室内外互干扰条件下的TD_SCDMA组网策略

1、室内外互干扰条件下的 TD-SCDMA组网策略TD-SCDMANetworking Strategy with Interference Between Indoor and Outdoor Network摘 要 :TD-SCDMA 移 动 通 信 系 统 在 数 据 业 务 方 面 引 入 了 高 速 下 行 分 组 接 入 (HSDPA新技术, 用户下行理论数据吞吐量可以达到每时 隙 560kb/s。 由 于 TD-SCDMA 技 术可 以采用灵活的上下行时隙配比, 同时考虑到数据业务多 发生 在室 内环境 中, 因 此在 组 网方面, 可以考虑室内外采用不同的时隙配比, 即室内 2:4、

2、 室外 3:3分配时隙, 但是 不 可避免会造成同频组网下室内外时 隙的 互干 扰,为 此文章 作者 进行 了 TD-SCDMA 室 内外不同时隙配比互干扰测试, 结合本次测试, 对 TD-SCDMA 系 统室 内外 不同 时隙配 比同频互干扰测试的理论进行分析 研究,提 出了 TD-SCDMA 室内 外不 同时隙 配比 同 频互干扰条件下的组网推荐策略 。关键词 :干扰; 时隙配比; TD-SCDMA ; 高速下行分组接入Abstract :The High-Speed Downlink Packet Access (HSDPAtechnology is employed in the TD

3、-SCDMA mobile communication system. Theoretically, the HSDPA peak data rate per time slot available in the terminals can be 560kb/s.Since the data services are often occurred indoors , so the flexible time slot allocation between uplink and downlink is applied in TD-SCDMA network strategy, i. e. TS

4、1and TS 2are uplink time slots and TS 3, TS 4, TS 5and TS 6are downlink time slots in the indoor cell; and symmetry time slots are for the outdoor cell. In the intra-frequency cell network, it can cause theintra-frequency interference between the cells. So the research on the intra-frequency crossed

5、 time slots interference is done and the suggestions on the intra-frequency crossed time slots network strategy are proposed in the paper. Key w ords :interference ; time slot allocation ; TD-SCDMA; HSDPA中图分类号:T N92文献标 识码:A 文章编号:1009-6868(2009 04-0047-05姬舒平 /JIShu -ping, 赵黎波 /ZHAOLi -bo, 董晖 /DONGHui

6、(中兴通讯股份有限 公司, 广东 深圳, 518057 (ZTECorporation , Shenzhen 518057, China 中兴通讯技术47Aug. 2009V ol.15No.42009年 8月 第 15卷第 4期ZTE COMMUNICATIONS姬舒平等:室内外互干扰条件下的 TD-SCDMA 组网策略TD-SCDM A 系统能够通过不同的上 下行时隙配比实现不同的小区 容量 和 吞 吐 量 。 为 了 提 高 小 区 的 吞 吐 量 , TD-SCDM A 引 入 了 高 速 下 行 分 组 接 入 (HSDPA技 术 , HSDPA 采 用 更 高 的调制解调技术和快速

7、的调度算法, 大大提高了频谱的利用率, 在上下行 1:5配比之下频谱利用率 可 以 达到 每 赫兹 2M b/s多 1-4。目前中国移 动 在 8个城 市 建 设的 TD-SCDM A 网络都已升 级 支持 HSDPA 功能, 并采用 HSDPA 独占一个载 频的 组网方式 。1室内外的不同时隙配比TD-SCDM A 系统 为 了提 高 用 户 的 数据 包 交换 (PS域 的 吞 吐 量 , 引 入 了 HSDPA 技术,使得 TD-SCDM A 系 统 的 理 论 下 行 吞 吐 量 单 时 隙 从 128kb/s提 高 到 560kb/s。 考 虑 到 PS 域 高 速 业 务 大多数情

8、况下发生在室内, 因此采用 室内外不同时隙配比的方式, 室内采 用 2:4配置, 室外采用 3:3配置 5-7。同 一 载 波 下 室 内 外 不 同 时 隙 配 比 必 然 造 成 交 叉 时 隙 的 干 扰 问 题8-10, 如 室 内 小 区 的 TS 3时 隙 为 下 行 ,而 室外 小 区 的 TS 3时 隙 为 上 行 , 彼 此 形成交叉时隙 。为了评 估 该组 网 方 案的 可 行 性, 我 们 进 行 了 TD 系 统 室 内 外 不 同 时 隙 配比互干扰测试研究 。2不同时隙配比的互干扰为 了 评 估 交 叉 时 隙 时 系 统 的 可 行性, 需要测试各种情况下室内外小

