HSPA+無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃淺析

標(biāo)簽：HSPA  無線網(wǎng)絡(luò)

0 前言

HSPA+屬于HSPA技術(shù)增強(qiáng)，包含多項關(guān)鍵技術(shù)，如高階調(diào)制、MIMO、多載頻HSPA、干擾消除等等。HSPA+作為UMTS系統(tǒng)的下一步演進(jìn)，在帶寬增強(qiáng)方面有全面的提升。根據(jù)技術(shù)發(fā)展和終端產(chǎn)業(yè)鏈成熟情況，結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)實際，可以采取逐步引入這些關(guān)鍵技術(shù)的方式。

本文主要針對中國聯(lián)通引入下行64QAM技術(shù)后的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃特點進(jìn)行探討。

1 HSPA+鏈路預(yù)算特性

與HSPA+相比，HSPA只是改變了空口調(diào)制方式，并且只是在CQI較好的條件下選擇64QAM調(diào)制方式(見圖1)，所以HSPA+的鏈路預(yù)算和HSPA基本相同，但是對比R99有較大差異。HSDPA+鏈路預(yù)算，關(guān)注下行小區(qū)邊緣處的數(shù)據(jù)速率;在R99和HSDPA+共享載頻小區(qū)半徑以R99業(yè)務(wù)覆蓋為準(zhǔn)，鏈路預(yù)算采取R99的鏈路預(yù)算方式，在HSDPA+獨(dú)立載頻的小區(qū)半徑以HSDPA業(yè)務(wù)覆蓋為準(zhǔn)，鏈路預(yù)算采取HSDPA的鏈路預(yù)算方式。

HSDPA與R99鏈路預(yù)算存在一些差異，在小區(qū)邊緣或軟切換區(qū)域內(nèi)，R99網(wǎng)絡(luò)允許進(jìn)行軟切換，因此在R99網(wǎng)絡(luò)鏈路預(yù)算中，需要考慮軟切換帶來的增益，HSDPA是硬切換，從切換角度看，HSDPA的鏈路預(yù)算不需要考慮軟切換帶來的增益。功率控制兩者也存在差異，R99網(wǎng)絡(luò)所有的業(yè)務(wù)信道都支持快速功率控制，業(yè)務(wù)信道鏈路預(yù)算時，需要考慮快衰落余量，HSDPA沒有功控，在鏈路預(yù)算中就無需考慮功控余量。

2 HSPA+系統(tǒng)性能仿真分析

2.1 下行覆蓋性能仿真

在單發(fā)雙收條件下，通過對微蜂窩和宏蜂窩環(huán)境進(jìn)行16QAM和64QAM用戶吞吐率CDF的對比仿真分析可知，在小區(qū)邊緣或距小區(qū)中心較遠(yuǎn)處，64QAM與16QAM的性能相同，這是因為用戶在小區(qū)邊緣受到的鄰區(qū)干擾和大尺度衰落都比小區(qū)中心處的大，用戶處的無線環(huán)境滿足不了64QAM的使用門限，所以小區(qū)邊緣用戶不會采用64QAM。因此HSDPA 64QAM的網(wǎng)絡(luò)在小區(qū)邊緣UE的鏈路預(yù)算，仍然采用傳統(tǒng)的鏈路預(yù)算方式。

在微蜂窩條件下，扇區(qū)內(nèi)約有20%的用戶能夠獲得64QAM增益，仿真采用的是在覆蓋區(qū)域內(nèi)均勻分布用戶，因此這意味著在這些用戶所占據(jù)的面積里是能夠獲得64QAM增益的，該面積約占扇區(qū)總面積的20%。在宏蜂窩條件下，由于基站可覆蓋面積增大，但64QAM覆蓋區(qū)域未發(fā)生較大變化，因此可使用64QAM的面積比例較微蜂窩環(huán)境小很多，仿真顯示約為2.2%。

