1、影响 HSDPA 组网的几个因素王常安 上海电信新业务开发拓展中心HSDPA 作为 WCDMA 的增强技术，通过对 WCDMA R99 结构的小幅修改，在物理层新增 HS-PDSCH、HS-SCCH 和 HS-DPCCH等 3 个信道，同时采用自适应调制和编码（AMC） 、混合自动重传（HARQ） 、快速调度（Fast Scheduling）等关键技术，实现了高性价比、高下行带宽、面向分组的无线宽带接入业务。引入 HSDPA 会对原来的 WCMDA R99网络规划产生什么影响？本文将根据实验网的测试数据和仿真计算结果，同时结合上海本地的具体情况，分析影响HSDPA 组网建设的几个主要因素。载频
2、分配HSDPA 的载频分配可以采用两种方式：独立载频方案和 HSPDA/R99 共载频方案。HSDPA/R99 共载频方案就是在一个载频上，分配一定的功率资源和码资源用于 HSDPA 业务，剩余的部分用于 R99 业务。这种方案的优点是 R99 业务与 HSDPA业务共享资源，资源利用率高，投资省；同时，实现 R99 与 HSDPA 并发业务简单，避免 HSDPA 和 R99 采用不同频率而导致的 UE 小区选择、小区驻留等问题。但它的缺点在于 HSDPA 的引入将带来覆盖/容量收缩问题，并产生 R99 与 HSDPA 各自业务的功率资源及码资源分配策略问题。一般 R99 网络的下行负载设计为
3、 75%，当引入 HSDPA 后，小区下行负载将提升，可能到 90%甚至 100%，这将间接提升小区的干扰，引起覆盖的收缩。因此，在网络规划时，要充分合理地预计业务模型，合理分配 R99 和 HSDPA 功率资源及码资源。HSDPA 独立载频方案，就是为 HSDPA业务分配一个独立载频，另外再为 R99的 CS 业务和低速 PS 业务分配一个载频。其优点是 HSDPA 与 R99 网络互不影响，避免了复杂的码资源和功率资源规划；可分配给 HSDPA 的功率资源和码资源大大增加，支持更高的小区吞吐量和用户数据下行速率。但是，采用独立载频组网方案存在资源利用率不高的问题，特别是在 3G 网络建设初
4、期，语音业务和数据业务的容量需求都不高，为它们各分配一个载频将导致功率资源和码资源的利用率低，造成资源浪费，增加建网初期的投资成本；另外，HSDPA 和 R99 业务分别承载在不同的频率上，对于 CS 和 PS并发业务而言，需要在 UE 端有两套收发信机，增加了终端成本，不利于业务的推广。试验网测试数据显示，在独立载频情况下，分配给 HSDPA 的功率资源可以很大，达到 14W 左右，且码资源数量可以在 115 间任意分配。当 HSDPA 分配功率为 14W、5 个码的情况下，单小区最高下行速率可以达到 1.61.7Mbit/s，非常接近理论值的 1.8Mbit/s。但是，在共载频情况下，由于
5、需要考虑 R99 的功率分配，因此，分配给 HSDPA 的最高功率不能超过 10W，否则会出现系统服务不稳定的现象。建议在进行 HSDPA 规划和建设时，可根据当地业务模型和业务发展情况，选择下面不同的方案。首先，在网络建设初期，用户数量较少的情况下，可采用HSDPA/R99 共载频组网方案。基站采用单载频配置，使用统一载频进行密集地区的 R99 与 HSDPA 全覆盖，以后再根据话务统计进行室内/微小区覆盖，对机场、会展中心等热点地区采用共载频方案进行连续覆盖。在网络运营第一阶段，由于用户业务需求相对不高，因此，通过无线资源统一管理、协调使用 R99 的DCH 和 R5 的 HSDPA，应该
