HSPA關(guān)鍵技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)升級策略分析

1、HSPA+關(guān)鍵技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)升級策略分析摘要文章從HSPA+與LTE主要技術(shù)指標(biāo)的對比出發(fā)，著重對 HSPA+關(guān)鍵技術(shù)中的 64QAM、DC-HSDPA等進(jìn) 行了分析， 然后結(jié)合某運(yùn)營商外場測試情況， 提出了 HSPA+ 網(wǎng)絡(luò)升級策略建議。關(guān)鍵詞 HSPA+ 64QAM DC-HSDPA 網(wǎng)絡(luò)升級1 引言截至 2010 年底，全球已經(jīng)有 67 個國家 148 個 HSPA+ 商用網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)計劃，其中已有 103 張網(wǎng)絡(luò)完成在 57 個國家 的商用部署 （13 個雙載波 42Mbps HSPA+ ， 11 個 MIMO28Mbps HSPA+ ， 79 個 64QAM 21Mbps HSPA+） ，支

2、持 HSPA+的終端已達(dá)到63款，支持HSPA-LTE雙模終端達(dá)到 27款：HSPA+技術(shù)已經(jīng)越來越廣泛地在全球市場應(yīng)用。目前， TD-SCDMA 正在大力推動 TD-LTE 產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā) 展； CDMA2000 也在積極部署 EV-DO Rev.B ，為下一步向 FDD-LTE 演進(jìn)做好準(zhǔn)備； WCDMA 作為業(yè)界較成熟的 3G 制 式，面對競爭對手大力開展的戰(zhàn)略部署，應(yīng)充分利用技術(shù)上 的優(yōu)勢， 提高分組數(shù)據(jù)速率和提升用戶感知， 在 LTE 商用之 前利用HSPA+成熟的技術(shù)和較少的投入擴(kuò)大領(lǐng)先優(yōu)勢。2 HSPA+ 關(guān)鍵技術(shù)2.13GPP 技術(shù)演進(jìn)1999年，WCDMA標(biāo)準(zhǔn)基本得到了完善， 形

3、成了較為完 整的標(biāo)準(zhǔn)體系。后續(xù)從提升系統(tǒng)性能和用戶體驗(yàn)兩個方面出 發(fā)，標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了 R5、 R6、 R7、R8、R9 等階段。目前 R7、 R8 版本標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)凍結(jié)， R9 版本標(biāo)準(zhǔn)還在制定當(dāng)中，很多關(guān) 鍵技術(shù)還在討論階段，距離最終商用也比較遠(yuǎn)。 3GPP 技術(shù) 演進(jìn)路線如圖 1 所示。采用了高階調(diào)制、多入多出和雙載波等關(guān)鍵技術(shù)的HSPA+在頻譜效率方面已經(jīng)接近 LTE，詳見表1。因此對HSPA+關(guān)鍵技術(shù)的了解非常必要， 其技術(shù)的引入 對網(wǎng)絡(luò)性能的影響，以及對設(shè)備、終端的升級要求，是升級 建設(shè)HSPA+網(wǎng)絡(luò)所必須充分掌握的。以下對擬引入的下行 64QAM 和 DC-HSDPA 技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析。

4、2.2 下行 64QAM 高階調(diào)制技術(shù)在 R5 版本， HSDPA 采用的調(diào)制方式為 QPSK、16QAM ； 在 R6 版本， HSUPA 采用的調(diào)制方式為 QPSK(2*BPSK) ；R7 版本引入了下行 64QAM 的高階調(diào)制方式，把下行峰值速率 提高了 50。(1)引入 64QAM 對系統(tǒng)性能的影響64QAM 的引入可有效提升小區(qū)的吞吐率，但對使用場景有所限制，只有在信號質(zhì)量較好的情況下才有一定增益。 引入 64QAM 后，根據(jù)系統(tǒng)仿真：在室外宏小區(qū)條件下，當(dāng)系統(tǒng)平均下傾角為8度時，采用 Round Robin 調(diào)度策略，系統(tǒng)中的優(yōu)勢用戶 (最好的 10) 的增益為16 %20%,小區(qū)

