TD-SCDMA基站與2G基站共址建設策略研究

郭綱 時玉方

【摘要】GSM作為一個成熟的網絡，擁有眾多寶貴的站址資源，從TD-SCDMA網絡的技術特點出發，分析了它與GSM網絡進行疊加組網的必要性與可行性。考慮到網絡現狀，GSM網絡改造應分步規劃，以降低TD-SCDMA網絡建設的難度。

【關鍵詞】TD-SCDMA無線網絡疊加組網

經過十幾年的發展，目前中國移動已經建成了世界上規模最大、用戶數最多、覆蓋面最廣的GSM網絡。在GSM上疊加建設TD-SCDMA網絡，具有相當大的優勢和很強的可操作性；TD-SCDMA商用以來已經充分證明了其大規模組網能力。盡管TD-SCDMA網絡及后續演進版本TD-LTE已經展示了巨大的商機，但仍應看到，TD-SCDMA網絡規劃研究起步晚，與其他3G制式有一定差距；此外，由于TD-SCDMA系統在關鍵技術上與GSM的差異，網絡規劃與建設也不能照搬GSM模式。本文主要針對TD-SCDMA和GSM的疊加組網進行初步的分析和研究。

一、GSM現狀和TD-SCDMA發展演進

中國移動建設并運營的GSM網絡規模巨大，在全國范圍內網絡覆蓋居于領先位置，中國移動數以萬計的站址資源，必將為TD-SCDMA無線網絡的建設節省大量的人力物力財力。另外，截至2012年，中國移動用戶數已經突破7億，增長勢頭非常迅猛，這為TD-SCDMA及后續TD-LTE網絡發展奠定了堅實的基礎。

TD-SCDMA是近百年來我國通信史上第一個具有完全自主知識產權的國際通信標準，它的出現在我國通信發展史上具有里程碑的意義，極大地提高了我國在移動通信領域的技術水平，是我國通信業的重大突破。在國家政策的推動下，以及無線接入網、核心網絡、手機、終端芯片、儀表等TD-SCDMA產業鏈的多廠商積極參與下，TD-SCDMA已經步入快速發展階段。尤其是在最近兩年來，TD-SCDMA大規模商用網絡的搭建實現了三分天下有其一的目標。經過一系列的技術測試，TD-SCDMA的技術性能得到了比較全面的驗證，并且產業鏈也日漸完善。目前TD-SCDMA的演進版本TD-LTE試商用也已開展，該領域的研究正在成為熱點。

二、TD-SCDMA技術特點對無線網絡規劃的影響

TD-SCDMA系統采用時分碼分結合多址方式、智能天線、聯合檢測、接力切換、動態信道分配等一系列新型關鍵技術和無線資源算法，提高了系統性能，為網絡規劃帶來很多與GSM不同的新特點。例如，不同業務的覆蓋具有一致性、小區呼吸效應不明顯、上下行信道配置靈活等，在其覆蓋規劃、容量規劃、頻率和碼規劃上有著與WCDMA系統完全不同的方法和工具。除此之外，TD-SCDMA系統還需要進行與其他3G制式不同的時隙規劃。

智能天線是TD-SCDMA必選的關鍵技術之一，它能有效降低干擾、提高系統容量和頻譜效率。但是最初的智能天線尺寸大、饋線多、相關設備復雜而且相對很重，因此造成了系統對天線載體負載能力要求提高、天線美化和饋線保護難度加大、走線架/饋先孔等需求量加大等施工上的困難，進一步加大了無線基站站址選擇的困難程度，是當初TD-SCDMA網絡建設面臨的一大難題。在實際工程中如何解決上述問題是TD-SCDMA無線網絡設計中必須面對的，也是TD-SCDMA無線網絡規劃中的一個關鍵點。

據統計，移動通信網絡70%的業務量發生在室內，因此即使在網絡建設初期，室內覆蓋也必然是TD-SCDMA建設的重點之一。TD-SCDMA室內覆蓋的信號源、傳輸介質和中繼設備、器件以及天線等，與其他系統有相同之處，也有其獨特之處，需要對其進行深入的分析和研究。

三、GSM疊加TD-SCDMA組網

中國移動的用戶細分和網絡現狀決定了GSM和TD-SCDMA在建網初期有著不同的市場定位，TD-SCDMA網絡的建設必然是一個循序漸進的過程，而GSM網絡所擁有的優質覆蓋、大量的站址和忠實的用戶群等競爭優勢，自然應當充分利用。這就決定了TD-SCDMA無線網在建設初期及相當長一段時間內，必然是局部覆蓋城區或熱點地區，而利用現有GSM網絡來補充其他不足的覆蓋。這種TD-SCDMA和GSM混合組網方案具有以下特點：

