干擾。

    1.3、TD－SCDMA和WCDMA系統的差異分析

    TD-SCDMA與WCDMA系統相比，具有以下的特點和優勢：

    (1)頻譜利用率高：TD-SCDMA將TDD時分雙工、CDMA碼分多址和TDMA時分復用相結合，在傳輸中易于針對不同類型的業務設置上、下行鏈路轉換點，因而使總的頻譜效率更高。

    (2)支持多種通信接口：TD-SCDMA同時滿足Iub、A、Gb、Iu、Iur、Uu多種接口要求，基站子系統既可作為2G和2.5G的GSM基站的擴容，又可作為3G網中的基站子系統，能同時兼顧現在的需求和未來長遠的發展。

    (3)頻譜靈活性強：TD-SCDMA第三代移動通信系統頻譜靈活性強，僅需單一1.6M的頻帶就可提供速率達2M的3G數據業務需求，而且非常適合非對稱業務的傳輸。

    (4)系統性能穩定：TD-SCDMA收發在同一頻段上，上行鏈路和下行鏈路的無線環境一致性很好，更適合使用新興的智能天線技術，利用了CDMA和TDMA結合的多址方式，更利于聯合檢測技術的采用，這些技術都能減少了干擾，提高系統的性能穩定性。

    (5)與傳統系統兼容性好：TD-SCDMA支持現存的覆蓋結構，信令協議可以后向兼容，網絡不必引入新的呼叫模式，能夠實現從現存的通信系統到下一代移動通信系統的平滑過渡。

    (6)系統設備成本低:TD-SCDMA上下行工作于同一頻率，對稱的電波傳播特性使之便于利用智能天線等新的要害技術，這也可達到降低成本的目的。在無線基站方面，TD-SCDMA的設備制造成本也比較低。

    (7)支持與傳統系統間的切換功能:TD-SCDMA技術支持多載波直序列擴頻系統，可以再利用現有的框架設備、小區規劃、操作系統、賬單系統等，在所有環境下支持對稱或不對稱的數據速率。

    當然，與WCDMA比起來，TD-SCDMA也有尚顯稚嫩的地方。比如，在對CDMA技術的利用方面，TD-SCDMA因要與GSM的小區兼容，小區復用系數為3，降低了頻譜利用率。又因為TD-SCDMA頻帶寬度窄，不能充分利用多徑，降低了系統效率，實現軟切換和軟容量能力較困難。另外，TD-SCDMA系統要精確定時，小區間保持同步，對定時系統要求高。而WCDMA則不需要小區間同步，可同時適應室內外甚至地鐵等不同無線傳播環境的應用。另外，WCDMA對移動性的支持更加優質，適合宏蜂窩、蜂窩、微蜂窩組網，尤其是在從GSM網向3G的過渡過程中，WCDMA的優勢更加明顯。

    1.4、TD－SCDMA與WCDMA系統混合組網的需求分析

    國內運營商基于技術、經濟、政治等多方面因素的考慮，對TD-SCDMA與WCDMA系統混合組網都有考慮，也就是捆綁產業化。

    2、混合組網原則

    在進行TD-SCDMA建網時，考慮到現有的WCDMA預規劃，建議采用如下混合組網原則：

    在3G網絡建設初期，TD-SCDMA網絡無法進行獨立組網形成全國性連續覆蓋網絡的前提下，建議使用WCDMA/TD-SCDMA雙模終端，這樣既可以充分借用WCDMA網絡，避免覆蓋盲區，同時又能保證用戶可以很好的享受高端業務的服務；

    依靠WCDMA網絡規劃資源，結合其實際布網情況，利用TD-SCDMA網絡做重點局部（密集城區、城區的室外和重點樓層的室內）地區覆蓋，實現熱點地區的業務需求；

    由于WCDMA語音業務和數據業務覆蓋半徑差別很大，不能保持良好的網絡拓撲結構，影響網絡性能。TD-SCDMA以補充實現高速數據業務的連續覆蓋為規劃目標，在大城市的商業區室外保證高速數據業務的連續覆蓋；在大城市的辦公樓、酒店等商業價值高的樓盤,室內實現高速數據業務的覆蓋；

