摘要:结合WCDMA和TD-SCDMA制式特点,文章分别从WCDMA与TD-SCDMA混合组网网络结构和WCDMA与TD-SCDMA混合组网网络覆盖两个方面详细阐述了WCDMA与TD-SCDMA混合组网设计问题,为电信运营商进行WCDMA与TD-SCDMA混合组网设计提供参考。

关键词:WCDMA;TD-SCDMA;混合组网

中图分类号:TN929文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)21-0038-03

ITU针对3G规定了五种无线通信技术,其中WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA是三种主流技术。其中WCDMA和cdma2000采用频分双工方式,需要成对的频率规划;WCDMA扩频码速率为3.84Mchip/s,载波带宽为5MHz。TD-SCDMA采用时分双工、TDMA/CDMA多址方式工作,扩频码速率为1.28Mchip/s,载波带宽为1.6MHz,其基站间同步是必须的。TD-SCDMA采用了智能天线、联合检测、上行同步控制及动态信道分配、接力切换等技术,适合非对称数据业务。WCDMA采用了HSDPA技术,其下行数据速率超过了普通WCDMA和TD-SCDMA,是目前3G技术中发展最快的技术,也是商用化最快的技术。WCDMA与TD-SCDMA的标准制订都由3GPP来完成的,二者在业务层和核心网层的协议是一致的,主要区别是使用了不同的无线接入技术。因此,WCDMA与TD-SCDMA系统在网络结构上具有一定的共性,既可以实现独立组网,也可以实现混合组网。

一、WCDMA与TD网络混合组网网络结构

3GPP的网络结构分为核心网和无线接入网两大子系统。WCDMA及TD-SCDMA是3GPP的两种无线接入技术,具有相同的网络架构,在系统最初设计时两种技术都是按照可以独立组网的能力进行设计的。TD-SCDMA的特点主要反映在空中接口上,TD-SCDMA的基站(NodeB)、终端和WCDMA的基站、终端是不同的,基站控制器RNC有少量的不同点,而在核心网方面没有任何差别。WCDMA网络与TD-SCDMA混合组网时通过共用核心网、共用RNC及核心网两种方式。

(一)共用核心网方式

在核心网与UTRAN的Iu接口上,从目前3GPP的规范来看,是不区分FDD和TDD的,因此TD-SCDMA与WCDMA的Iu接口也是一致的。从核心网的角度看,TD-SCDMA、WCDMA是两种不同的接入方式,不同的接入方式的差别已经在RNC得到处理,核心网所见的是一个统一的Iu接口。对核心网来讲,唯一可见两种接入方式的是在无线接口层三协议(由TS24.008规定),在TS 24.008中,有两个bit示出TD-SCDMA与WCDMA的区别,具体如下:

1.Mobile Station Classmark 3信息单元(TS24.008中10.5.1.7)。此信息单元指示一般的移动台特征,其内容将会影响网络对移动台的操作。Mobile Station Classmark 3中有两个bit(UMTS FDD Radio Access Technology Capability和UMTS 1.28 Mcps TDD Radio Access Technology Capability),用于在重定位请求时分别指示移动台对WCDMA和TD-SCDMA RAT的支持能力。

2.MS Radio Access capability信息单元(TS24.008中10.5.5.12a)。MS Radio Access capability是一个GPRS移动性管理的信息单元,用于向网络的无线部分提供移动台无线特征的信息,其内容将会影响网络对移动台的操作。MS Radio Access capability中有两个bit(UMTS FDD Radio Access Technology Capability和UMTS 1.28 Mcps TDD Radio Access Technology Capability),用于路由区更新及附着请求时分别指示移动台对WCDMA和TD-SCDMA RAT的支持能力。

此两项只是移动台在接入或区域发生变化时用来向网络指示其是否支持TD-SCDMA和WCDMA,其实现的操作过程相同,对于流程及底层的传输并不产生大的影响,且并不影响接口和流程。

(二)共用RNC及核心网方式

在3GPP的协议标准中,TD-SCDMA的RNC与WCDMA的RNC 在高层协议处理过程上大部分是相同的,只有几个协议过程有区别,但在无线资源管理上TD-SCDMA的RNC与WCDMA的RNC区别比较大。在RNC二、三层协议MAC、RLC、PDCP、BMC、RRC中,TD-SCDMA与WCDMA仅在MAC与RRC方面有些差别,主要是随机接入过程、物理信道配置、上行同步及其参数的不同以及在功率控制方面的一些差别,在其余的协议中无差别。在RNC第三层协议方面,TD-SCDMA与WCDMA在Iu接口上无差别,在Iub和Iur接口上有一些差别(协议栈相同,消息及IE、某些数据帧结构不同),主要是因为有些过程、功能(Iub和Iur中的 NBAP/RNSAP)和某些数据帧(Iub/Iur UP)与TD-SCDMA特有的或与WCDMA不同的物理层有关。

1.RRM。WCDMA系统和TD-SCDMA系统的无线资源管理差别比较大,主要原因是TD-SCDMA和WCDMA在物理层上差别比较大,这是由于物理层帧结构、资源单元使用、同步方式以及智能天线等不同所造成的。差别最主要体现在DCA(动态信道分配)上,包括快速DCA 以及慢速DCA,是TD-SCDMA系统特有的功能;另外,在切换控制功能方面,TD-SCDMA没有软切换,有接力切换,而WCDMA有软切换没有接力切换;在其他功率控制、接入控制、小区选择等方面,由于考虑了智能天线的应用,在算法和策略上也有一定程度的不同。

