室内外互干扰条件下的TD-SCDMA组网策略

TD-SCDMA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-SCDMA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2 Mb/s多[1-4]。

    目前中国移动在8个城市建设的TD-SCDMA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-SCDMA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-SCDMA系统的理论下行吞吐量单时隙从128 kb/s提高到560 kb/s。考虑到PS域高速业务大多数情况下发生在室内，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TS3时隙为下行，而室外小区的TS3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PCCPCH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TS3配置HSDPA共享信息信道(HS-SICH)时，影响尤为明显。

    (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。

    (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 owner为本小区的干扰信号功率，α为干扰消除因子，在TD-SCDMA中取值一般为0.1，I other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，α×I owner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 other(I other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 other 增加，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：

• 室内小区TS3按75%、100%的R4模拟加载时对室外R4的干扰；
• 室内小区TS3按HSDPA75%、100%模拟加载时对室外R4的干扰；
• 室内小区TS3按HSDPA75%、100%模拟加载时其对室外HSDPA的干扰；
• 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；
• 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；
• 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加载的规定如下：75%加载，加载码道为12码道，加载功率为-25 dbm；100%加载，加载码道为满码道(16码道)，加载功率为-27 dbm。

    (1)室内小区TS3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TS3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TS3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600 kb/s左右；当室外用户处于中强场下，室外用户的吞吐量为1.35 Mb/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R4对室内R4没有造成明显的干扰，室内单时隙TS3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TS3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8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1.35 Mb/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，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700 kb/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1.35 Mb/s左右，室外HSDPA载波平均吞吐量被维持在820 kb/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780 kb/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60 kb/s左右，吞吐量下降超过了750 kb/s，损失超过90%。

    综上各种业务量定量测试对比发现，室内对室外的TS3的干扰信号码功率(ISCP)干扰大约在-93.7 dbm到-83.4 dbm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TS3的ISCP干扰大约在-95 dbm至-47 dbm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-SCDMA系统的室内同频组网，交叉时隙干扰比较明显，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TS3时隙，以牺牲第一圈小区的容量(牺牲TS3配置为HS-DSCH的33%小区吞吐量)来减少干扰。如果不闭塞室内小区的第一圈邻区的TS3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
[1] 关山,张新程,田韬,等. HSDPA网络技术[M]. 北京,机械工业出版社,2006.
[2] 叶银法,陆健贤,周胜,等译. HSDPA/HSUPA技术与系统设计—第三代移动通信系统宽带无线接入[M]. 北京,机械工业出版社,2007.
[3] 常永宇. TD-HSPA移动通信技术[M]. 北京,人民邮电出版社,2008.
[4] 彭木根,王文博. TD-SCDMA移动通信系统-增强和演进[M]. 北京,机械工业出版社,2008.
[5] 彭木根,王文博. TD-SCDMA移动通信系统[M]. 北京,机械工业出版社,2007.
[6] 谢显中. TD-SCDMA第三代移动通信系统技术与实现[M]. 北京,电子工业出版社,2004.
[7] 李世鹤. TD-SCDMA第三代移动通信系统标准[M]. 北京,人民邮电出版社,2003.
[8] 段玉宏,夏国忠,胡剑,等. TD-SCDMA无线网络设计与规划[M]. 北京,人民邮电出版社,2007.
[9] 朱东照,罗建迪,汪丁鼎,等. TD-SCDMA无线网络规划设计与优化[M]. 北京,人民邮电出版社,2007.
[10] 张传福,彭灿,李巧玲,等. TD-SCDMA通信网络规划与设计[M]. 北京,人民邮电出版社,2009.

收稿日期：2009-01-09

[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560 kb/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、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 (HSDPA) technology is employed in the TD-SCDMA mobile communication system. Theoretically, the HSDPA peak data rate per time slot available in the terminals can be 560 kb/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. TS1 and TS2 are uplink time slots and TS3, TS4, TS5 and TS6 are 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 the intra-frequency interference between the cells. So the research on the intra-frequency crossed time slots interference is done and the suggestions on the intra-frequency crossed time slots network strategy are proposed in the paper.

[Keywords] interference; time slot allocation; TD-SCDMA; HSDPA