如何提高TD-SCDMA网络容量及质量

如何提高TD-SCDMA网络容量及质量

　　随着 TD-SCDMA网络建设在全国迅速铺开，如何能够进一步提高TD-SCDMA网络容量及质量，提升用户体验是中国移动非常关注的问题。目前TD-SCDMA现网大规模商用的频段为A频段（2010-2025MHz），可用频点共9个；由于PHS干扰等问题影响，F频段1800-1900MHz的应用尚未大规模展开。随着TD用户数的不断增多和业务量的不断增加，现网频率资源紧张的问题日益凸显。为提升TD现网网络性能，大唐移动积极探索，基于对TD-SCDMA标准的研究以及设备实现情况的分析，大唐移动配合中国移动通信集团设计院有限公司一起对TD载波间隔压缩方案进行了相关理论分析研究及测试验证，希望为提升TD-SCDMA网络性能做出贡献。之后，大唐移动又在中国移动集团公司的统一安排部署下，在云南移动和设计院全程组织和协调下，最先启动完成了在昆明的现网扩大试点应用测试，证实了TD-SCDMA载波间隔压缩方案在大唐移动现网应用是可行的。

　　3G系统规定信道栅度为200KHz，而距离1.6MHz最近的就是1.4MHz，因此可考虑将TD- SCDMA载波间隔缩减为1.4MHz。这样可在2010-2025MHz的有限带宽内增加一个新的频点，提升系统容量，有助于降低网络干扰，提升网络质量。但是TD-SCDMA载波间隔是否可压缩，现网设备是否可支持载波间隔压缩方案、载波间隔压缩后会给现网带来什么影响，这一系列问题均需进行深入研究验证才能确定载波间隔压缩方案是否可行。

　　一、TD-SCDMA载波间隔是否可压缩

　　TD-SCDMA正常情况下载波间隔为1.6MHz，但载波间隔并不是一成不变的。3GPP 25.105中规定，1.28Mcps TDD的信道间隔为1.6MHz，但是在一些特殊组网场景下可以通过调整来优化性能。具体规定如下：

　　• 5.4.1.2 1,28 Mcps TDD Option
 The channel spacing is 1.6MHz, but this can be adjusted to optimise peRFormance in a particular deployment scenario.

　　二、TD-SCDMA载波间隔压缩方案

　　将TD-SCDMA载波间隔由1.6MHz压缩为1.4MHz，可在现有的带宽内增加可用频点，目前现网大规模应用的A频段（2010-2025MHz）可增加1个频点，可用频点由9个增至10个。根据仿真分析，载波间隔压缩对64QAM的影响相对严重，考虑室外情况下应用 64QAM的概率较小，在室外进行1.4MHz的载波间隔配置对容量影响很小，建议该新增频点用于室外组网，室内载波间隔仍设置为1.6MHz。室外应用载波由6载波增加至7载波，组网时可根据业务发展应用情况灵活配置频率应用。如下图所示配置，一方面可有效提升现网R4业务频率复用系数，减小网络同频干扰，提升网络质量。另一方面现网大多场景S444配置可扩容至S555，有利于TD数据业务增长需求。

　　根据大唐移动目前设备实现能力，载波间隔缩减为1.4MHz后，现网产品硬件无需任何修改，RNC和OMC版本无需任何修改，只需Node B做软件升级即可支持1.4MHz载波间隔压缩方案。该方案实现方便快捷，且节约成本。

　　三、TD-SCDMA载波间隔压缩引发问题分析

　　TD-SCDMA的chip速率为1.28Mcps，带宽为1.6MHz，目前TD-SCDMA设备基带成型滤波器采用RRC滤波器，滤波器滚降系数为α=0.22。在不修改现有设备情况下，载波间隔从1.6MHz压缩成1.4MHz后，不能满足α=0.22的基带滤波器所要求的带宽，会影响系统邻频泄漏和邻频干扰抑制性能，邻频干扰有一定上升，可能无法满足多运营商邻频共存的要求。此外，如果邻频干扰增大到一定程度，则会影响网络性能。随着HSPA/PA+ 的引入，高阶调制逐步引入，在高C/I情况下可以有效提高数据速率。当压缩载波间隔后，邻频干扰会对C/I形成一定影响。

　　1．载波间隔压缩对运营商邻频共存的影响

　　对于多运营商共存共址，主要考虑邻频干扰，通常需要考虑发送端的邻频泄漏和接收端的邻频选择性，衡量指标是邻频干扰抑制ACIR。根据3GPP 25.942（V800）中TDD系统之间干扰仿真的结果，最差环境下邻频共存需要的ACIR上行约为32.5dB，下行约为30.5dB。TD- SCDMA系统射频指标在确定过程中主要考虑了运营商邻频共存对ACIR的需求以及设备可实现性的因素。TD-SCDMA的基本射频指标如下：

　　根据3GPP仿真结果，以上射频参数定义情况下，不同运营商在邻频共存的情况下，容量损失基本可忽略。

 　　考虑同一运营商内部的不同频率之间的干扰时，对邻频干扰的要求可以适当放宽。这种情况下，存在进一步收缩载波间隔的优化空间。在3G标准制定之初即讨论过这种情况，认为在同一个运营商内部可以减小载波间隔。落实到规范中也为这种应用提供了灵活性，规范中明确载波间隔在一些特殊组网场景下可以通过调整来优化性能。CCSA中也对邻频干扰的影响做过详细研究，根据CCSA仿真结论，对于同一运营商的不同载波之间的干扰，当 ACIR>25dB时，容量损失很小。