5、吞吐量的增益為 8%10% ;采 用 Max Cl 調(diào)度策略，優(yōu)勢用戶 (最好的 10)吞吐量增益為 12% 30%，小區(qū)吞吐量的增益為 6% 32%;在室內(nèi)微小區(qū)條件下，系統(tǒng)中的優(yōu)勢用戶(最好的10%)的增益約為 28%，小區(qū)吞吐量的增益約為 16%;為了保證 64QAM 的性能，需要采用比 12.5%更低的 EVM(Error VectorMagnitude) ;在多徑信道條件下， 受碼間干擾的限制， 傳統(tǒng)的 RAKE 接收機(jī)難以支持 64QAM ，需要終端采用均衡器和接收分集 技術(shù)。高階調(diào)制只有在 SNR 條件好的情況下， 才能獲得比低階 調(diào)制更高的頻率效率; 在 SNR 條件差的環(huán)境下

6、， 強(qiáng)行采用高 階調(diào)制反而會降低頻譜效率;故建議在信號質(zhì)量較好的場景 優(yōu)先使用，如微小區(qū)和室內(nèi)分布系統(tǒng)。(2)引64QAM對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及終端的升級要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分核心網(wǎng)和無線網(wǎng)。通過對現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備調(diào)研，引 入64QAM對無線網(wǎng)設(shè)備 RNC、Node B沒有硬件影響，都 只需軟件升級即可支持。 核心網(wǎng)設(shè)備 HLR 和 CN 對上行和下 行的最大限速是基于 R6的，上行最大限速為 8Mbps，下行 最大限速為16Mbps ；引入64QAM之后，理論下行最大峰值 速率可以達(dá)到 21Mbps，HLR 和 CN 需要針對 R7 協(xié)議版本進(jìn) 行相應(yīng)調(diào)整。終端方面，目前現(xiàn)網(wǎng)的終端大部分是 Category6、8和1

7、0, 不支持下行64QAM 調(diào)制方式。3GPP規(guī)定了 Category13、14、 17、18這 4種終端支持下行 64QAM ，其中前兩種支持 MlMO 但不支持 64QAM ，后兩種 64QAM 和 MlMO 都支持，但不 能同時使用。終端詳細(xì)情況見表 2。2.3DC-HSDPADual-Cell HSDPA 簡稱 DC H SDPA，R8 協(xié)議中弓I入， 是與64QAM /MIMO 一樣同屬于 HSPA+高速下載技術(shù)。 MlMO 和 64QAM 顯著提高了用戶的峰值吞吐量和平均吞吐 量，但是 MIM0 和 64QAM 只是對信道條件比較好的用戶作 用比較明顯，對于小區(qū)邊緣信道條件比較差的

8、用戶，增益很 小。 DC-HSDPA 的提出，正是為了使用戶在整個小區(qū)，尤其 在小區(qū)邊緣也有吞吐量的提高，具有更好的用戶體驗(yàn)。 DC-HSDPA 通過增加網(wǎng)絡(luò)資源提高用戶的吞吐量，在 64QAM 或者 MIMO 不能用的無線環(huán)境下， DC-HSDPA 也可以使用和單載波 HSDPA 相比， DC-HSDPA 通過兩個載波覆蓋 同一個小區(qū)區(qū)域，也就是下行兩個小區(qū)：一個服務(wù)小區(qū)和一 個次服務(wù)小區(qū)，上行還是一個小區(qū)。服務(wù)小區(qū)有相應(yīng)的上行 信道和下行信道，具有與以前單載波 HSDPA 小區(qū)完全相同 的能力；而次服務(wù)小區(qū)沒有相應(yīng)的上行信道，只有用于 HSDPA 傳輸?shù)奈锢硇诺?，?HS-PDSCH 以及

9、 HS-SCCH 。雙載波技術(shù)采用聯(lián)合調(diào)度，使用兩個載波同時向單用戶 提供服務(wù)，與 64QAM 高階調(diào)制技術(shù)結(jié)合，為終端用戶提供 42Mbps 的下行峰值速率。它不僅提高了用戶的突發(fā)數(shù)據(jù)吞 吐量，還能成倍地提高小區(qū)的用戶速率，提高了小區(qū)容量。DC 技術(shù)與 MIMO 技術(shù)在 R8 R7 中的引入一樣，都是 HSPA+平滑演進(jìn)并與 LTE競爭的產(chǎn)物。表3對HSPA+數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)對比。3 64QAM 測試情況2009 年通過在外場選取典型城市， 搭建了 64QAM 實(shí)驗(yàn) 網(wǎng)進(jìn)行試驗(yàn)測試，每個測試環(huán)境包括室外宏蜂窩和室內(nèi)分布 系統(tǒng)。測試包括鏈路自適應(yīng)、容量和移動性管理三個方面。(1)