9、 区的互干扰情况, 测试包括真实加载和 模 拟 加 载 。 加 载 业 务 分 为 版 本 4(R4业务加载和 HSDPA 业务加载, 又 可以加载不同的负荷 。 2.1不同干扰类型对系统的影响(1室内模拟 HSDPA 加载干扰 类 型 是基 站 对 基站 , 干 扰 因 素 包 括 室 内 基 站 配 置 的 基 本 公 共 控 制 物 理 信 道 (PCCPCH功 率 和 模 拟 加载 的 占 空 比 。 室 内 基 站 配 置 的 PC-CPCH 功率越低,干扰越小 。 模拟占空 比越小, 干扰越小 。 干扰与测试点室 内信号强度的大小没有关系, 与室内 基 站 天 线 和 室 外 基

10、站 天 线 之 间 的 路 损相关 。 路损反映了室内基站天线泄 露到室外的干扰信号强度的大小 。如果室外是 R4业务, 可能造成室 外 R4终端的掉话, 掉话原因多为无线中兴通讯技术2009年 8月 第 15卷第 4期 Aug. 2009V ol.15No.4 48ZTE COMMUNICATIONS姬舒平等:室内外互干扰条件下的 TD-SCDMA 组网策略链 路 (RL失 败 。 如 果 是 HSDPA 版 本 5(R5业 务 , 则 影响 室 外 小区 的 吞 吐量 大 小 。 在室 外 R5小 区 TS 3配 置 HSDPA 共 享 信 息 信 道 (HS-SICH 时 , 影 响 尤

11、 为明显 。(2室内真实 HSDPA 加载干扰类型 有基 站 对 基站 、 终 端 对 终端, 干扰因素包括室内基站配置的 PCCPCH 功率 、 终端用户之间的位置 、 终端用户所处的通道 。 室内基站配置 的 PCCPCH 功 率 越 低 , HSDPA 高 速 共 享数据信道 (HS-DSCH 下行发射的功 率越低, 干扰越小 。 室内外终端之间 路损越大 (比如有隔墙等 ,干扰越小 。 同 时 室 外 终 端 用 户 所 处 的 室 外 场 强 越 小 , 其 上 行 的 发 射 功 率 越 大 , 干 扰 越大 。基 站 对 基 站 的 干 扰 同 室 内 模 拟 HSDPA 加载的

12、情况一样 。 终端对终端 的 干 扰 会 影 响 室 内 小 区 HSDPA 用 户 的吞吐量, 影响的大小与终端之间的 相 对位 置 有 关 (也 即 路 损 相 关 , 和 终 端发射功率的大小有关 。如 果 室 内 分 布 系 统 采 用 多 通 道 布局, 在分析时要考虑终端用户所处 的通道因素 。(3室内真实 R4加载干扰类型 有基 站 对 基站 、 终 端 对 终端, 干扰因素包括室内加载 R4终端 的 位 置 、 终 端 之 间 的 相 对 位 置 、 终 端 用户所处的通道 。 室内终端所处位置 PCCPCH 接 收 信 号 码 功 率 (RSCP越 小 , 则 基 站 的 发

13、 射 功 率 越 大 , 干 扰 越 大 。 室 外 终 端 所 处 位 置 的 PCCPCH RSCP 越小, 则室外终端用户的发射功 率越大, 干扰越大 。 需要考虑室内外 用户处于不同的通道位置 。真 实 的 R4终 端 在 专 用 信 道 发 射 功率有功率控制的, 因此终端所出信 号场强越低, 基站和终端用户的发射 功率就越大, 干扰就越大 。 这一点和 HS-DSCH 采用固定的发射功率不同 。室 内 用 户 处 于 位 于 离 室 外 基 站 位置越近的通道, 则基站对基站的干 扰越大 。 室内外用户在室内位于不同 的通道,则终端对终端的干扰越小 。通道相隔越远, 干扰越小 。(

