CDMA HDC異構(gòu)特征網(wǎng)絡(luò)容量淺析

為解決室內(nèi)外導(dǎo)頻污染問題，提高CDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)的話務(wù)吸收能力，減少高話務(wù)量區(qū)域室外站點(diǎn)容量負(fù)荷和擴(kuò)容壓力，增加CDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)的投資回報(bào)，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(dǎo)頻異頻引導(dǎo)切換方案，結(jié)合室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)部署，可以有效引導(dǎo)移動用戶在室內(nèi)覆蓋區(qū)域的待機(jī)和業(yè)務(wù)行為，實(shí)現(xiàn)完善的異頻室內(nèi)覆蓋。

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

小區(qū)擴(kuò)容能力特征

宏蜂窩小區(qū)，是目前CDMA網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)TOP結(jié)構(gòu)有較嚴(yán)格的要求，擴(kuò)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(dá)500-600米，在此基礎(chǔ)上，再進(jìn)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(yīng)變差，軟切換比例增加，擴(kuò)容效果變得不明顯。

以站間距600米為例，一個(gè)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(shí)際覆蓋面積還應(yīng)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(jì)，如果這個(gè)扇區(qū)覆蓋的建筑均無室內(nèi)覆蓋分流話務(wù)的話，這個(gè)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(dāng)采用基站信號源時(shí)，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(gè)RRU。也有采用干線放大器進(jìn)行覆蓋擴(kuò)展的場景。當(dāng)容量需求增長時(shí)，可以采用室內(nèi)垂直小區(qū)分裂的方式，進(jìn)行擴(kuò)容。由于建筑結(jié)構(gòu)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(kuò)容覆蓋中，曾經(jīng)實(shí)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(dá)1000平米。如果話務(wù)呈平均分布的話，宏基站扇區(qū)承載的話務(wù)將是室內(nèi)站點(diǎn)的20~400倍。 根據(jù)以上分析得出如下結(jié)論：

1. 宏站由于覆蓋廣，其吸收話務(wù)能力強(qiáng)；

2. 在同等話務(wù)密度下，室內(nèi)站的話務(wù)負(fù)荷將明顯低于宏站一到兩個(gè)數(shù)量級；

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

4. 現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)的話務(wù)壓力瓶頸將是宏基站，在室內(nèi)覆蓋建設(shè)中，從容量方面要盡可能分流室內(nèi)話務(wù)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(luò)，普遍采用了以宏蜂窩為主構(gòu)建全覆蓋移動網(wǎng)絡(luò)，而室內(nèi)覆蓋進(jìn)行補(bǔ)充的方式。在頻譜使用方面，大部分采用了同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)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(luò)本身是異構(gòu)的，而頻譜資源是同構(gòu)的，帶來室內(nèi)站吸收話務(wù)不足、高層導(dǎo)頻污染等現(xiàn)象。

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

我們不妨做一個(gè)簡化模型：假設(shè)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的熱點(diǎn)小區(qū)，對于一個(gè)宏蜂窩扇區(qū)覆蓋區(qū)，話務(wù)密度為D，有N個(gè)載頻可均勻用于話務(wù)承載，室內(nèi)分布的話務(wù)比例為P。用同頻室內(nèi)外覆蓋時(shí)，即使室內(nèi)站可吸收話務(wù)為2/3 P，仍然有1/3比例話務(wù)由宏站承載；而采用異頻時(shí)，這部分室內(nèi)話務(wù)將全部引導(dǎo)到室內(nèi)系統(tǒng)：

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

2. 如果該小區(qū)的室內(nèi)部分已經(jīng)建設(shè)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(wù)負(fù)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(yuǎn)低于宏站，可以考慮室內(nèi)異頻載波僅僅配置1個(gè)載頻。則宏站每載頻的話務(wù)負(fù)荷為（1-P）* D/(N-1)；

根據(jù)前文所述，由于異構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)，容量瓶頸在宏小區(qū)，則評價(jià)全網(wǎng)容量，可以宏網(wǎng)負(fù)荷作為標(biāo)準(zhǔn)（容量與負(fù)荷間呈反比關(guān)系），可得三種方式下，終局容量的對比。

1. 當(dāng)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(wù)的典型對應(yīng)曲線：

表一：單宏扇區(qū)話務(wù)容量（等效載頻數(shù)）與載頻數(shù)和室內(nèi)話務(wù)占比的數(shù)值分析結(jié)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(wù)占比無關(guān)，與可用頻點(diǎn)數(shù)呈線性增長關(guān)系，該結(jié)果可作為同/異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的容量基線。

圖1.宏小區(qū)容量僅與可用頻點(diǎn)數(shù)線性相關(guān)

2. 當(dāng)采用室內(nèi)外同頻組網(wǎng)（當(dāng)前主導(dǎo)組網(wǎng)形式），可以假設(shè)室內(nèi)外采用同等數(shù)量的載波進(jìn)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(wù)。由室內(nèi)系統(tǒng)“泄漏”到宏站的話務(wù)，將明顯影響這種組網(wǎng)方式的整體話務(wù)承載能力。

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