6、可以很好地实现 PS 高速数据业务的扩展增强。对于普通城区和郊区，则不进行HSDPA 覆盖。其次，当 3G 网络用户发展到一定规模，网络进入成熟发展期后，通过引入第二载频进行扩容。其中一个载频归 R99专用，承载 WCMDA 的 CS 业务和低速率 PS业务；另一个载频为 HSDPA 和 R99 业务共享，分配其中少量的功率资源和码资源给 WCMDA，用于 R99/HSDPA 并发业务，大部分的资源分配给 HSDPA，用于高速数据业务。同时，将普通城区也纳入到HSDPA 的覆盖范围，R99 与 HSDPA 之间的资源分配，根据具体话务模型进行调整。最后，网络进入到市场培育成熟期，3G 网络拥有
7、数量庞大的用户群，数据业务量急速上升，在部分热点地区，出现HSDPA 和 R99 业务的话务量都非常高，则可以考虑引入第三载频供 HSDPA 专用。另外，可以考虑采用微蜂窝组网。HSDPA 不同发展时期的载频配置示意如图 1 所示。功率分配功率资源是 3G 基站最重要的资源，合理分配和利用功率资源可以极大提高网络的整体性能。对于 HSDPA 独立载频方案来讲，功率分配简单，将 75%定为下行负载上限，将总功率的 75%分配给 HSDPA 就可以了。对于 HSDPA/R99 共载频组网方案，需要配置 HSDPA 信道的最大发射功率。由于 HSDPA 的引入会提升小区的下行负载，导致小区干扰的升高
8、，因此，分配给 HSDPA 的功率不能过高，否则会影响原 R99 的导频和 CS 业务，使覆盖范围收缩。但是，分配给 HSDPA 的功率也不能过低，否则将影响 HSDPA 的覆盖和吞吐量，达不到充分利用资源的目标，无法发挥 HSDPA 的最大优势。因此建议，在保证 R99 业务的前提下，应根据网络实际情况合理分配功率。在试验网中，对总功率为 20W、功率分配按照 HS-PDSCHHS-SCCH 最大依次为 4、6、8、10、14W 的情况进行了测试，结果见图 2 所示。可见，在 4W 配置下，基站负载最低，但其平均吞吐量严重恶f1: H S D P A R 9 9（ a ） 网络建设初期载频配
9、置f2: H S D P A R 9 9f1: R 9 9（ b ） 网络发展成熟期载频配置f2: H S D P A R 9 9f1: R 9 9f3: H S D P A（ c ） 市场培育成熟期载频配置图 1 HSDPA 不同发展时期载频配置示意图化，仅为 24.4kbit/s。随着 HSDPA 最大功率的增加，空载和加载情况下的平均吞吐量也随着增加。但是请注意，共载频方案还需要为 R99 预留一部分功率，因此，为 HSDPA 配置的功率不能过大。根据试验网规划时的话务模型，R99 的负载为 35，因此，当 HSDPA 的功率分配为 10W 时，下行负载将达到 85。测试结果表明：过高的
10、负载将导致服务的不稳定。仿真计算表明：在普通城区，当下行负载因子即公共信道、R99 业务、HSDPA 业务之和大于 80时（总功率为20W） ，R99 业务的呼损率迅速上升，服务质量无法得到保障。而在密集市区，话务密度高，下行干扰大，R99 业务需要的下行功率相对普通城区大一些，当下行负载因子大于 75%时，呼损率开始快速抬升。建议，HSDPA+R99 的总功率控制在75%。HSDPA 的功率分为 HS-DSCH 信道功率和 HS-SCCH 信道功率两大部分，这两部分功率如何分配才能效果最好呢？在试验网中进行了如下功率分配优化测试：在相同 HSDPA 功率情况下，将 HS-SCCH的功率分别设
11、为 2W 和 3.6W，测试小区吞吐量，结果如图 3 所示。可以看出，HS-SCCH 为 2W 的吞吐量比 3.6W 有显著提升。结合上述的 HSDPA+R99 总功率分配控制在 75%，建议 HS-SCCH 的功率分配设定为 2W。业务覆盖HSDPA 的 AMC 功能将根据 UE 上报的信道质量指示（CQI） ，动态地调整编码格式和调制方式。相比于小区中心的吞吐量，UE 在小区边缘的吞吐量会降低很多，甚至为零。因此，谈 HSDPA 的小区覆盖半径，必须与小区的吞吐量相结合。在试验网做了如下测试：小区功率为 20W，HSDPA 功率为 6W，在普通市区实际测试了单小区加载和空载情况下的各种 R