14、4室内模拟 R4加载干扰类 型 是基 站 对 基站 , 干 扰 因 素是模拟加载的功率 。 模拟加载功率 越大, 干扰越大 。模 拟 R4加 载 一 般 按 照 固 定 的 发 射功率加载 。 因此模拟 R4加载功率越 大 , 干 扰 功 率 越 大 , 与 室 外 用 户 所 处 的室内位置没有关系 。 2.2载干比对系统的影响用 户 的 解 调 性 能 与 其 接 收 信 号 的 载 干 比 (C/I有 关 , 接 收 信 号 的 C /I 受到公式 (1中诸多因素的影响:其中 P 为接收到信号功率, I o w ner 为 本小区的干扰信号功率, 为干扰消 除因子,在 TD-SCDM A

15、 中取值一般为 0.1, I o ther 为 邻 小 区 的 干 扰 功 率 , N 0为 热噪声功率 。本 次 测 试 中 既 有 室 内 基 站 下 行 对室外基站上行的干扰, 也有终端上 行对终端下行的干扰 。基 带 通 过 联 合 检 测 可 以 很 好 的 消除本小区的干扰,在本次测试中,×I o w ner 基 本 上 对 C /I 没 有 多 大 的 影 响, 可以看出, 影响用户 C /I 的主要是 接 收 信 号 的 功 率 P 和 邻 小 区 的 干 扰I o ther (I o ther 为交叉时隙产生的干扰, 无法 通过联合检测消除的 。一 般 而 言 异

16、频 之 间 由 于 频 带 的 隔 离 , 基 本 不 会 有 什 么 干 扰 , 测 试 的 重点在于同频的情况; 具体同频干扰 能达到什么程度, 可以通过测试 R5的 HSDPA 的 流 量 和 R4业 务 的 容 量 来 进 一步分析 。R5的 HSDPA 的 流 量 跟 信 道 质 量 标 识 (CQI的 质 量 有 关 , 当 C /I 下 降 时 由于 HSDPA 下 行 共享 信 道 (HS-DSCH 没有功控会导致 CQI 质量下降,从而 导 致 流 量 减 小 ; R4的 业 务 有 功 率 控 制, 由于室内的业务会干扰室外上行 的接受质量, 当 I o ther 增加,

17、P 会随之 增 加, 当 P 的 增加 不 能 够保 证 业 务需 要 的 C /I 时, 会出现上行掉话, 最终系统的容量减少 。3测试用例仿真为了准 确把 握 同 频组 网 情 况下 , 室 内 2:4配 置 与 室 外 3:3配 置 时 相 互 之间的干扰及影响程度, 可以通过以 下 6个测试为例对互干扰情况进行验 证和分析 。 这 6个设计例分别为:誗 室 内 小 区 TS 3按 75%、 100%的 R4模拟加载时对室外 R4的干扰;誗 室 内 小 区 TS 3按 HSDPA75%、 100%模拟加载时对室外 R4的干扰;誗 室 内 小 区 TS 3按 HSDPA75%、 100%模

18、 拟 加 载 时 其 对 室 外 HSDPA 的 干扰;誗 室外 R4(TS3单时隙承载 6个或 8个 CS12.2K 用 户 时 和 室 内 R4的 相 互 干 扰;誗 室外 R4(TS3单时隙承载 6个或 8个 CS12.2K 用户时 和室内 HSDPA 的相 互干扰;誗 室 外 HSDPA(TS3全 部 码 道 配 置 为 HS-DSCH 信道 和室内 HSDPA 的互 干扰 。前 3个 设 计例 主 要 用来 验 证 室内 对室外的干扰, 不涉及室外对室内的 干扰;后 3个设计例主要验证在真实 环境下室外对室内的干扰, 同时也存 在室内对室外的干扰 。模拟 R4加 载 的 规 定 如