上述結(jié)論并不是絕對的，仿真得到的64QAM的覆蓋性能受諸多假設(shè)條件影響，如信道類型、接收機(jī)類型、天線數(shù)目、業(yè)務(wù)模型類型等。更改其中的任一條件都有可能使結(jié)論發(fā)生變化。

2.2 下行容量性能仿真

表1示出的是宏蜂窩和微蜂窩條件下，16QAM和64QAM的仿真結(jié)果對比。5%、50%、95%的用戶數(shù)據(jù)速率表明距小區(qū)中心距離為遠(yuǎn)、中、近3點處的用戶吞吐率(例如：表中的0.129表示使用16QAM，500 m小區(qū)半徑時，有5%的用戶速率低于0.129 Mbit/s)。

從仿真結(jié)果可以看到，微蜂窩時，64QAM相對16QAM的增益比較明顯，在仿真所設(shè)置的參數(shù)條件下，該增益約為6%;而在宏蜂窩時，64QAM相對16QAM的增益很小。之所以出現(xiàn)這種情況是由于當(dāng)無線環(huán)境相對較差時，用戶能夠達(dá)到64QAM使用門限的機(jī)會就非常少，因此64QAM帶來的增益不明顯;而在微蜂窩條件下或者室內(nèi)場景中，如使用較好的無線信道模型，64QAM會帶來較為明顯的增益。

3 系統(tǒng)資源配置規(guī)劃

3.1 空口資源配置

引入下行64QAM后，HSPA+和HSPA的小區(qū)屬性重合，在資源分配(功率資源、碼資源等)、多載波策略方面均繼承HSPA的方式，沿用HSPA資源調(diào)度和多載波使用策略，僅是多了64QAM的調(diào)制方式，系統(tǒng)根據(jù)終端能力、無線環(huán)境等因素來決定是否采用64QAM。

3.2 傳輸資源配置

引入64QAM后，單用戶下行峰值吞吐率最高可達(dá)到21 Mbit/s，再結(jié)合傳輸網(wǎng)絡(luò)效率及R99業(yè)務(wù)的占用，Iub接口帶寬要求配置到30 Mbit/s以上。

但對于中國聯(lián)通，目前的用戶規(guī)模較小，整體話務(wù)負(fù)荷和無線資源利用率較低，傳輸帶寬的計算是根據(jù)業(yè)務(wù)模型測算而非考慮單站的空口峰值速率。引入下行64QAM后，不會改變原有的傳輸帶寬計算方法。HSPA+是一種技術(shù)提升，增加了無線帶寬，實際業(yè)務(wù)流量在短期內(nèi)未必會增加，所以基站的帶寬配置應(yīng)該參考現(xiàn)網(wǎng)實際話務(wù)負(fù)荷和業(yè)務(wù)模型計算后給出。針對熱點或者演示站點，需要提供峰值速率體驗的，傳輸帶寬單站點可以考慮滿足理論峰值速率要求。

3.3 基帶板配置

下行64QAM不額外消耗CE資源，基帶板配置沿用原有算法。可繼續(xù)觀察現(xiàn)網(wǎng)CE利用率統(tǒng)計數(shù)據(jù)，結(jié)合統(tǒng)計數(shù)據(jù)變化和未來預(yù)測，調(diào)整基帶板配置。

個別廠家的基帶板除了CE約束外，還有最高速率約束。與傳輸類似，引入64QAM后，可能會帶來吞吐量提升，需觀察流量統(tǒng)計數(shù)據(jù)。針對熱點站點，需要提供峰值速率體驗的，建議增加基帶板。