12、99 业务和 HSDPA 的覆盖距离，结果如表 1 所示。可以看出，HSDPA 的覆盖半径接近 PS128 的覆盖半径。仿真计算结果与实际测试情况基本一致。因此，在进行 HSDPA 覆盖规划时，如果已有的 R99规划是以 P128 连续覆盖为目标的，HSDPA 规划可以继续使用原有规划的站址，否则，就要重新做覆盖规划。业务承载3G 有 4 种不同的业务类型：会话类、流类、交互类和背景类，它们各有不同的特点。会话类业务对 QoS 的要求最高，对延迟和抖动有严格的要求，但对误码率要求相对较低，因此不适合承载在HSDPA 上，需要承载在 DCH 信道上。背景类业务和交互类业务具有数据业务的普遍特点，
13、对时延和抖动的要求低，而对误码率要求高，因此，非常适合承载在HSDPA 上。流类业务对时延和抖动要求较高，但对误码率要求相对较低，过高的时延和抖动会导致视频出现马赛克、语音出现断续的现象。HSDPA 的 HS-DSCH 信道具有86.2673.8718.1980110024.432356668183905 0 01 0 0 01 5 0 04 6 8 1 01 4最大功率 （ W ）吞吐量（kbit/s）空载5 0 负载1 2图 2 不同功率分配情况下小区吞吐量测试结果01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 07 0 04 68总功率 （ W ）平均吞吐量（kbit/s）H
14、 S - S C C H = 2 WH S - S C C H = 3 . 6 W图 3 平均吞吐量比较很高的速率，若做软切换势必占用很大的无线资源，造成无线资源的浪费。因此，规定 HS-DSCH 做硬切换，通过小区变更实现 UE 移动过程中的切换。还有一种切换方案就是当 UE 移动到小区边缘时，首先进行信道切换，由 HS-DSCH 信道切换到 DCH 信道，然后再进行DCH 信道软切换，最后当 UE 移动到另一个小区无线环境较好的地方时，再进行DCHHS-DSCH 信道切换，这样，就可以实现切换过程的业务不中断。但目前很多厂商未能实现这种切换方案。由于通过小区变更进行切换时，UE执行基站间小
15、区变更需要 reset MAC-hs实体，所以基站间小区变更时间大于基站内小区变更时间。相同基站内小区变更的时间大约是 1.6s，基站间小区变更时间大约是 1.7s。考虑到实际网络中还存在乒乓切换，因此，业务切换的整个时间可能大于 5s，即业务传输中断时间可能大于 5s。在实际测试中，业务中断时间在 8s以上。这样的切换时间是不能满足会话类业务和流类业务的 QoS 要求的。因此建议，在 HSDPA 上承载交互类业务和背景类业务，而会话类业务和流类业务承载在 R99 的 DCH 信道上。表 1 R99 业务和 HSDPA 的覆盖距离加载情况 业务 距离（m） 平均吞吐量（bit/s） 小区边缘吞吐量 （kbit/s） 受限情况空载R99AMR 1 022 上下行同时受限CS64 980 下行受限PS128 1 018 上下行同时受限PS384 1 006 下行受限HSDPAPS1024 1 016 792k 420 上下行同时受限PS2048 1 012 1.1M 500 上下行同时受限加载 50%R99AMR 1 057 上下行同时受限CS64 950 上下行同时受限PS128 1 052 上下行同时受限PS384 1 025 上下行同时受限HSDPAPS1024 1 047 785k 410 上下行同时受限PS2048 1 001 839k 400 下行受限
