CDMA HDC異構特征網(wǎng)絡容量淺析

為解決室內(nèi)外導頻污染問題，提高CDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)的話務吸收能力，減少高話務量區(qū)域室外站點容量負荷和擴容壓力，增加CDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)的投資回報，基于多載波RRU優(yōu)勢和切換算法的室分異頻解決方案成為優(yōu)選方案之一，其中比較有代表性的是HDC方案。這種偽導頻異頻引導切換方案，結合室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)部署，可以有效引導移動用戶在室內(nèi)覆蓋區(qū)域的待機和業(yè)務行為，實現(xiàn)完善的異頻室內(nèi)覆蓋。

多年來各地的實驗已經(jīng)證明，采用HDC技術方案，可以很好地處理高層導頻污染問題，使CDMA室內(nèi)網(wǎng)絡的用戶體驗在很大程度上得以提升，KPI可優(yōu)于宏蜂窩網(wǎng)絡。目前，相當一部分省份的CDMA VIP室內(nèi)覆蓋均采用異頻方式來進行保障。同時異頻異構網(wǎng)絡由于對室內(nèi)話務吸收較同頻網(wǎng)絡充分，更好吸收了室分話務，疏散了宏基站話務，也為整網(wǎng)的話務量承載提升帶來增益，本文將著重分析異構網(wǎng)點容量增益。

小區(qū)擴容能力特征

宏蜂窩小區(qū)，是目前CDMA網(wǎng)絡覆蓋的主力。主要特征包括：基站天線扇區(qū)化，天線掛高高于周圍建筑環(huán)境，站點TOP結構有較嚴格的要求，擴容方式以平面小區(qū)分裂和加載波為主。目前，一些大城市的平均站間距（ISD）已經(jīng)達500-600米，在此基礎上，再進行小區(qū)分裂，電波傳播距離衰耗斜率將明顯變緩，干擾隔離效應變差，軟切換比例增加，擴容效果變得不明顯。

以站間距600米為例，一個扇區(qū)的覆蓋半徑約400米，覆蓋土地面積為 約10.4萬平方米。在城市建筑環(huán)境下，該基站的實際覆蓋面積還應該考慮覆蓋區(qū)內(nèi)建筑面積，以平均建筑容積率為3估計，如果這個扇區(qū)覆蓋的建筑均無室內(nèi)覆蓋分流話務的話，這個典型宏蜂窩扇區(qū)的覆蓋面積約為40萬平方米左右。

室內(nèi)覆蓋，目前CDMA的室內(nèi)覆蓋，以分布天線系統(tǒng)（DAS）為主。當采用基站信號源時，組網(wǎng)配置一般采用RRU做信源，O1+1站型配置。為兼顧覆蓋，通常約2萬平方米左右室內(nèi)面積，采用一個RRU。也有采用干線放大器進行覆蓋擴展的場景。當容量需求增長時，可以采用室內(nèi)垂直小區(qū)分裂的方式，進行擴容。由于建筑結構材料一般能提供額外的電波傳播損耗，因此室內(nèi)覆蓋小區(qū)的覆蓋規(guī)模將比宏基站小很多（比如在校園網(wǎng)密集HDC擴容覆蓋中，曾經(jīng)實現(xiàn)過約1000平方米的微小區(qū)）。

由此，可以看出，宏小區(qū)的覆蓋面積約40萬平米，而室內(nèi)小區(qū)可能僅2萬平米甚至可達1000平米。如果話務呈平均分布的話，宏基站扇區(qū)承載的話務將是室內(nèi)站點的20~400倍。 根據(jù)以上分析得出如下結論：