3.4 RNC配置

中國聯(lián)通目前的RNC配置計算方法，是根據(jù)用戶模型計算單個RNC的最大上下行流量處理能力，所以引入下行64QAM后不影響RNC硬件計算方法?？衫^續(xù)觀察現(xiàn)網(wǎng)流量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，結(jié)合統(tǒng)計數(shù)據(jù)變化和未來預(yù)測，靈活調(diào)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協(xié)議)。與HSDPA相比，由于HSPA+能夠提供更高的吞吐量，意味UMTS承載更高的速率，因此需要在SGSN和GGSN上進(jìn)行一些容量上的設(shè)置，設(shè)置最大速率為8 640 kbit/s，QoS屬性改為R7版本。

4 現(xiàn)網(wǎng)部署HSPA+策略分析

4.1 HSPA+部署對R99業(yè)務(wù)的影響

HSDPA+的升級對R99網(wǎng)絡(luò)覆蓋的影響可以分場景分別討論。

a) R99/HSDPA+獨(dú)立載頻組網(wǎng)模式下，HSDPA+小區(qū)的引入不影響R99覆蓋性能。

b) 原R99規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)中引入HSDPA+后，如果小區(qū)保持原規(guī)劃負(fù)載不變，小區(qū)覆蓋不受影響。

c)引入HSDPA+后，如果小區(qū)負(fù)載高于規(guī)劃負(fù)載，下行干擾隨之增加，導(dǎo)致覆蓋區(qū)內(nèi)Ec/Io惡化，原R99小區(qū)覆蓋半徑將降低。依據(jù)仿真結(jié)果，下行負(fù)載從50%上升到90%，Ec/Io下降2.5 dB左右;下行負(fù)載從75%上升到90%，Ec/Io下降0.8 dB左右。

d)在實際網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中，為保證相同的覆蓋性能，引入HSDPA+后，公共信道和專用信道功率配比需要同比增加。小區(qū)下行負(fù)載從50%調(diào)整到90%，公用信道與專用信道功率配比增加2.5 dB，原R99小區(qū)覆蓋將不受影響;小區(qū)下行負(fù)載從75%調(diào)整到90%，公用信道與專用信道功率配比增加0.8 dB，原R99小區(qū)覆蓋將不受影響。

e)在R99相同頻點上引入HSDPA+，對于室外單小區(qū)或連續(xù)小區(qū)場景，原R99網(wǎng)絡(luò)上行覆蓋規(guī)劃結(jié)果沒有影響。對于室內(nèi)單小區(qū)場景，原R99網(wǎng)絡(luò)容量上行不受限情況下，引入HSDPA+對已有R99上行覆蓋規(guī)劃結(jié)果沒有影響;原R99網(wǎng)絡(luò)容量上行受限情況下，覆蓋半徑將隨著R99業(yè)務(wù)的增加而相應(yīng)縮小。

由此可見，HSDPA+對R99網(wǎng)絡(luò)容量影響可歸納為以下幾個方面。

a)室內(nèi)應(yīng)用場景下，小區(qū)容量主要取決于上行容量是否受限。引入HSDPA+對小區(qū)容量的影響取決于HSDPA+伴隨DCH的話務(wù)量。典型情況下，1條上行PS128K信道即可支持室內(nèi)單小區(qū)的最大HSDPA+下行吞吐量，此時上行負(fù)荷僅增加5%。

b) 室內(nèi)場景下，小區(qū)的下行容量主要取決于R99/HSDPA+的碼資源分配情況，采用動態(tài)碼資源分配是保證小區(qū)下行容量的關(guān)鍵因素。

c)室外場景下，小區(qū)容量主要取決于下行容量是否受限。引入HSDPA+對小區(qū)容量的影響主要是：負(fù)載提升后，導(dǎo)致每用戶需要的下行功率增加，使小區(qū)實際可接入用戶減少。在HSDPA+承載上下行信道速率需求非對稱性條件下，引入HSDPA+不會影響小區(qū)上行負(fù)荷，即不影響原R99網(wǎng)絡(luò)的上行容量規(guī)劃。

