专题：HSDPA与HSUPA技术
WCDMA系统中的
H S DPA混合网络规划
李俊杰 罗建迪 华信邮电咨询设计研究院有限公司
【摘要 】文章从HSDPA技术发展现状入手，结合国内数据业务发展现状和需求，通过对HSDPA业务混合载波下室内覆盖测试、
室外仿真的分析，介绍了不同时期WCDMA系统引入HSDPA业务时网络规划的策略和方法。
【关键词 】WCDMA 独立载波 混合载波 测试 仿真 覆盖 网络规划
1 引言
国内WCDMA系统R99／R4网络规划时，HSDPA技术尚
处于理论阶段 ，随着技术发展和标准演进 ，HSPA技术已经
从理论阶段发展到了产业链处于HSDPA技术一阶段末期的
水平。HSPA作为3G数据业务的典型代表和后续发展方向，
如何部署HSDPA业务成为WCDMA网络建设的一个热点问
题 ，本文结合室内测试和室外仿真 ，研究如何在R99／R4架
构的基础上部署HSDPA业务，并对网络处于不 同时期 的
HSDPA规划策略和方法进行分析。
2 HSDPA技术发展
3GPP R5~I]R6标准提出了高速下行分组接人 (HSDPA)
技术的规范，确定了HSDPA演进的三个阶段 ：
收稿 日期：2008年 4月1 0日
责任编辑：周霞zhouxia2006@gmail corn >>>
第一阶段为基本HSDPA，引进一些新的基础特性以获
得10．8Mb／s下行峰值数据速率。这些特性包括由控制信道
支持的高速下行共享信道、自适应调制 (QPSK／1 6QAM )
和速率匹配以及NODE B的MAC—hs实体。第一阶段的产品
实现中又分为5码字、10码字、15码字三种形式 ，目前绝大
多数商用设备可以支持10码字调度。
第二阶段为增强HSDPA。引入天线阵列处理技术以
提高峰值数据速率达到3OMb／s。引入的新技术主要包括面
向单天线移动通信 (采用基于波束成形技术的智能天线技
术 )；面向2～4天线移动通信 (采用多输人多输出M『MO技
术 )。
第三阶段引入新型空中接 El，增加平均数据比特率。
OFDM技术~I]64QAM调制的引入将使峰值速率达~J50Mb／s
以上。其中主要的新特性包括结合更高调制方案和阵列处
理的正交频分复用 (OFDM )的物理层；具有快速调度算法
一
2 008~6 固 月(下)■—I
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专题：HSDPA与HSUPA技术 WCDMA系统中的HSD 混合网络规划
的MAC—hs／OFDM，根据空中接口质量为每一用户设备选
择专用子载波，从而优化传输性能 ；作为控制实体的标准
MAC (Mx—MAC)，以实现正交频分多址 (OFDM)和码
分多址 (CDMA)信道的快速交换。
随着技术标准的定义和新设备的研发 ，目前HSDPA技
术的第一阶段和第二阶段的标准化工作已经完成，而第三阶
段仍然在积极的研究阶段。与此同时，HSDPA终端从最初
Category1 2的数据卡~EJNTT DoCoMo和沃达丰WCDMA网
络大规模提速采用的Category7／b的商用终端，表明HSDPA
技术正在稳步前进。HSDPA终端类型分类参如表1所示：
表1 HSDPA终端类型和特点
可遵循以下原则确定HSDPA的主要部署区域：
◆室内覆盖方面
为了保证用户获得良好的业务体验，应通过室内分布系
统与室外基站相结合的方式实现HSDPA的无缝覆盖。在中
心区域的高档写字楼、宾馆酒店、会议 (会展 )中心 、机场
候机厅等场所首先引入HSDPA。
由于室内是HSDPA用户的集中区域同时也是市区内主
要的盲区和信号杂乱区，室内分布系统不但改善了室内覆盖
质量，提高了HSDPA数据速率，还优化了功率分配、降低
了整网干扰，有效吸收HSDPA对室外宏蜂窝基本架构的影
最大 贵小 最小
；UE分类 调制方式 HSDSCH TTI 峰值诔率／ RLC AM和 MAC
— hs
码字 问隔 (Mb／s) 缓存器大／JqKB
Category1 QPSK／1 6QAM 5 3 1．2 5O
Category2 OPSK／1 6QAM 5 3 1．2 5O
Category3 QPSK／1 6OAM 5 2 1 8 5O
Category4 QPSK／1 6QAM 5 2 1．8 5O
Category5 OPSK／1 60AM 5 1 3．6 5O
Category6 OPSK／1 60AM 5 1 3．6 5O
1nn Catennr~, IU j ， ￡-
⋯ 0pSK门 6OAM 1O 1 7．2