　　当载波间隔压缩后，基站和终端的射频指标均有一定的恶化，如果对系统容量不造成明显影响，则载波间隔压缩可行。根据大唐移动设备测试结果，载波间隔压缩为1.4MHz后，设备ACIR均大于25dB。该指标无法满足多运营商邻频共存的要求，但是在中国移动单一运营商运营TD-SCDMA的情况下，可以考虑针对TD-SCDMA的载波间隔进行优化。

　　2．载波间隔压缩对系统性能的影响

　　从系统仿真研究可知，对于16QAM调制方式，载波间隔压缩带来的C/I损失约为0.5dB；对于64QAM调制方式，载波间隔压缩带来的C/I损失约为2dB。可以看到载波间隔压缩对64QAM的影响相对严重。随着HSPA/PA+的引入以及高阶调制逐步引入，压缩载波间隔后，系统性能会受到一定影响，考虑室外情况下应用64QAM的概率较小，在室外进行1.4MHz的载波间隔配置对容量影响很小。

　　四、TD-SCDMA载波间隔压缩方案测试验证

　　为了验证1.4MHz实际组网的可行性，大唐移动分别在公司内系统测试实验室和昆明外场真实加载情况下进行了测试验证。

　　1． 大唐移动通信设备有限公司系统测试实验室测试

　　为了验证1.4MHz载波间隔应用的可行性，2009年6月末，大唐移动在实验室进行了相关测试研究，对比了TD-SCDMA载波间隔为 1.4MHz和1.6MHz情况下的载波承载容量、HSDPA用户吞吐量能力和开机驻留时延、呼叫接续等基本功能，根据室内测试结果，在1.4MHz和1.6MHz两种载波间隔情况下，各项指标没有明显区别。

　　2． 云南移动昆明TD-SCDMA网络真实加载测试

　　为了进一步验证1.4MHz实际组网的可行性，2009年8月，在云南移动的大力支持下，大唐移动在昆明TD-SCDMA网络真实加载情况下进行了相关测试。在室内和室外，分别在1.6MHz和1.4MHz载波间隔下，对R4和HSDPA的性能、网络KPI指标以及系统容量进行了测试验证，对比载波间隔压缩前后本小区同频、邻频干扰对性能的影响，并通过KPI测试对比网络指标。

　　昆明室内测试站点为汇都国际大厦，是典型的商务办公楼环境。室外测试在昆明南部呈贡县的繁华区域进行，共涉及到7个基站，10个小区的覆盖，外围涉及6个主要邻小区。通过在昆明对室内和室外不同的测试场景，定点和路测不同的测试方式，R4和HSDPA不同的测试业务，上行和下行的不同指标等等各种典型用例的测试，统计结果和分析数据证明了TD-SCDMA系统载波间隔调整至1.4MHz后，不会由于邻道干扰的增加而对现网指标造成影响，TD系统载波间隔调整至1.4M在现网应用是完全可行的。

　　3． 云南移动昆明现网扩大试点应用测试

　　通过前期协议分析、理论研究以及昆明外场的规模测试，初步验证了TD-SCDMA载波间隔压缩技术是可行的。在中国移动集团公司统一安排下，2009年11月2日 至 11月14日，大唐移动率先在云南昆明开展了现网扩大试点应用的测试。本次昆明现网测试是中国移动集团公司最先启动的试点工作，本次试点主要考察采用 1.4MHz载波间隔组网后网络KPI指标与现网1.6MHz载波间隔组网网络KPI指标的差异，以进一步验证TD-SCDMA载波压缩方案在现网应用的可行性。

　　根据测试场景选择要求以及昆明RNC分区的实际情况，本次测试选择RNC5及RNC8为试点测试区域，分别涵盖了密集市区和一般市区两个典型场景。 RNC5主要覆盖密集市区区域，包括基站82个，小区209个；RNC8主要覆盖一般市区区域，包括基站119个，小区346个。所选区域示意图如下：

 　　根据试点场景要求，分别统计RNC5、RNC8的网络性能并进行对比和分析。现网统计KPI指标共涉及CS域、PS域业务以及切换成功率等，同时统计了业务量、RAB建立时间等指标作为参考。对于CS域和PS域业务的接入成功率和掉话率分别进行了统计，对于切换成功率分别统计了系统内的切换成功率和系统间的切换成功率。

　　根据两个试点RNC的综合指标对比得出，两种场景下的平均网络负荷基本一致，网络平均指标和业务接入时延（RAB建立时延）基本一致，试点RNC在 1.4MHz载波间隔下的KPI指标整体上不差于1.6MHz下的网络性能。一定统计时间、大量现网统计数据结果再次验证了通过压缩TD-SCDMA载波间隔、增加载波数量的方法在现网应用是完全可行的。

　　通过以上深入细致的研究分析及多次测试验证， TD-SCDMA载波间隔压缩方案在现网应用是可行的。在目前TD-SCDMA网络建设阶段，在相同频率资源条件下，缩减TD载波间隔方案提供了更多的载波数量，可增加系统容量，有助于降低网络干扰，快速提升TD现网网络质量。通过TD载波间隔压缩方式，提高了无线资源的频谱利用率，将带来较大的经济效益。