TD-SCDMA基站与2G基站共址建设策略研究

【摘要】GSM作为一个成熟的网络，拥有众多宝贵的站址资源，从TD-SCDMA网络的技术特点出发，分析了它与GSM网络进行叠加组网的必要性与可行性。考虑到网络现状，GSM网络改造应分步规划，以降低TD-SCDMA网络建设的难度。

【关键词】TD-SCDMA无线网络叠加组网

经过十几年的发展，目前中国移动已经建成了世界上规模最大、用户数最多、覆盖面最广的GSM网络。在GSM上叠加建设TD-SCDMA网络，具有相当大的优势和很强的可操作性；TD-SCDMA商用以来已经充分证明了其大规模组网能力。尽管TD-SCDMA网络及后续演进版本TD-LTE已经展示了巨大的商机，但仍应看到，TD-SCDMA网络规划研究起步晚，与其他3G制式有一定差距；此外，由于TD-SCDMA系统在关键技术上与GSM的差异，网络规划与建设也不能照搬GSM模式。本文主要针对TD-SCDMA和GSM的叠加组网进行初步的分析和研究。

一、GSM现状和TD-SCDMA发展演进

中国移动建设并运营的GSM网络规模巨大，在全国范围内网络覆盖居于领先位置，中国移动数以万计的站址资源，必将为TD-SCDMA无线网络的建设节省大量的人力物力财力。另外，截至2012年，中国移动用户数已经突破7亿，增长势头非常迅猛，这为TD-SCDMA及后续TD-LTE网络发展奠定了坚实的基础。

TD-SCDMA是近百年来我国通信史上第一个具有完全自主知识产权的国际通信标准，它的出现在我国通信发展史上具有里程碑的意义，极大地提高了我国在移动通信领域的技术水平，是我国通信业的重大突破。在国家政策的推动下，以及无线接入网、核心网络、手机、终端芯片、仪表等TD-SCDMA产业链的多厂商积极参与下，TD-SCDMA已经步入快速发展阶段。尤其是在最近两年来，TD-SCDMA大规模商用网络的搭建实现了三分天下有其一的目标。经过一系列的技术测试，TD-SCDMA的技术性能得到了比较全面的验证，并且产业链也日渐完善。目前TD-SCDMA的演进版本TD-LTE试商用也已开展，该领域的研究正在成为热点。

二、TD-SCDMA技术特点对无线网络规划的影响

TD-SCDMA系统采用时分码分结合多址方式、智能天线、联合检测、接力切换、动态信道分配等一系列新型关键技术和无线资源算法，提高了系统性能，为网络规划带来很多与GSM不同的新特点。例如，不同业务的覆盖具有一致性、小区呼吸效应不明显、上下行信道配置灵活等，在其覆盖规划、容量规划、频率和码规划上有着与WCDMA系统完全不同的方法和工具。除此之外，TD-SCDMA系统还需要进行与其他3G制式不同的时隙规划。

智能天线是TD-SCDMA必选的关键技术之一，它能有效降低干扰、提高系统容量和频谱效率。但是最初的智能天线尺寸大、馈线多、相关设备复杂而且相对很重，因此造成了系统对天线载体负载能力要求提高、天线美化和馈线保护难度加大、走线架/馈先孔等需求量加大等施工上的困难，进一步加大了无线基站站址选择的困难程度，是当初TD-SCDMA网络建设面临的一大难题。在实际工程中如何解决上述问题是TD-SCDMA无线网络设计中必须面对的，也是TD-SCDMA无线网络规划中的一个关键点。

据统计，移动通信网络70%的业务量发生在室内，因此即使在网络建设初期，室内覆盖也必然是TD-SCDMA建设的重点之一。TD-SCDMA室内覆盖的信号源、传输介质和中继设备、器件以及天线等，与其他系统有相同之处，也有其独特之处，需要对其进行深入的分析和研究。

三、GSM叠加TD-SCDMA组网

中国移动的用户细分和网络现状决定了GSM和TD-SCDMA在建网初期有着不同的市场定位，TD-SCDMA网络的建设必然是一个循序渐进的过程，而GSM网络所拥有的优质覆盖、大量的站址和忠实的用户群等竞争优势，自然应当充分利用。这就决定了TD-SCDMA无线网在建设初期及相当长一段时间内，必然是局部覆盖城区或热点地区，而利用现有GSM网络来补充其他不足的覆盖。这种TD-SCDMA和GSM混合组网方案具有以下特点：