cn C匀t g^ 0 ur0r＼，IDUHIV1 ]3 ] lU l
— — ，
y，e 1 1 ● 10U
Category1 1 OPSK 5 2 O 9 5O
f _ ^
HSDPA终端的发展瓶颈个被逐个解决：16QAM的解调
模块、HARQ重传模块、IR软缓冲器、终端供电能力并支持
USB供电。从技术发展和产业链成熟度来看 ，HSDPA技术
目前处于一阶段发展的末期 ，HSDPA一旦商用，会对目前
国内的EDGE和CDMA 1X占领的数据业务市场形成重大冲
击。本文主要介绍一阶段HSDPA~络规划特点。
3 HSDPA业务需求
从用户分布看，HSDPA用户主要集中于大中城市 ，而
从用户行为看，用户主要在室内使用HSDPA~务。因此，
匿
响。因此 ，加强室内覆盖建设是开展
HSDPA业务的关键因素，在投资、设
备和传输配置方面应向室内覆盖适度
倾斜。
◆室外覆盖方面
优先覆盖大中城市 中心 区域 ，同
时 ，要保证HSDPA的连片覆盖 ，以
避免频繁的DCH和HS～DSCH信道切
换。
4 HSDPA测试与仿真
4．1室内覆盖测试
在室 内 、外小 区同频组 网条件
下，原已达到网络建设 目标的R4网络
以混合载波方式引．／XHSDPA后，对R4
业务带来一定影响。为了了解R4与HSDPA相互之间的影响
程度 ，本文对密集市区某5A级写字楼通过模拟加载 (BCH
增大发射功率，以模拟R4业务下行负载 )的方式 ，对其进
行了网络评估。
测试室 内信源的信道功率设置为：P—CPICH信道功
率：3W，HS—SCCH信道功率=1W。HSDPA资源分配情况
为：码资源 (54"HS—PDSCH静态分配 )，功率分配 (R4
~IIHSDPA业务功率动态分配 )。
◆R4网络加载50％负荷
在已部署WCDMA室内覆盖的某5A级写字楼引入一个
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WCDMA系统中的HSDPA；P~ 网络规
专题：HSDPA与HSUPA技术
类型1 2终端HSDPA用户，在系统R4负载50％的情况下，对
HSDPA业务覆盖进行DT测试。测试表明：HSDPA业务应用
层速率能够达到峰值 ，没有因为功率受限出现速率控制，参
见 图1：
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Data Trar~ler 1 Download 1 UpPed
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Average Har }e}rate
127．50 MB
1．GO mbps
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2．55MB
0．04 mbps
0—03 mbps
图1 50％负载时，HSDPA应用层吞吐率
◆R4网络加载75％负荷
当模拟R4加载负载设置为75％时，HSDPA业务应用层
速率能够达到较高水平。然而R4网络负荷增大25％以致CQI
下降，同时HSDPA业务功率受限，在相同测试区域平均速
率下降0．3Mbps，表明HSDPA~_务出现了速率控制 ，如图2
所示 ：
睡 图 黪 萝 - 到
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Data Tfan el Do I l Upload
Tatal dala Iransfe~red 82．43MB 1．75MB
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Average If， 阮 face <变 0．02 mbps
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图2 75％负载时，HSDPA应用层吞吐率
室 内、外 同频组 网情 况 下 ，当室 内R4业 务负载 达
50％时，引入HSDPA业务 ，承载可视电话 (VP，Video
Phone)业务时，Ec／No下降接近1 dB左右；当R4业务覆
盖达75％时 ，引入HSDPA业务 ，承载VP业务时 ，Ec／No
下降接近0．8dB左右。因为HSDPA业务的引入 ，原R4规划
VP连续覆盖的网络在小区边缘将会出现功率受限的情况。
HSDPA业务对R4业务的影响如表2所示。
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表2 RSCP、Ec／NoSnUE TxPwr力口入HSDPA前后差值对比