10、鏈路自適應(yīng)測試Cateqory14在CQ1小于19時主要使用 QPSK調(diào)制方式， 在 CQl 介于 20 到 25 之間時主要使用 1 6QAM 調(diào)制方式， 在 CQl 大于 25 時主要使用 64QAM 調(diào)制方式。主測小區(qū)加載和 鄰小區(qū)加載分別對 CQI 調(diào)制方式、 拉遠(yuǎn)距離和下載速率有不 同影響。 在小區(qū)中心， category14 的終端與 Category8 的終端 比較，能有 50以上的吞吐率增益； HSPA+64QAM 對無線 環(huán)境 質(zhì)量要求較高，在小區(qū)中心有較大的性能提升，在 小區(qū)邊緣幾乎無性能改善。在室外連續(xù)覆蓋條件下， 64QAM 的優(yōu)勢并不明顯，與 64QAM 關(guān)閉的情況相

11、比較， 有 1 0左右的增益。 64QAM 對 室內(nèi)場景的下載速率改善明顯， 在室內(nèi)約 90以上區(qū)域的吞 吐率在 12Mbps 以上，約 80以上區(qū)域的吞吐率在 14Mbps 以上， 64QAM 比例在 95以上。(2)容量測試 在小區(qū)中心信號“好”點(diǎn)， 64QAM 在主小區(qū)和鄰小區(qū) 空載下單用戶峰值速率約 20Mbps ;室外單用戶峰值速率受 主小區(qū)加載影響大，受鄰區(qū)加載影響幾乎沒有。HSPA+64QAM 對無線環(huán)境質(zhì)量要求較高，加載對“好”點(diǎn) 下載速率影響最小，對最“差”點(diǎn)下載速率影響最大。EcNo 對各點(diǎn)的下載速率有較大影響。不區(qū)分遠(yuǎn)中近以及場景 差異，與關(guān)閉 64QAM 相比，室外環(huán)境

12、平均增益約為45，室內(nèi)環(huán)境平均增益約為 50HSPA+ 與 R99 共載波時，小區(qū)吞吐率隨 CS64 用戶增加 逐漸減少，主要受限于小區(qū)可用的 HS-PDSCH馬字。HSPA+ 獨(dú)立載波時，隨PS用戶增加，小區(qū)吞吐率呈下降趨勢，“差” 點(diǎn)用戶對小區(qū)吞吐率影響較大； 64QAM 與非 64QAM 對比， 室外環(huán)境約有 30增益，室內(nèi)環(huán)境約有 40增益。(3)移動性管理測試測試結(jié)果顯示，在同 -64QAM Node B 內(nèi)同異頻小區(qū)間、 不同 64QAM Node B 同異頻小區(qū)間均能夠正常切換， 而且 切換后還能夠使用 64QAM 調(diào)制方式。64QAM 業(yè)務(wù)在 64QAM 和非 64QAM No

13、de B 同異頻 小區(qū)間能夠正常切換，而且切換后還能夠使用小區(qū)所支持的 最高的調(diào)制方式。4 HSPA+網(wǎng)絡(luò)升級策略建議綜上分析， 對于已經(jīng)建設(shè) WCDMA 網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營商， 建議 結(jié)合目前終端支持情況及現(xiàn)網(wǎng)測試數(shù)據(jù)，根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展，在 需求量大且滿足 64QAM 條件的區(qū)域優(yōu)先部署 HSPA+。在場景選擇方面， 由于 64QAM 在 SNR 好的地方提升效 果明顯，考慮到室內(nèi)區(qū)域是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)生的主要場所，且室 內(nèi)環(huán)境 SNR 相對較好， 在試驗(yàn)測試中， 開通 64QAM 獲得的 增益相對較大，因此建議先期在室內(nèi)場景部署，其次選擇室 外的熱點(diǎn)高話務(wù)區(qū)域，然后再在室外密集城區(qū)連片升級部 署；至于普通城區(qū)、縣城等區(qū)域，要根據(jù)業(yè)務(wù)需求決定是否 升級或何時升級。在頻點(diǎn)配置方面，要根據(jù)業(yè)務(wù)需要決定是否增加載頻， 對于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載高和用戶集中區(qū)域，建議增加載頻；對于下行 負(fù)載超過 70，或者 HSDPA 在線用戶超過 20 戶的基站， 建 議增加載