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TD/SCDMA向TD-LTE演进路线浅析

2010-12-01 11:35
PokerJoker
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  2010年12月1日消息,2010年,3G网络建设在国内已经进入第三个年头,网络架构基本成熟,但给消费者带来的体验提升程度远低于光进铜退和Wi-Fi。在高通已经放弃UMB(EV-DO Rev.C)技术、WiMAX技术在国内没有大规模部署的情况下,剩下的TD-SCDMAWCDMA技术应如何向后演进,两种体制在演进中有哪些技术差异?这些差异导致网络的组建需关注哪些问题?这都是运营商极其关注的敏感问题。

LTE标准的演进

  3GPP根据无线空口和网络架构的发展,将其演进分为R99、R4、R5、R6、R7、LTE(R8)等版本。目前国内移动通信运营商WCDMA网络在空口和无线网络侧大约处于R6版本阶段,已部署了HSPA网络,但核心网部分还未引入IMS、WLAN接入以及多媒体广播与多播业务。

  根据TD产业联盟和CCSA的规划,TD-SCDMA技术和标准演进将分为三个阶段,在标准上分别对应于3GPP R4、R5/R6/R7和LTE(R7/R8)。目前,国内移动通信运营商WCDMA网络在空口和无线网络侧大约处于第二阶段版本。

  LTE虽然拥有诸多革命性的创新,但丧失了现有3GPP 3G系统的兼容性。对于已经建设3G网络的运营商来说,在3G网络基础上尽量提高性能,向LTE靠拢,是非常实际的课题。因此,HSPA在向LTE演进的路线上出现了过渡性选择:HSPA+和HSOPA。

  HSPA+的宗旨是要保持与UMTS第6版本(Rel6)的后向兼容性,同时尽量缩小与LTE之间的距离。为此,HSPA+引入了MIMO、高阶调制(上行16QAM/下行64QAM)、CPC、增强的MAC层等技术。

  在HSPA+之后,将是HSOPA,HSOPA的目的是实现与3GPP LTE的前向兼容性,其最大特征是空口使用OFDM调制技术,可以平滑演进到LTE,但不兼容HSPA/HSPA+。纵观TD-SCDMA和WCDMA的演进路线,从HSDPA/HSUPA到LTE,各具有相互无法替代的优点,同时造就了自身的缺陷,但总的来说是一个技术差异逐渐缩小的过程,最后在LTE阶段统一为一种体制下的两种双工方式。

  在无线网络侧,WCDMA的标准化制定较早、产业化发展比较成熟,比较适合按照HSDPA→HSUPA→HSPA+→HSOPA/LTE的路线演进。而TD-SCDMA因为标准化的延迟,可以考虑将HSUPA和HSPA+合并的方式,按照HSDPA→HSDPA/HSPA+→HSOPA/LTE的路线进行演进。运营商在WCDMA和TD-SCDMA网络演进过程中组网与建网需要注意以下问题:

基本原则

  无论基于哪种技术(WCDMA还是TD-SCDMA)、在技术演进的哪个阶段、采用何种技术组网,新的网络的NodeB无线覆盖范围要在保证容量需求和质量要求的前提下,尽量多与原有网络相仿,无论是大于还是小于原有网络覆盖范围都会增加网络规划、建设以及新旧网络共存的复杂度,增加网络建设和运营成本。

WCDMA演进建设

  WCDMA拥有成熟的实践经验和技术应用能力积累,适用于大区制的国际和国家范围内的覆盖及对称业务(如话音、交互式实时数据业务等)。在其网络演进建设时需要考虑的问题主要是采用覆盖方式和载波使用。

  连续覆盖可以提高用户的满意度,但成本较高。另外,考虑到初期用户可能是采用笔记本电脑高速接入的方式会比较多,对移动性要求不高,所以网络部署初期可以是热点覆盖。随着高速数据用户的增加以及智能手机的普及,可以发展连续覆盖。

  分别使用不同载波的优点是演进网络和现网可同时获得最高的容量;缺点是相比共享载波方式,网络部署成本较高。共享载波的优点是,可以以低成本进行网络部署,无需增加新的频率和系统硬件,相比现网有更好的性能表现,更高的系统吞吐量;缺点是相比单独载波方式,频率利用率较低。为实现HSPA/HSPA+/HSOPA等的最大传输速率,需消耗近乎所有的信道码资源。

  还应注意的是,HSPA/HSPA+/HSOPA等演进技术对下行功率使用的突发特性会对现网业务造成影响,在功率资源的分配上,应给现网业务保留适当的余量以减轻这种影响。这样也会反过来影响HSPA/HSPA+/HSOPA等演进技术的吞吐量,需要进行功率资源和码资源的平衡。

TD-SCDMA演进建设

  针对TD-SCDMA的特点,网络演进初期可能有两种方案,分别是HSPA/HSPA+与TD-SCDMA共小区直接建网,以及HSPA/HSPA+与TD-SCDMA使用不同的小区分层建网。

  HSPA/HSPA+与TD-SCDMA共小区,包括异载频和共载频等形式,两者共同使用基站功率、载频、时隙和信道化码等资源,在系统统一调度下发挥各自优势。采用同频组网方案,需要平衡TD-SCDMA传统承载业务和HSPA/HSPA+高速数据业务对无线资源的使用。在建网初期,传统承载业务和HSPA/HSPA+的业务量约为70%和30%,在无线资源的分配上也大致按此比例。根据网络发展阶段容量的预测,TD-SCDMA小区采用3载波可以满足城区的容量需求(CS话音+PS数据业务),这样根据上述无线资源的分配比例并结合TD-SCDMA载波特点,可以采用上下行对称或非对称的承载方式。

  HSPA/HSPA+采用与TD-SCDMA不同的小区进行组网,组成另外一层网络。TD-SCDMA网络承载CS业务和低速数据业务,HSDPA网集中提供高速数据业务,通过切换实现两个系统间业务承载能力的互补。

  纵观TD和WCDMA的演进路线,新技术、新机制层出不穷,网络的性能和架构不断优化,但TDD和FDD的本质差异和技术成熟度差异贯穿其中。时分/频分双工方式差异导致帧结构的不同,进而导致上下行信道的差异,导致信道控制、媒体访问控制、资源调度机制的不同,导致切换和干扰抑制等网络机制的差异,导致移动性、覆盖等网络特性的不同,最终导致网络规划和建设的策略的差异。WCDMA成熟稳定,新技术的部署实现直接基于现有网络考虑资源的共用和覆盖模式;而TD-LTE作为一个技术和成本上都非常有特色的标准,但在标准发展和技术成熟度上落后于LET-FDD,演进建设必须与TD网络自身建设同步考虑。

  (编辑 Valiant)

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