HS0PA力Ⅱ八 RSCP下 降值 EG／N0 UE TxPwr
前后变化 下降值 上升值
AMR12．2 50％负载 1 23 1．15 0 99
CS64 50％负载 1 46 0 97 2．54
AMR12 2 75％负载 一0．07 O．82 1 71
CS64 75％负载 一0 01 0．77 1．02
在室内、外异频组网的情况下 ，由于室内小区受到的
干扰信号要更小 ，上述问题会进一步降低。当HSDPA业
务引入R4的室 内覆盖时，分布系统无需做大 的调整。如
果在个别靠近窗边干扰较大的区域出现室内小 区下行功率
受限的情况 ，只需个别地增加 天线 即可保证网络覆盖效
果。
4．2室外网络仿真
VP业务连续覆盖为规划 目标的密集市区以混合载波方
式引,,X．HSDPA业务后，通过蒙特卡洛仿真 ，分析HSDPA~JI
入对R4业务的影响。
假设HSDPA每用户忙时数据速率为1 250b／s，上下行比
例为1：9，HSDPA的渗透率为10％，采用 “比例公平PF”调
度算法、’支持QPSK调制方式的12类终端。HSDPA资源分
配同室内覆盖配置，R4网络话务模型如表3所示：
表3 R4网络话务模型
0 话务模型(下行链路忙时使用某类RAB的比例)
1 2．2kb／s AMR 92．OO％
64kb／s CS 4．OO％
64kb／s PS 2．40％
128kb／s PS 1 44％
384kb／s PS O 16％
语音业务 平均每用户话务量为0 02erl，GOS为2％
数据业务 每用户忙时数据率为250b／s，上下行比例为1：4
在低负载 (网络负荷为30％ )和中等负载 (网络负荷为
50％)的情况下，分析混合载波下引入HSDPA业务对R4网
—
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专题：HSDPA与HSUPA技术 WCDMA系统中的HSDPM~合网络规划
络的影响，得到结果如表4所示 ： 结构没有大的影响：
表4 混合载波的方式引入HSDPA对R4业务覆盖范围的影响
_ 晴 害 ．cs64 PS64 PS128 PS384
R4覆盖面积 100％ 99 59％ 98 98％ 98 98％ 98 98％
低 R4&HSDPA覆盖面积 100％ 98 78％ 97 14％ 97
．14％ 97 14％
负
载 覆盖面积收缩 0．81％ 1．84％ 1 84％ 1．84％
覆盖半径收缩比例 0 41％ 0．93％ 0 93％ 0．93％
R4覆盖面积 100％ 97．60％ 95 31％ 95 31％ 95．31％
中 _R4&HSDPA覆盖面积 99
． 80％ 94 94％ 90．82％ 90 82％ 90．82％
负
载 覆盖面积收缩 0．20％ 2 66％ 4 49％ 6．74％ 8 89％
覆盖半径收缩比例 1．37％ 2 38％ 3 6O％ 4 77％
通过本次仿真可以发现，在网络低负载情况下，混合
载波方式引入HSDPA对 以VP连续覆盖为规划 目标的R4网络
的CS1 2．2K语音业务的覆盖没有影响 ，而VP覆盖半径收缩
0．8％左右。以300米站间距计，网络出现大约2．5米覆盖空
洞。在网络中负载的情况下，引入HSDPA，VP覆盖半径收
缩1．3％左右。网络出现约大4米左右的空洞。
虽然通过有限的仿真和测试无法定量地分析出整个网络
建设过程中混合载波下引入HSDPA业务对R4网络的影响，
但是，可以定性地反映出一定的规律，为大规模的WCDMA
网络升级 以及网络建设总结一定的经验以规避风险。
5 关于HSDPA网络规划的建议
在网络规划和网络投资成本方面，HSDPA技术存在和
R4业务混合载波部署和独立载波部署之分。在HSDPA业务
分布特点方面，HSDPA用户分布存在面覆盖区域和点覆盖
区域热点之分。
在目前HSDPA技术特点和设备能力方面，混合载波下
支持 ：码资源静态分配 ；业务信道功率动态分配和静态分
布。
因此，HSDPA~络规划必须结合上述因素综合考虑 ，
保证在HSDPA~务发展的不同时期满足下列条件：
(1】网络建设投资合理分配，以免造成浪费；
(2)混合载波下HSDPA业务的引入对R4业务和网络
臣 一
(3)HSDPA业务部署能满足用户的业
务需求。
5．1室内覆盖HSDPA网络规划
对于以话务热点形式出现的室内覆盖站
点，混合载波下引~HSDPA业务不需要改
变R4网络室内分布系统的结构 ，即使在个别
覆盖边缘出现下行功率受限的情况。也可以
通过以个别增加天线的方式解决。因此，在