19、下 :75%加 载 , 加 载 码 道 为 12码 道 , 加 载 功 率 为 -25dbm ; 100%加载, 加载码道为满码 道 (16码道 , 加载功率为 -27dbm 。(1室 内 小 区 TS 3按 75%、 100%的 R4模拟加载时对室外 R4的干扰在图 1给 出的 测 试 场景 下 ,邻 频 之 间 室 内 R4对 室 外 R4没有 测 试 出 干 扰 , 室 外 小 区 均 可 呼 满 并 保 持 8个 CS12.2K 用户 。同频情 况下 , 由 于 室内 对 室 外的 干 扰 (基站 间 的 干 扰 , 导 致 室 外 单 时 隙 R4容量损失, 当室外用户处于中强 场

20、时 , 容 量 损 失 了 25%, 当 室 外 用 户 处于弱场时, 单 时隙 容 量 损失 了 75%以 上 ; 并 且 相 同 的 测 试 点 , 增 加 模 拟 加载功率, I other 增加, 接入的用户数下C /I =(1P ×I o w ner +I o ther +N 0降,说明此时增加用户的接收功率 P 也不足以提高用户的 C /I 。 室外中 强 场相比弱场场强要强很多, 用户到基 站的路损小, 基站接收到的用户功率P 要 更 大 , 抗 干 扰 能 力 更 强 , 因 此 接 入 的 用 户 数 相 对 要 多 , 容 量 损 失 要 小 。 由 于 模 拟

21、加 载 按 照 固 定 功 率 加 载, 且室内对室外的干扰属于基站对 基站的干扰, 因此与室外用户在室内 的场强位置没有关系 。(2室 内 小 区 TS 3按 HSDPA75%、 100%模拟加载时对室外 R4的干扰在图 2给 出 的测 试 场 景下 ,异 频 之 间 室 内 HSDPA 对 室 外 R4没 有 测 试 出干扰,室外小区均可呼满并保持 8个 CS12.2K 用户 。同频情况 下, 随 着 室 内场 强 的 降 低, HSDPA 的加载量也减 少,对 室 外 R4的干 扰 I other 也 逐渐 降 低 , 室外 可 以 保持的用户数呈增加趋势, 同等加载 条件下 (相 同

22、的加 载 功 率和 相 同 的室 内场强下 , 随着室外强场的提 高 , 室 外 用 户 能 够 保 持 的 用 户 数 也 相 应 增 加 。 测试表明, 同频和异频组网比较, 单时隙 R4容量损失从 25%到 75%。(3室 内 小 区 TS 3按 HSDPA75%、100%模 拟 加 载 时 对 其 室 外 HSDPA 的 干扰在图 3给 出 的测 试 场 景下 ,异 频 情 况 下 室 内 HSDPA 对 室 外 HSDPA 没 有明显的干扰, 当室外用户处于弱场下 ,C /I 较 差 , 室 外 用 户 的 吞 吐 量 为 600kb/s左 右 ; 当 室 外 用 户 处 于 中 强

23、 场下, 室 外 用 户的 吞 吐 量为 1.35M b/s左右, 测试结果正常 。同频情 况 下, 随 着 室 内场 强 的 降 低 , HSDPA 的 加 载 量 也 相 应 降 低 , 对室外 HSDPA 的干扰也相应降低 , 室 外 HSDPA 吞吐量相应增高; 室 外中 强 场 比室外弱场的吞吐量平均要高, 同等条件下,同频组网相比较异频组网, 室外用户的平均吞吐量损失在 40.7%以上 。(4室 外 R4(TS3单 时 隙 承 载 6个 或 8个 CS12.2K 用户 对室内 R4干扰在图 4给 出 的测 试 场 景下 ,异 频 条件 下 , 各 种测 试 场 景 中 , 室 外

24、R4对 室内 R4没有造成明显的干扰, 室内单 时 隙 TS 3可 以 正 常 呼 满 并 且 保 持 8个 CS12.2K 。同频条 件 下,各 种 测 试场 景 中 , 室 外 R4对 室 内 R4造 成 了 较 大 的 干扰, 室内单 时隙 TS 3均 没 有成 功 呼 起 1个 CS12.2K ,容量损失为 100%。 由于 测试点室内和室外位于同一点, 因此 表明终端对终端之间路损小, 相互干 扰比较大 。(5室 外 R4(TS3单 时 隙 承 载 6个 或中兴通讯技术49Aug. 2009V ol.15No.42009年 8月 第 15卷第 4期ZTE COMMUNICATIONS