1、網絡覆蓋

GSM網絡已經可以提供良好的話音覆蓋，TD-SCDMA網絡主要在于提高整個網絡的數據業務能力。由于不需要立即實現全覆蓋，意味著TD-SCDMA發展初期的網絡規模相對要小得多，在一定程度上降低了對其大規模組網能力的考驗，給TD-SCDMA將來成功地大規模組網提供了緩沖時間。TD-SCDMA在疊加組網的初期，首先要覆蓋有數據業務需求的重點城市和地區，尤其是熱點地區和室內部分。由于TD-SCDMA所在2GHz頻段的特性，在建網初期，室內覆蓋就將成為整個覆蓋的重點，所以 TD-SCDMA在疊加組網的策略應該是重點地區重點覆蓋，室外室內并重的建網策略。

在密集市區環境下，GSM網絡均容量受限，站間距一般在0.5km左右。TD-SCDMA的覆蓋能力可以達到和GSM同等覆蓋的效果，如表1所示：

初期雖然TD-SCDMA只需完成城市和局部熱點區域的覆蓋，但在一定的區域內部（如城市的外環線之內）需要完成連續無縫覆蓋，這樣運營商才能完整地探索3G業務模型、用戶行為和市場策略。考慮到其他問題，TD-SCDMA很難全部利用現有的GSM站址，還會存在某些覆蓋盲區，而多樣化的TD-SCDMA設備類型將提供多種解決方案，如微蜂窩、基帶拉遠設備、中頻拉遠設備，尤其是基帶拉遠（BBU+RRU）方案，可以有效地解決TD-SCDMA在市區復雜環境的覆蓋和容量需求。

隨著3G網絡的發展，也需要考慮TD-SCDMA對廣大農村等區域的覆蓋，受制于幀結構中的GP保護時隙長度，TD-SCDMA覆蓋距離為11.25km，在當前情況下，可以滿足農村覆蓋。

2、網絡容量

網絡業務與TD-SCDMA和GSM疊加組網的接入策略息息相關，采用TD-SCDMA和GSM疊加組網，中國移動在為最終用戶提供多種網絡選擇的基礎上，可以有效地避免2張網絡爭奪用戶所帶來的負面影響，不同的網絡為不同層次的用戶提供服務，保證市場平穩健康的發展。一般在TD-SCDMA和GSM重疊覆蓋區應設置為優先接入到TD-SCDMA網絡，這樣可以更加有利于整個網絡數據業務的發展和提供更低廉成本的話音業務，從而在進一步提升APUR值的同時，降低整個網絡的運營成本。在這種接入策略之下，在相當的一段時間內，TD-SCDMA網絡的業務依然會以話音業務為主，但是數據業務將呈逐漸上升趨勢。

TD-SCDMA網絡在混合組網中的容量取決于多種因素，首先就取決于對于數據業務發展的預測，建設與業務發展相一致的網絡容量是網絡的基本需求；其次網絡擴容的策略也將直接影響到TD-SCDMA網絡的容量，TD-SCDMA和GSM疊加組網的擴容是否采取主要擴容TD-SCDMA網絡、優先發展TD-SCDMA網絡的策略，也將直接影響到TD-SCDMA網絡容量；最后TD-SCDMA網絡容量的發展，還取決于其他3G制式的發展。從目前國內移動業務發展趨勢來看，三種3G制式WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA將并存發展，出于競爭的考慮，其他3G制式發展的速度，將直接影響到TD-SCDMA網絡容量的發展。

3、投資壓力

在局部熱點地區優先部署TD-SCDMA，將極大地降低中國移動初期在財力方面的消耗和壓力。同時借助GSM帶來的利潤的逐漸積累，可以為TD-SCDMA將來的大規模組網提供充足的財政緩沖時間。

四、TD-SCDMA/GSM疊加組網共站址探討

GSM系統對無線網絡結構的敏感性不高，站點分布相對不規則。TD-SCDMA系統兼有時分和碼分系統的特點，對無線網絡結構的敏感性比GSM高；同時，由于TD-SCDMA擾碼資源較少，只有32個碼組用于區分小區，如果站點位置分布不佳，可能導致擾碼的復用距離不足，造成干擾增大，影響網絡質量。因此，在TD-SCDMA網絡建設初期，應該優先選用GSM網絡中能符合無線網絡標準結構要求的站點作為共址站點；當網絡發展到一定規模，需要通過增加站點來提升網絡容量時，再考慮選擇其他站點進行共址建設。在3G網絡的初期投資中，無線網的投資是很大的一塊，占總投資的60%～70%，共站址可以節省大量配套投資，而且能夠加快工程進度，尤其在目前站址資源越來越難獲取的情況下，TD-SCDMA/GSM共站址更是必行之路。