点覆盖方面部署HSDPA业务，可 以采用以
下方式：
(1)网络初期 ，R4和HSDPA混合载
波部署。其中，HSDPA码资源静态分配、功率资源动态分
配，无线资源调度推荐使用 “PF”比例公平算法。
(2)网络中期，随着R4业务和HSDPA业务负载的增
大，室内网络需要部署双载波时，可根据网络实际发展需要
和业务热点地区的实际话务量 。采用双载波混合载波部署
HSDPA．也可采用R4业务和HSDPA分载波部署。
不同时期的点覆盖HSDPA部署方式如图3所示：
负载
75％
5O％
网络初、中期 过渡期 网络中、后期 莳问
图3 点覆盖HSDPA网络规划
其中。双载波混合载波部署HSDPA业务：混合载波
1可采用HS—PDSCH占用5个SF码资源的配置方式；混合
载波2可采用HS—PDSCH占用1 0／14／154"SF16码资源的
配置方式。双载波独立载波部署HSDPA~务：R4载波独
立配置：HSDPA载波则配置14／15"I"-SF16码资源的配置
方式。
：：：· 责任编辑：周霞 zhouxia2006@gmail．com
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WCDMA系统中的HSDPM~合网络规划 专题：HSDPA与HSUPA技术
5．2室外覆盖HSDPA网络规划
室外小区的覆盖边缘是混合载波下引~HSDPA业务原
R4网络受影响最严重的区域。通过蒙特卡洛仿真可 以发现
混合载波下引入HSDPA业务，会使 I,~VP连续覆盖为规划 目
标的R4网络在小区覆盖边缘出现VP业务的覆盖空洞 ，如图4
所示：
1／SF~'
图4 混合载波引入HSDPA对R4业务覆盖范围的影响
根据现有GPRS／CDMA 1X数据业务用户分布特点 ，业
务分布是由典型区域的用户行为决定的。例如密集市区比城
中村GPRS的数据业务量远远要高。
(1)网络建设初、中期
◆HSDPA业务优先部署在密集市区，然后根据网络发
展情况逐步向一般市区和郊区部署。
◆由于HSDPA不支持动态码资源分配方式 ，为了降低
HSDPA业务对R4业务覆盖范围的影响，HS—PDSCH建议配
置5个SF1 6码资源。
(2)网络建设中、后期
◆优先覆盖在大中城市中心区域 ，同时应保证HSDPA
的连片覆盖，以避免频繁的DCH和HS—DSCH信道切换。
◆部署双载波时，建议HSDPA业务采用独立载波方式
部署 ，以保证用户可以享用更高的峰值速率 ，继续扩大对
2G数据速率的竞争优势。同时，也可以降低HSDPA业务对
原R4网络架构的影响。 ★
【作考简介， Ill ≥．． ll
李俊杰：毕业于中国人民解放军西
安通信学院，获通信工程学士学
位 ，现就职于华信邮电咨询设计研
究院有限公司，长期从事无线网络
规划和设计工作，曾参与多次3G试
验 网项 目。
罗建迫：毕业于中国科学技术大
学，获得通信与信息系统硕士学
位，现就职于华信邮电咨询设计研
究院有限公司。从事多年无线网络
规划、设计 与优化工作，曾发表
过十余篇技术论文，编写了 《TD—
SCDMA无线 网络规划 、设 计与优
化 》一书。
近期 ，赛灵思公司参加了2008上海TD—SCDMA演进及LTE国际峰会，赛灵思全球资深副总裁汤立人发表了 “无线
基础设施市场中的赛灵思”的演讲，分析了无线通信技术融合时代设计人员所面临的挑战和困难，指出FPGA~B常适合
通用无线应用，赛灵思公司的可编程解决方案将成为TD—SCDMA及LTE通用平台的核心。来自工业与信息化部、上海
当地等相关政府领导以及国内外知名电信设备商、运营商以及标准组织的高层聆听了此次演讲。
此次高峰会，全球无线领域的资深专家和相关高层管理人员齐聚申城，赛灵思公司除了主题演讲，还参加7TD技
术论坛组织的高峰会谈，大会还将特意为赛灵思安排为期半天的无线解决方案分论坛，邀请赛灵思无线领域资深专家讲
解并现场展示行业领先的无线应用领域可编程解决方案。
赛灵思分论坛讲解内容包括 “无线市场趋势)ALTE解决方案介绍”、 “专门针对TD—SCDMA的FPGA解决方案”以
及 “先进的连接解决方案”等。现场展示则包括在FPGA上实现高性能波峰因子削减的运算法则的PC—CFR参考设计，
和在FPGA上利用高性能DSP、Power PC和高速串行I／0实现LTE基站和LTE用户之间视频流传输的LTE基带参考设计。
责任编辑：周霞 zhou×ia2OO6@gma_I_corn ：j● ：：： —
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