1、网络覆盖

GSM网络已经可以提供良好的话音覆盖，TD-SCDMA网络主要在于提高整个网络的数据业务能力。由于不需要立即实现全覆盖，意味着TD-SCDMA发展初期的网络规模相对要小得多，在一定程度上降低了对其大规模组网能力的考验，给TD-SCDMA将来成功地大规模组网提供了缓冲时间。TD-SCDMA在叠加组网的初期，首先要覆盖有数据业务需求的重点城市和地区，尤其是热点地区和室内部分。由于TD-SCDMA所在2GHz频段的特性，在建网初期，室内覆盖就将成为整个覆盖的重点，所以 TD-SCDMA在叠加组网的策略应该是重点地区重点覆盖，室外室内并重的建网策略。

在密集市区环境下，GSM网络均容量受限，站间距一般在0.5km左右。TD-SCDMA的覆盖能力可以达到和GSM同等覆盖的效果，如表1所示：

初期虽然TD-SCDMA只需完成城市和局部热点区域的覆盖，但在一定的区域内部（如城市的外环线之内）需要完成连续无缝覆盖，这样运营商才能完整地探索3G业务模型、用户行为和市场策略。考虑到其他问题，TD-SCDMA很难全部利用现有的GSM站址，还会存在某些覆盖盲区，而多样化的TD-SCDMA设备类型将提供多种解决方案，如微蜂窝、基带拉远设备、中频拉远设备，尤其是基带拉远（BBU+RRU）方案，可以有效地解决TD-SCDMA在市区复杂环境的覆盖和容量需求。

随着3G网络的发展，也需要考虑TD-SCDMA对广大农村等区域的覆盖，受制于帧结构中的GP保护时隙长度，TD-SCDMA覆盖距离为11.25km，在当前情况下，可以满足农村覆盖。

2、网络容量

网络业务与TD-SCDMA和GSM叠加组网的接入策略息息相关，采用TD-SCDMA和GSM叠加组网，中国移动在为最终用户提供多种网络选择的基础上，可以有效地避免2张网络争夺用户所带来的负面影响，不同的网络为不同层次的用户提供服务，保证市场平稳健康的发展。一般在TD-SCDMA和GSM重叠覆盖区应设置为优先接入到TD-SCDMA网络，这样可以更加有利于整个网络数据业务的发展和提供更低廉成本的话音业务，从而在进一步提升APUR值的同时，降低整个网络的运营成本。在这种接入策略之下，在相当的一段时间内，TD-SCDMA网络的业务依然会以话音业务为主，但是数据业务将呈逐渐上升趋势。

TD-SCDMA网络在混合组网中的容量取决于多种因素，首先就取决于对于数据业务发展的预测，建设与业务发展相一致的网络容量是网络的基本需求；其次网络扩容的策略也将直接影响到TD-SCDMA网络的容量，TD-SCDMA和GSM叠加组网的扩容是否采取主要扩容TD-SCDMA网络、优先发展TD-SCDMA网络的策略，也将直接影响到TD-SCDMA网络容量；最后TD-SCDMA网络容量的发展，还取决于其他3G制式的发展。从目前国内移动业务发展趋势来看，三种3G制式WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA将并存发展，出于竞争的考虑，其他3G制式发展的速度，将直接影响到TD-SCDMA网络容量的发展。

3、投资压力

在局部热点地区优先部署TD-SCDMA，将极大地降低中国移动初期在财力方面的消耗和压力。同时借助GSM带来的利润的逐渐积累，可以为TD-SCDMA将来的大规模组网提供充足的财政缓冲时间。

四、TD-SCDMA/GSM叠加组网共站址探讨

GSM系统对无线网络结构的敏感性不高，站点分布相对不规则。TD-SCDMA系统兼有时分和码分系统的特点，对无线网络结构的敏感性比GSM高；同时，由于TD-SCDMA扰码资源较少，只有32个码组用于区分小区，如果站点位置分布不佳，可能导致扰码的复用距离不足，造成干扰增大，影响网络质量。因此，在TD-SCDMA网络建设初期，应该优先选用GSM网络中能符合无线网络标准结构要求的站点作为共址站点；当网络发展到一定规模，需要通过增加站点来提升网络容量时，再考虑选择其他站点进行共址建设。在3G网络的初期投资中，无线网的投资是很大的一块，占总投资的60%～70%，共站址可以节省大量配套投资，而且能够加快工程进度，尤其在目前站址资源越来越难获取的情况下，TD-SCDMA/GSM共站址更是必行之路。