1. 宏站由于覆蓋廣，其吸收話務能力強；

2. 在同等話務密度下，室內(nèi)站的話務負荷將明顯低于宏站一到兩個數(shù)量級；

3. 室內(nèi)站有更大的小區(qū)分裂擴容潛力（立體分裂小區(qū)能力）；

4. 現(xiàn)實網(wǎng)絡中，網(wǎng)絡的話務壓力瓶頸將是宏基站，在室內(nèi)覆蓋建設中，從容量方面要盡可能分流室內(nèi)話務壓力。

宏蜂窩小區(qū)+室內(nèi)覆蓋聯(lián)合組網(wǎng)場景模型分析

目前，我國CDMA2000城市網(wǎng)絡，普遍采用了以宏蜂窩為主構建全覆蓋移動網(wǎng)絡，而室內(nèi)覆蓋進行補充的方式。在頻譜使用方面，大部分采用了同構網(wǎng)絡模式，即室內(nèi)外部署同等數(shù)量的載頻。在這種情況下，由于網(wǎng)絡本身是異構的，而頻譜資源是同構的，帶來室內(nèi)站吸收話務不足、高層導頻污染等現(xiàn)象。

根據(jù)多地實驗，將原有同頻室分覆蓋改為異頻HDC方式，可以使吸收話務能力提升50%以上。而業(yè)界對室內(nèi)外話務分布達成了共識：70%的語音話務分布在室內(nèi)，而80%-90%的數(shù)據(jù)業(yè)務話務分布在室內(nèi)。

我們不妨做一個簡化模型：假設一個網(wǎng)絡中的熱點小區(qū)，對于一個宏蜂窩扇區(qū)覆蓋區(qū)，話務密度為D，有N個載頻可均勻用于話務承載，室內(nèi)分布的話務比例為P。用同頻室內(nèi)外覆蓋時，即使室內(nèi)站可吸收話務為2/3 P，仍然有1/3比例話務由宏站承載；而采用異頻時，這部分室內(nèi)話務將全部引導到室內(nèi)系統(tǒng)：

1. 如果該小區(qū)僅僅建設了宏蜂窩網(wǎng)絡，則該扇區(qū)的每個載頻的話務承載為D/N；

2. 如果該小區(qū)的室內(nèi)部分已經(jīng)建設有完善的室分系統(tǒng)，而室分系統(tǒng)按同頻配置，則宏站每載頻的話務負荷為（1-（2/3）*P）*D/N；

3. 如果該小區(qū)室分系統(tǒng)按異頻配置，而由于室內(nèi)系統(tǒng)的覆蓋面積遠低于宏站，可以考慮室內(nèi)異頻載波僅僅配置1個載頻。則宏站每載頻的話務負荷為（1-P）* D/(N-1)；

根據(jù)前文所述，由于異構后的網(wǎng)絡，容量瓶頸在宏小區(qū)，則評價全網(wǎng)容量，可以宏網(wǎng)負荷作為標準（容量與負荷間呈反比關系），可得三種方式下，終局容量的對比。

1. 當我們?nèi)=1，就可以得出對于不同P和N取值，宏站小區(qū)話務的典型對應曲線：

表一：單宏扇區(qū)話務容量（等效載頻數(shù)）與載頻數(shù)和室內(nèi)話務占比的數(shù)值分析結果

該曲線族可以看出，由于全面采用宏小區(qū)覆蓋，作為容量特征的等效載波數(shù)，與室內(nèi)話務占比無關，與可用頻點數(shù)呈線性增長關系，該結果可作為同/異構網(wǎng)絡的容量基線。

圖1.宏小區(qū)容量僅與可用頻點數(shù)線性相關

2. 當采用室內(nèi)外同頻組網(wǎng)（當前主導組網(wǎng)形式），可以假設室內(nèi)外采用同等數(shù)量的載波進行配置。由于宏站的RF覆蓋能力高于室內(nèi)站，因此，室內(nèi)系統(tǒng)大約僅能吸收2/3比例的室內(nèi)話務。由室內(nèi)系統(tǒng)“泄漏”到宏站的話務，將明顯影響這種組網(wǎng)方式的整體話務承載能力。

表2：宏站與同頻室分組網(wǎng)時，話務容量與載頻數(shù)和室內(nèi)話務占比的數(shù)值結果