1、天面問題

天面資源一般可以確保2G/3G系統共用，需要考慮的是目前部分鐵塔平臺不夠，甚至平臺面積太小，GSM天線與TD-SCDMA共用同一天面使得部分天面資源緊張。現在GSM網絡使用的塔桅類型有樓頂塔、落地塔、單管塔、桅桿/增高架等，由于增加天線使得迎風面積增大，對塔桅強度有一定的技術要求，同時考慮2G/3G之間的干擾隔離對塔桅的空間尺寸也有限制。

綜合以上考慮，需要對天面作必要的改造：首先，需要考慮TD天線與GSM天線之間的隔離度是否足夠。其次，從利舊的角度，改造原支撐桿或者新增支撐桿。再次，根據風阻要求，對天線不同的支撐體（支撐桿、鐵塔等）進行改造。之后，是饋線和走線架的改造，可能需加寬或新增走線架。

2、機房配套問題

機房配套問題是指基站機房配套是否可以利舊或改造再用，主要是指機房內部，從屬性可以分為自身物理資源和配套附屬資源，一般來說自身物理資源屬于固定資源只能利舊，而配套附屬資源可以通過改造升級再用。機房內部屬于自身物理資源的有空間、承重，屬于配套附屬資源的有供電系統、傳輸系統等。

空間和承重在機房建造之時就已經確立，由于GSM網絡尤其是市區部分早已進入容量驅動階段，機房內部設備較多：BTS機柜（基本上都是多柜）、傳輸柜、開關電源、蓄電池、空調等。TD-SCDMA基站設備的通用尺寸與GSM的基站柜相差不大，若基站設備所需的供電和傳輸需要新增機柜，則空間需求進一步加大。

配套附屬資源主要是供電和傳輸，同時包括走線架、空調、消防等。供電系統需要新增開關電源模塊和蓄電池模塊，對供電系統擴容壓力不大，除非電源柜空間受限，基本可以滿足。TD-SCDMA單基站根據配置不同而對傳輸帶寬要求不同，接口類型可以是E1或STM-1，現有傳輸系統的接入方式主要是SDH，足以滿足3G各種業務需求，瓶頸主要在匯聚層/城域網設備，需要升級。由于TD-SCDMA饋線多、不易彎曲，會涉及到對現有走線架的改造利用。

3、室內分布問題

TD-SCDMA工作的2 GHz頻段與GSM網絡工作的900 MHz頻段相比，穿透能力和繞射能力都相對較差，加上TD-SCDMA系統智能天線的特點，其室內覆蓋規劃相對更為重要。另外，根據國外運營商的經驗，大量的數據業務出現在室內，因此室內覆蓋對TD-SCDMA網絡的發展有重要作用。目前GSM的室內分布系統已經覆蓋了大部分樓宇、會場、候車/機廳等區域，充分利用現有的室內分布系統，能夠實現TD-SCDMA室內覆蓋的節省投資和快速建網。由于頻率、制式的不同，TD-SCDMA/GSM共用室內分布系統需要考慮以下問題：1）無源器件，如合路器、耦合器、室內天線，都需要更換為寬頻器件；2）有源器件，如干線放大器，均無法共用，可通過增加寬頻合路/分路，以及調整共享接入點來規避；3）功率損耗，3G頻段的線纜和空間損耗都大于2G系統，通過對信號源、干放和接入點的調整來確保邊緣場強；4）合路器插損，可以和功率損耗聯合考慮解決方案；5）系統間相互干擾，目前TD-SCDMA和GSM頻段相距較遠，基本能夠滿足隔離要求，同時增加濾波器可以降低雜散干擾。

TD-SCDMA室內分布的信源可以采用宏蜂窩、微蜂窩、直放站以及射頻拉遠RRU，推薦采用微蜂窩和射頻拉遠RRU，同時不采用智能天線，確保能夠和GSM共享室內分布。另外TD-SCDMA的GPS同步天線連接長度要小于90米，在系統規劃時需要考慮。

五、結束語

TD-SCDMA及后續TD-LTE網絡技術和設備還在不斷完善中，雖已有大規模商用網絡運營經驗，但還有很長的路要走。作為全球最大的通信市場，在中國政府多方面的大力支持下，依托我國通信業近年的技術積累及經濟發展，自主制式必將迎來更快的發展速度。中國移動作為世界最大的移動通信運營商，從充分利用現有資源和分階段發展3G網絡的目標出發，在建設TD-SCDMA時選擇兩網疊加組網、不斷整合過渡、最終達到2個系統和業務的完全融合是最優選擇。

參考文獻

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