    網絡規劃要充分利用資源，在滿足網絡性能和網絡結構的情況下，盡可能結合兩種制式的優勢，各盡所長，降低建設費用和加快建設速度；

    TD-SCDMA覆蓋邊緣選擇應盡可能選在話務量較低的區域，邊界處WCDMA信號要覆蓋很好，同時TD-SCDMA覆蓋邊緣的信號避免出現深衰落；

    混合組網異系統的切換區域應設置在話務量較低的區域，不是所有地方都可以實現系統間切換，這樣可以避免服務質量和系統性能的明顯下降。

    3、TD－SCDMA與WCDMA混合組網互干擾分析

    3.1、互干擾分析

    圖1  互干擾分析圖

    如圖1所示，在1920MHz頻點四周，TD-SCDMA系統工作于上下行，WCDMA系統工作于上行。WCDMA下行頻段和1920MHz頻點有190MHz的頻率間隔（3GPPTS25.141規范要求UTRA/FDD能夠支持190MHz的收發間隔），TD-SCDMA對WCDMA下行的干擾和WCDMA下行對TD-SCDMA的干擾主要是雜散輻射，但由于有190MHz頻率保護帶，其干擾問題不是本文的研究內容。因此在1920MHz頻點處，考慮TD-SCDMA系統和WCDMA系統共存時，干擾分為四大類：

    (1)TD-SCDMA上行干擾WCDMA上行（TD-SCDMAUE－WCDMABS）

    (2)TD-SCDMA下行干擾WCDMA上行（TD-SCDMABS－WCDMABS）

    (3)WCDMA上行干擾TD-SCDMA上行（WCDMAUE－TD-SCDMABS）

    (4)WCDMA上行干擾TD-SCDMA下行（WCDMAUE－TD-SCDMAUE）

    通過仿真得到以下結論：

    通過附加的頻率保護間隔可部分消除TD-SCDMABS與WCDMABS間的干擾。

    可以通過提高WCDMAUEACLR要求或3.3MHz的頻率保護間隔抑制WCDMA UE對TD-SCDMA BS的干擾。

    良好的工程規劃可降低兩系統共存的射頻參數要求，但不能有效消除兩系統間的干擾。兩系統BS間距的增大導致WCDMAUE對TD-SCDMABS干擾的增大，BS間距的減小導致TD-SCDMABS對FDD BS干擾的增大。兩系統BS間距位于（0，R/2）區間范圍內能夠較好的協調WCDMA UE干擾TD-SCDMA BS及TD-SCDMA BS干擾WCDMA BS的ACIR要求。

    3.2、互干擾解決方案

    在工程上，通過空間隔離、頻帶隔離和工程技術等方法，可一定程度地解決TD-SCDMA和WCDMA系統混合組網時互干擾的問題。

    4、混合組網

    4.1、組網方式

    組網方式一：考慮到TD-SCDMA話務吸收能力，混合組網時考慮在WCDMA網絡下，以TD-SCDMA網絡覆蓋高速率業務的熱點地區網絡，即圖2中的藍色區域。

    圖2  組網方式一

    組網方式二：空間上的分區組網：不同地區，利用WCDMA和TD-SCDMA系統分別組網，其中TD-SCDMA負責解決熱點地區的覆蓋，即圖3中的藍色區域。

    (1)宏蜂窩分區覆蓋；

    (2)宏蜂窩和微蜂窩結合分區覆蓋——主要將TD-SCDMA網絡應用到室內覆蓋中去；

    圖3  組網方式二

    4.2、組網策略可行性分析

    (1)混合組網的技術原理分析

    在3GPP的協議標準中，TD-SCDMA與WCDMA的不同之處主要在于UTRAN部分，即無線接入網絡部分，在核心網中無大的差別。因此，對應TD-SCDMA的RNC與WCDMA的RNC在高層協議處理過程上大部分是相同的，只有幾個協議過程有區別。

    從技術層面上說，進行TD-SCDMA和WCDMA的混合組網是可行的。

    (2)混合組網的移動性治理策略分析

    網絡選擇和接入策略

    用戶可以有多種網絡選擇方式，分別是優選WCDMA網絡、優選TD-SCDMA網絡和無優先級。我們建議對混合組網方式一，用戶采用優選WCDMA網絡的方式；對混合組網方式二，用戶采用無優選方式。

    采用優選網絡的方式，可以使用戶在覆蓋區域內始終駐留在原制式網絡中，減輕不必要的切換給網絡帶來的額外負荷；當系統判定由于容量、覆蓋或干擾等原因，原網絡制式無法接入的情況下需要發起定向重試，通過系統間切換或小區重選等方式，將移動終端接入到另一種制式網絡中，保持業務的正常接入。

    在網絡運營的初期，網絡容量充裕的情況下，完全可行；至于中后期，用戶增長迅速，容量受限的情況下，運營商可以充分利用TD-SCDMA的優勢，采取增加載頻、多用戶檢測、智能天線、小區分裂等技術增加相應的容量。即使在容量一時無法增加時，也可利用接入定向重試、系統間負荷均衡或基于測量的系統間切換等技術將WCDMA系統可承擔的業務切換到TD-SCDMA系統，以保證系統的服務質量和平穩運行。