1、天面问题

天面资源一般可以确保2G/3G系统共用，需要考虑的是目前部分铁塔平台不够，甚至平台面积太小，GSM天线与TD-SCDMA共用同一天面使得部分天面资源紧张。现在GSM网络使用的塔桅类型有楼顶塔、落地塔、单管塔、桅杆/增高架等，由于增加天线使得迎风面积增大，对塔桅强度有一定的技术要求，同时考虑2G/3G之间的干扰隔离对塔桅的空间尺寸也有限制。

综合以上考虑，需要对天面作必要的改造：首先，需要考虑TD天线与GSM天线之间的隔离度是否足够。其次，从利旧的角度，改造原支撑杆或者新增支撑杆。再次，根据风阻要求，对天线不同的支撑体（支撑杆、铁塔等）进行改造。之后，是馈线和走线架的改造，可能需加宽或新增走线架。

2、机房配套问题

机房配套问题是指基站机房配套是否可以利旧或改造再用，主要是指机房内部，从属性可以分为自身物理资源和配套附属资源，一般来说自身物理资源属于固定资源只能利旧，而配套附属资源可以通过改造升级再用。机房内部属于自身物理资源的有空间、承重，属于配套附属资源的有供电系统、传输系统等。

空间和承重在机房建造之时就已经确立，由于GSM网络尤其是市区部分早已进入容量驱动阶段，机房内部设备较多：BTS机柜（基本上都是多柜）、传输柜、开关电源、蓄电池、空调等。TD-SCDMA基站设备的通用尺寸与GSM的基站柜相差不大，若基站设备所需的供电和传输需要新增机柜，则空间需求进一步加大。

配套附属资源主要是供电和传输，同时包括走线架、空调、消防等。供电系统需要新增开关电源模块和蓄电池模块，对供电系统扩容压力不大，除非电源柜空间受限，基本可以满足。TD-SCDMA单基站根据配置不同而对传输带宽要求不同，接口类型可以是E1或STM-1，现有传输系统的接入方式主要是SDH，足以满足3G各种业务需求，瓶颈主要在汇聚层/城域网设备，需要升级。由于TD-SCDMA馈线多、不易弯曲，会涉及到对现有走线架的改造利用。

3、室内分布问题

TD-SCDMA工作的2 GHz频段与GSM网络工作的900 MHz频段相比，穿透能力和绕射能力都相对较差，加上TD-SCDMA系统智能天线的特点，其室内覆盖规划相对更为重要。另外，根据国外运营商的经验，大量的数据业务出现在室内，因此室内覆盖对TD-SCDMA网络的发展有重要作用。目前GSM的室内分布系统已经覆盖了大部分楼宇、会场、候车/机厅等区域，充分利用现有的室内分布系统，能够实现TD-SCDMA室内覆盖的节省投资和快速建网。由于频率、制式的不同，TD-SCDMA/GSM共用室内分布系统需要考虑以下问题：1）无源器件，如合路器、耦合器、室内天线，都需要更换为宽频器件；2）有源器件，如干线放大器，均无法共用，可通过增加宽频合路/分路，以及调整共享接入点来规避；3）功率损耗，3G频段的线缆和空间损耗都大于2G系统，通过对信号源、干放和接入点的调整来确保边缘场强；4）合路器插损，可以和功率损耗联合考虑解决方案；5）系统间相互干扰，目前TD-SCDMA和GSM频段相距较远，基本能够满足隔离要求，同时增加滤波器可以降低杂散干扰。

TD-SCDMA室内分布的信源可以采用宏蜂窝、微蜂窝、直放站以及射频拉远RRU，推荐采用微蜂窝和射频拉远RRU，同时不采用智能天线，确保能够和GSM共享室内分布。另外TD-SCDMA的GPS同步天线连接长度要小于90米，在系统规划时需要考虑。

五、结束语

TD-SCDMA及后续TD-LTE网络技术和设备还在不断完善中，虽已有大规模商用网络运营经验，但还有很长的路要走。作为全球最大的通信市场，在中国政府多方面的大力支持下，依托我国通信业近年的技术积累及经济发展，自主制式必将迎来更快的发展速度。中国移动作为世界最大的移动通信运营商，从充分利用现有资源和分阶段发展3G网络的目标出发，在建设TD-SCDMA时选择两网叠加组网、不断整合过渡、最终达到2个系统和业务的完全融合是最优选择。

参考文献

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[2]李立华. TD-SCDMA无线网络技术.北京：人民邮电出版社，2007

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