2.压缩模式控制。压缩模式是WCDMA特有的一种模式,很多过程都与压缩模式相关:如无线链路建立与无线链路增加,同步与非同步无线链路重配,同步无线链路准备取消等。

3.共享信道的管理。FDD与TDD有所不同,WCDMA特有的传输信道:公共分组信道(CPCH);TD-SCDMA特有的传输信道:上行共享信道(USCH),DSCH两者都有但使用上有区别;另外,引入HSDPA技术后,WCDMA中HS-SCCH不同于TD-SCDMA中的HS-SCCH,WCDMA中的HS-SCCH的扩频因子为128,TD-SCDMA中的HS-SCCH扩频因子为16,HS-DSCH两者都有,但使用上也有不同。

4.同步区别。由于WCDMA基站为异步方式,同步为可选方式,TD-SCDMA为GPS同步或主从同步方式,因此WCDMA系统和TD-SCDMA系统在Node B间同步方式和无线接口同步方式方面存在差异。

二、WCDMA与TD网络混合组网网络覆盖

当WCDMA与TD-SCDMA系统混合组网时,考虑到WCDMA与TD-SCDMA两个系统各自在网络规划方面的特点,在网络规划时可充分利用两个系统的优势,做到优势互补。根据覆盖环境需要和业务需求,网络覆盖策略可以分别采用分层覆盖和分区覆盖。

(一)分层覆盖

主要的网络覆盖方案包括:

1.采取WCDMA 进行建网,TD-SCDMA 作为中后期解决WCDMA热点区域容量的一个补充。

这个混合方案的基础是初期采取WCDMA进行单独组网,利用WCDMA完成话音、数据(低速,中速和高速)的覆盖,在规划上不需要考虑TD-SCDMA网络的影响,只需要考虑设备的兼容性和网管的互操作性。随着网络用户的发展,如果现有的WCDMA网络很难解决或无法解决热点地区的容量问题时,可以利用TD-SCDMA与WCDMA 的技术相通性和兼容性,采取TD-SCDMA 来进行补充。这种方案,TD-SCDMA完全作为一个WCDMA FDD的网络的补充功能,类似于WCDMA TDD HCR 承担的功能。这种方案是可行的,前期风险也是最低的。

2.WCDMA用以解决全国性的覆盖问题,TD-SCDMA用以解决容量问题这种方案,可以分为如下三种方式:(1)WCDMA完成全网覆盖,完成话音和低速数据业务(比如≦64kbps的数据业务)的接入,TD-SCDMA解决业务增长和中高速数据业务的接入;(2)WCDMA完成全网覆盖,完成话音全覆盖并吸收大部分话音话务量,TD-SCDMA在某些热点地区做话务量补充,TD-SCDMA实现全部数据(低速,高速)的覆盖;(3)WCDMA实现话音全覆盖,TD-SCDMA用于吸收大部分话务量和数据全覆盖。在TD-SCDMA设备成熟之后,这种混合组网方式具有一定的吸引力,可以充分发挥TD-SCDMA与WCDMA系统各自的优势。但是,随着HSDPA技术的引入,WCDMA会首先使用这种技术,TD-SCDMA使用HSDPA技术还需要一段时间。在WCDMA采用HSDPA而TD-SCDMA还没有采用HSDPA技术的时间段内,TD-SCDMA系统的非对称数据传输没有优势,上述三种方式也就没有存在的基础。

对于WCDMA与TD-SCDMA系统混合组网,究竟选择哪种方式, 最终取决于建网的时候TD-SCDMA 产业的成熟度、国家政府部门对3G制式选择的制约以及运营商的投资规模。如果建网时TD-SCDMA 产业链还不很成熟但必须混合组网时,可以选择A方式,如果TD-SCDMA 产业非常成熟,可以根据建网策略, 考虑A或者B或者C。

(二)分区覆盖

分区覆盖,即WCDMA与TD-SCDMA分别覆盖不同区域,各自保持覆盖的连续性,分别拥有自己独立的MGW、MSC Server、SGSN、GGSN、HLR等核心网设备。这种覆盖方式,可以根据南、北方通信市场竞争力的差异性,各省之间移动市场的发展不平衡性,以及WCDMA和TD-SCDMA两种系统不同的覆盖特性,针对不同的市场定位和不同的业务需求,采取不同的覆盖方案。

对该方案的主要应用建议如下:

1.在主打地区发展主打体制网络(如在北方及南方大城市优先发展WCDMA网络)。

2.利用TD-SCDMA网络建设的覆盖特性,在力量薄弱地区发展TD-SCDMA移动网络。

3.TD-SCDMA与WCDMA可以采用统一的PLMN号。

4.中高端用户(经常性流动的用户)通过TD-SCDMA 、WCDMA双模手机实现业务的全国漫游。

三、结语

采用WCDMA与TD-SCDMA混合组网,在技术上没有障碍,是一个可行的方案;但在用户看来,必须采用双模手机是一个心理和经济上的障碍;而且,运营商要同时在两种接入系统之间统筹规划,要同时考虑WCDMA、TD-SCDMA两种系统的特性给运营带来的网络规划、管理、成本等各方面的问题,提高了网络管理的复杂度。

参考文献

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作者简介:温国远(1980-),男,广东增城人,供职于广东南方通信建设有限公司,研究方向:移动通信。