d) HSDPA+承載效率遠(yuǎn)高于R99，因此小區(qū)總?cè)萘繉⒁蛞際SDPA+而得到提升。

e) 使用動態(tài)碼資源及動態(tài)功率資源分配調(diào)度算法是R99小區(qū)引入HSDPA+后保證小區(qū)容量的關(guān)鍵因素。

因此，引入HSPA+后，對R99業(yè)務(wù)可得出如下結(jié)論。

a) 在獨(dú)立載頻模式下，HSDPA+的引入對原R99小區(qū)的覆蓋與容量均不帶來影響。

b) R99小區(qū)引入HSDPA+后，隨小區(qū)負(fù)載提升，小區(qū)的覆蓋半徑將發(fā)生收縮，但通過提升公用信道功率配比，原小區(qū)的覆蓋與關(guān)鍵指標(biāo)將不受任何影響。

c) R99小區(qū)引入HSDPA+后，由于HSDPA+具有更高的承載效率，小區(qū)容量將顯著提升;在小區(qū)下行功率資源及碼資源得到保證的情況下，R99業(yè)務(wù)容量基本不受影響。

4.2 現(xiàn)網(wǎng)HSPA+部署策略建議

目前中國聯(lián)通全網(wǎng)已經(jīng)開通HSPA功能，主要城市區(qū)域都已經(jīng)實現(xiàn)良好覆蓋，個別熱點區(qū)域配置雙載波，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，建議采取以下策略有針對性地實現(xiàn)HSPA+部署。

4.2.1 HSPA+部署頻段建議

HSPA+主要用于滿足提升數(shù)據(jù)用戶體驗，應(yīng)對市場競爭?？紤]部署成本，以及HSPA+增益與無線信號質(zhì)量密切相關(guān)的特點和用戶需求，建議采取如下HSPA+部署策略。

a) 按照室內(nèi)頻點、第二頻點、熱點頻點、數(shù)據(jù)頻點的優(yōu)先順序，依次部署HSPA+。

b)對于雙載波站點，可考慮第二載波單獨(dú)承載HSPA/HSPA+業(yè)務(wù)，第一載波承載R99業(yè)務(wù)。保持良好的R99業(yè)務(wù)覆蓋和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)感知。

c) 在業(yè)務(wù)量較大的區(qū)域，可考慮將單載波擴(kuò)容為雙載波基站，同時升級支持HSPA+。

4.2.2 HSPA+部署區(qū)域建議

業(yè)務(wù)量的分布有區(qū)域之分，HSPA+的升級也應(yīng)根據(jù)市場需求，分區(qū)域分重點進(jìn)行。建議按照經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市(直轄市、大中型城市)、次發(fā)達(dá)城市(地區(qū)級城市)、發(fā)達(dá)的縣級城市、國家級著名景點等順序，依次部署。對于有重大時事觸發(fā)的重要競爭市場，如廣州亞運(yùn)會、上海世博會，可以考慮及時快速部署。

具體部署區(qū)域可按照先室內(nèi)(優(yōu)先選擇高檔寫字樓、機(jī)場、高檔商務(wù)區(qū)、高檔社區(qū)、政府部門、高校，運(yùn)動場館等)，再室外高話務(wù)區(qū)(繁華街道、密集城區(qū))，最后一般城區(qū)的順序進(jìn)行部署。

5 結(jié)束語

HSPA+的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃應(yīng)從現(xiàn)網(wǎng)實際業(yè)務(wù)需求出發(fā)，結(jié)合其關(guān)鍵技術(shù)特點，合理配置系統(tǒng)資源，從而有效提高HSPA性能(數(shù)據(jù)峰值速率等)。HSPA+的演進(jìn)相對較為平滑，網(wǎng)絡(luò)升級簡單，成本相對較低，這對于提高中國聯(lián)通的市場競爭力、企業(yè)品牌形象，擴(kuò)大市場占有率、維持企業(yè)的持續(xù)發(fā)展具有積極的意義。