25、 姬舒平等:室内外互干扰条件下的 TD-SCDMA 组网策略 图 1室内 R4模拟加载时对室外 R4的干扰 图 2室内 HSDPA 模拟加载时对室外 R4的干扰室内 R4对室外 R4干扰测 试 模拟用户9876543210室 外 小 区 H S 吞 吐 量 /(k b /s 75%100%75%100%75%100%75%100%75%100%75%100%-80dbm-90dbm -100dbm-80dbm-90dbm -100dbm室内加载量 室内场强 室外场强HSDPA :高速下行分组接入 PCCPCH RSCP :基本公共控制物 理信道的接收信 号码功率室内 HSDPA 对室外 R4干

26、扰测 试 模拟用户9876543210室 外 小 区 R 4呼 叫 数 量 /个75%100%75%100%75%100%75%100%75%100%75%100%-80dbm-90dbm -100dbm-80dbm-90dbm -100dbm室内加载量 室内场强 室外场强PCCPCH RSCP :基本公共控制物理 信道的接收信号 码功率:邻频室外 R4用户最大 接入数量:同频室外 R4用户最大 接入数量室外 、 室内测试点 PCCPCH RSCP 场 强及相应加载量 条件:同频情况下最大接 入用户数:邻频情况下最大接 入用户数室外 、 室内测试点 PCCPCH RSCP 场 强范围及加载条

27、件 -95dbm -85dbm -95dbm -85dbm8个 CS12.2K 用户时 对室内 HSDPA 的 干扰在图 5给 出 的测 试 场 景下 ,异 频 情况 下 , 各 种测 试 场 景 下 , 室 外 R4没 有 对 室 内 HSDPA 的 吞 吐 量 造 成 明 显 的干扰, 平均 吞 吐 量维 持 在 1.35M b/s左右 。同频情况 下, 当 室 内 测试 点 与 室 外加载点位于同一位置时, 室外对室 内 HSDPA 用户的干扰比较严重 ,导 致 室内用户呼叫不成功, 小区吞吐量损 失 为 100%;当 室 内 用 户 与 室 外 加 载 用户之间距离较远,隔离度增大时,

28、 室 外 用 户 对 室 内 用 户 的 干 扰 相 对 与 室内外用户位 于 同 一地 点 要 减少 (终 端 之 间 距 离 越 远 , 路 损 越 大 , 干 扰 越 小 ,平均吞吐量测试结果为 700kb/s左右, 容量损失达 40%至 56%左右, 同 时室内 HSDPA 保持过程中, 也不 断 导 致室外加载点的 R4掉话, 表明该测试 同样存在室内对室外的干扰 。(6室 外 HSDPA (TS3配 置 为 HS-DSCH 对室内 HSDPA 的干扰在图 6给 出 的测 试 场 景下 ,异 频 情况下,对于各种测试场景情况, 室 外 HSDPA 没 有 对 室 内 HSDPA 的

29、吞 吐 量造成明显的干扰, 室内 HSDPA 载 波平均吞吐 量被 维 持 在 1.35M b/s左 右 , 室 外 HSDPA 载 波 平 均 吞 吐 量 被 维 持 在 820kb/s左右 。同频情 况 下,各 种 测 试场 景 下 , 室 外 HSDPA 对 室 内 HSDPA 造 成 了 较 大的干扰, 室内 HSDPA 载波平 均 吞 吐 量 为 780kb/s左 右 , 吞 吐 量 损 失 超 过40%。 同时室内 HSDPA 对室外 HSDPA 也造成了较大的干扰, 室外 HSDPA 载 波 的吞 吐 量 只有 60kb/s左 右 , 吞 吐 量 下降超过了 750kb/s, 损

30、失超过 90%。综 上 各 种 业 务 量 定 量 测 试 对 比 发 现 ,室 内对 室 外 的 TS 3的 干 扰 信 号 码功率 (ISCP干扰大约在 -93.7dbm 到 -83.4dbm 之间, 导致室外 R4或 HSDPA 的呼通率或吞吐量都将大幅度下滑; 室 外 对 室 内 的 TS 3的 ISCP 干 扰 大 约 在 -95dbm 至 -47dbm 之间 (测 试 点距 离 越近, 干扰越大 , 同样导致了室内 R4或 HSDPA 的 呼 通 率 或 吞 吐 量 大 幅 度 下滑 。4结束语本 次 测 试 可 以 看 出 , TD-SCDM A 系统的室内同频组网, 交叉时隙干