    小區重選策略

    對于混合組網方式一，基于WCDMA的用戶應該盡可能的駐留在WCDMA網絡中，在WCDMA網絡負荷正常的情況下，只要網絡質量能滿足最低業務速率接入的需要，即可以駐留。出于同樣的考慮，在TD-SCDMA網絡中WCDMA小區重選門限應該高于TD-SCDMA小區的重選門限，使駐留在TD-SCDMA網絡中的用戶減少異系統間切換。

    負荷分擔策略

    當WCDMA網絡負荷偏高時，網絡應該有能力對小區選擇門限進行調整，適當調高WCDMA小區的選擇門限，使部分WCDMA用戶選擇到TD-SCDMA站點中以減輕WCDMA站點的負荷。該過程根據網絡負荷自動執行并且可逆。同時在網絡規劃當中，要考慮RNC的負荷分擔。

    切換策略

    當一個用戶在WCDMA系統中進行了呼叫并移動到TD-SCDMA系統的邊緣，此時其無線質量變差，對于混合組網方式一，假如用戶駐留的WCDMA小區有同覆蓋的TD-SCDMA小區，則不需要打開測量，通過盲切換實現WCDMA到TD-SCDMA的切換。而對于混合組網方式二，則通過打開壓縮模式和系統間測量實現WCDMA到TD-SCDMA的切換。

    在進行系統間切換時還需要考慮切換業務特點：兩種制式提供的CS域業務服務質量基本相同，由于CS域掉話用戶感受明顯，所以CS域業務對切換成功率要求較高；而PS域業務掉話用戶感受不明顯，且PS域業務掉話后會自動重新進行連接。因此在切換策略各有側重點，CS域業務以盡可能保證切換成功率為主，PS域業務以盡可能保證用戶的帶寬為主，即用戶從共同覆蓋區向其中一種制式覆蓋區移動時，CS域切換發生較早，PS域切換發生較晚。

    (3)混合組網的網絡規劃策略分析

    頻點規劃策略

    由于TD-SCDMA頻率資源豐富，而WCDMA通常采用同頻組網，因此，對于頻點的規劃要考慮：

    1）相鄰TD-SCDMA小區之間采用異頻組網；

    2）相鄰TD-SCDMA和WCDMA小區之間增大頻帶隔離度。

    碼資源規劃

    TD-SCDMA與WCDMA混合組網的網絡規劃過程中不存在擾碼規劃的問題。

    呼吸效應解決策略

    對于混合組網方式一，WCDMA產生的呼吸效應應該由WCDMA系統自身來解決。

    對于混合組網方式二，在僅有WCDMA覆蓋下的地區，產生的小區呼吸效應應由WCDMA自身規劃時解決。由于TD-SCDMA系統呼吸效應不明顯，因此在與TD-SCDMA網絡相鄰的WCDMA小區發生呼吸效應時，可考慮由TD-SCDMA系統分擔一部分WCDMA小區邊緣用戶的接入要求，提高系統的整體容量。

    (4)混合組網對UE終端的要求

    進行TD-SCDMA和WCDMA兩種網絡的混合組網時，終端要求必須支持雙模制式。

    5、結束語

    TD-SCDMA與WCDMA混合組網的網絡規劃方案，實際上是對設備商的RNC設備性能提出了新的要求，使其具備TD-SCDMA和WCDMA的RNC相融合的能力。考慮到混合組網過程中兩種系統的NodeB可能共站址，設備商必須根據現有試驗網的測試分析，采用抑制互干擾技術，使TD-SCDMA與WCDMA系統可以共站址。

    通過上述理論分析和仿真驗證，充分說明了利用TD-SCDMA與WCDMA之間的繼續性、采用統一軟硬件平臺、從技術上支持混合組網的可行性。但是，考慮到混合組網存在的諸多技術瓶頸問題，現階段并不大力推行和建議使用混合組網的網絡規劃方案。

    參考文獻

    【1】HenryL.Bertoni著，顧金星等譯.《現代無線通信系統電波傳播》[M].北京：電子工業出版社.

    【2】李建業著，楊大成等譯.《CDMA系統設計與優化》[M].北京：電子工業出版社.

    【3】3GPPTS25.102v4.2.0(2001-09)，Technical Specification，3rd Generation Partnership Project；Technical Specification Group Radio access Networks；UE Radion transmission and Reception(TDD)(Release 4)[S].

    【4】3GPPTS25.101v4.2.0(2001-09)，Technical Specification，3rd Generation Partnership Project；Technical Specification Group Radio Access Networks；UE Radion transmission and Reception(TDD)(Release 4)[S]. ★

    作者簡介：

    胡詠來：重慶信科設計有限公司，助理工程師，項目負責人，從事通信工程咨詢和勘察設計工作。

    殷茜：重慶信科設計有限公司，主任工程師，高級項目負責人，從事通信工程咨詢和勘察設計工作。

    鄧華陽：重慶信科設計有限公司，助理工程師，項目負責人，從事通信工程咨詢和勘察設計工作。