31、扰 比较明显, 因此在频率资源比较充足 情况下, 室内外优先采用不同的频点 组网 。同频组 网下 , 室 内 外交 叉 时 隙配 置时, 最好屏蔽掉室内小区的第一圈 邻 区 的 TS 3时隙 ,以 牺 牲 第 一 圈 小 区 的 容 量 (牺 牲 TS 3配 置 为 HS-DSCH 的 33%小区吞吐量 来减少干扰 。 如果不中兴通讯技术2009年 8月 第 15卷第 4期 Aug. 2009V ol.15No.4 50ZTE COMMUNICATIONS姬舒平等:室内外互干扰条件下的 TD-SCDMA 组网策略室内 HSDPA 对室外 HSDPA 干扰测 试 模拟用户2000室 外 小 区

32、H S 吞 吐 量 /(k b /s 75%100%75%100%75%100%75%100%75%100%75%100%-80dbm-90dbm -100dbm-80dbm-90dbm -100dbm室内加载量 室内场强 室外场强:邻频室外 HSDPA 吞吐量 /(kb/s:同频室外 HSDPA 吞吐量 /(kb/s室外 、 室内测试点 PCCPCH RSCP 场 强范围及加载条 件 图 3室内 HSDPA 模拟加载时对室外 HSDPA 的干扰 HSDPA :高速下行分组接入 PCCPCH RSCP :基本公共控制物 理信道的接收信 号码功率600400800120010001400 图 4

33、室外 R4对室内 R4干扰CS :电路交换域 PCCPCH RSCP :基本公 共控制物理信道 的接收信号码功 率室内 R4对室外 R4的交叉 干扰测试 真 实用户9876543210室 内 小 区 呼 叫 数 R 4的 数 量 /个6室内场强 加载 CS 量 室外场强:同频室内接入用户 数 /个:异频室内接入用户 数 /个室外 、 室内测试点 PCCPCH RSCP 场 强范围及室外加 载 CS 数量 -65dbm -85dbm -65dbm -85dbm -65dbm -85dbm -65dbm -85dbm868 -95dbm -85dbm -95dbm -85dbm中兴通讯技术51Au

34、g. 2009V ol.15No.42009年 8月 第 15卷第 4期ZTE COMMUNICATIONS 姬舒平等:室内外互干扰条件下的 TD-SCDMA 组网策略闭塞 室 内 小区 的 第 一 圈 邻 区 的 TS 3时 隙,考虑到室内小区下行 3时隙对室 外 第 一 圈 小 区 上 行 3时 隙 的 干 扰 , 要 调整室内小区的功率配置, 以减少室内对室外的干扰 。另外,优选室内外 HSDPA 频点配 置为相同频点, 避免室 内 HSDPA 用户 影响室外的 R4用户,造成用户的感受 度差 。 室内配置 HSDPA 频 点 时, 配 置 室 内 小 区 的 下 行 3时 隙 为 非

35、HS-PDSCH 时 隙 , 以 减 少 室 内 HSDPA 下行 HS-PDSCH 固定发 射 功 率对 室 外 小区的影响 。5参考文献室外 R4对室内 HSDPA 干扰测 试 真实用户2000室 外 小 区 H S 吞 吐 量 /(k b /s 室内场强 加载 CS 量 室外场强:同频室内 HSDPA 吞吐量 /(kb/s(加 载点与测试点相 同 :同频室内 HSDPA 吞吐量 /(kb/s(加 载点与测试点距 离 30米以上 邻频室内 HSDPA 吞吐量 /(kb/s 室外 、 室内小区测试 点 PCCPCH RSCP 场强范围 图 5室外 R4对室内 HSDPA 的干扰 CS :电路交换域HSDPA :高速下行分组接入PCCPCH RSCP :基本公共控制物理信道的接收信号码功率6004008001200100014006-65dbm -85dbm -65dbm -85dbm -65dbm -85dbm -65dbm -85dbm 8681600室外 HSDPA 对室内 HSDPA 干扰测 试 真实用户 2000室