HSPA+64QAM性能测试及部署策略研究

摘要　HSPA+是在HSPA基础上进行的技术升级，在5M带宽下可达到和LTE相近的性能。文章通过测试验证了HSPA+64QAM部署后在链路自适应、速率和Iub容量等方面的影响，以及室内外场景下的性能，并据此提出了HSPA+在广州联通的部署策略。

关键词　HSPA+　16QAM　64QAM　部署策略

1　引言

HSPA+是3GPP在R7、R8、R9版本中引入的更高频谱效率的标准，是在HSPA基础上的演进，其演进目标是在5MHz带宽下达到和LTE相近的性能，以为用户提供更好的业务体验。HSPA+产业链已日趋成熟，在尽可能保护既有投资和LTE产业链尚待成熟和完善的情况下，HSPA+将是中国联通3G网络升级的理想演进方案。

HSPA+采用了下行64QAM调制、上行16QAM调制、MIMO、CPC、层二增强、下行增强CELL_FACH、Dual-Cell HSDPA、64QAM+MIMO、CS over HSPA等多项新技术，但是其中第一阶段推出的最重要的技术是64QAM高阶调制技术。由于大部分厂家都仅仅通过现网设备软件升级即可支持，因此所有运营商跨入HSPA+门槛的第一步都必然选择开通64QAM。

为了验证HSPA+64QAM在广州联通现网开通后对链路自适应、速率和Iub容量等方面的影响，以及室内外部署场景下的性能，我们在广州市海珠区建立了测试区进行了HSPA+64QAM部署性能测试，并将试验结果用于指导HSPA+网络部署的决策和规划。

2　HSPA+64QAM部署性能测试分析

2.1CQI与编码调制方式对应关系测试

主小区空载和主小区加载40％的场景下，64QAM占用比例与CQI的关系测试结果如图1所示：

支持64QAM终端在主小区空载时，CQI大于25主要使用64QAM调制方式；主小区加载40％时，CQI大于27主要使用64QAM调制方式。图1中CQI大于27时出现64QAM调制比例降低现象是由于数据源不足导致的。UE上报的CQI都很高，但是由于速率有较大波动(即数据源不足)，只能调度小的TB块，而TB块大小是跟调度CQI直接相关的，所以此时的调度CQI就会降低，其相对应的调制方式阶数也降低，这就出现了CQI在27～29之间时64QAM调制方式占的比例降低。

测试结论：在CQI小于20时，UE主要使用QPSK调制方式；在CQI位于21和25之间时，主要使用16QAM调制方式；在CQI大于25时，主要使用64QAM调制方式。

2，2室外全网吞吐率测试

测试区共有15个HSPA+基站，规划了19个站点作为加载站点，全网移动路线总共有14.5公里。测试期间打开所有的H+小区L2增强以及64QAM支持开关，对所有小区分别模拟下行空载、40％加载和70％加载。

通过将测试数据做地理平均后得到表1、表2。

测试结论：

(1)空载下，全网64QAM调制方式大于50％的点的比例能达到61.8％，随着所有小区的加载比例从0－>40％－>70％提升，全网64QAM调制方式大于50％的点个数占总路线的百分比逐步下降，分别为61.8％－18.16％－8.75％(见表1)。

(2)在空载和加载40％时，64QAM吞吐率都比16QAM吞吐率提升517％左右(见表2)。

2.3峰值数据速率测试

在主小区空载和主小区加载40％的场景下，64QAM与16QAM峰值速率测试结果如图2所示。

如图2所示，在主小区空载、邻区三种加载场景下，64QAM用户吞吐率都高于16QAM用户吞吐率，最大增益为55.3％，平均增益为50.5％。在主小区加载40％、邻区三种加载场景下，64QAM用户吞吐率都高于16QAM用户吞吐率，最大增益为35％，平均增益为34％。

测试结论：

(1)在主小区和邻小区空载下，外场64QAM峰值速率能达到20.5Mbps，16QAM峰值速率能达到13.2Mbps。

(2)在主小区加载40％和邻小区加载70％场景下，外场64QAM峰值速率也能达到14.7Mbps，外场16QAM峰值速率也能达到11.1Mbps。

(3)随着主区、邻区负荷的升高，近点的64QAM和16QAM峰值速率都出现一定程度的降低，但是由于用户处于小区中心受邻区加载影响比较小，所以邻区加载情况下速率下降幅度比较小。

(4)在各种加载测试场景下，处于小区中心的64QAM用户峰值吞吐率都高于16QAM用户吞吐率，空载下达到最高增益为55.3％。

2.4平均数据速率测试

在主小区空载和主小区加载40％的场景下，64QAM单用户平均速率测试结果如图3所示。

在主小区空载场景下，随着小区邻小区加载比例提高，远中近三点用户速率都有所降低。近点受邻区加载影响比较小，速率降低只有7％；中点和远点受此影响较大，速率降低最大达到46％。

在主小区加载40％的场景下，随着邻小区加载比例提高，远中近三点用户速率仍然有所降低。近点受邻区加载影响比较小，速率降低只有1％；中点和远点受此影响较大，速率降低最大达到38.7％。

测试结论：随着小区加载比例的提高，远中近用户速率都有所降低，近点受邻区加载影响比较小，中点和远点影响较大。

2.564QAM的Iub传输配置测试

(1)打开小区L2增强以及64QAM支持开关，不同传输容量配置的UE和小区吞吐率测试结果如表3、图4所示：

在室外，配置10条以上VC12时对64QAM独立载波小区吞吐率几乎没有影响，3个用户小区的吞吐率在17Mbps左右，当配置9条时，64QAM小区吞吐率明显下降，但此时仍然可以保持到15.6M的较高的小区吞吐量。

(2)在64QAM和R99 CS业务场景下，不同传输容量配置的UE和小区吞吐率测试结果如表4、图5所示。

在64QAM小区同时存在CS业务时，当配置9条(含)以上VC12时对64QAM独立载波小区吞吐率几乎没有影响，但和64QAM的Iub传输配置测试结果比较，CS存在还是消耗了一定功率和码资源，使小区的整体的吞吐率有所下降：3个用户时，小区吞吐率在15.5Mbp左右，当配置8条时，64QAM小区吞吐率明显下降，但吞吐量仍可保持在14M。

测试结论：

在室外，配置10条以上VC12时，对64QAM独立载波小区吞吐率几乎没有影响；配置10条VC12时，小区吞吐率还能达到16.8M的较高速率；当配置9条时，64QAM小区吞吐率出现明显下降(降至15.6M)。

若配置为HSPA+与R99共载波的站点，至少要配置9条VC12才能满足64QAM小区的需求。

IUB接口传输建议配置为FE传输。

2.6室内场景测试

在室内测试中，室内相对外场无线环境更好，使得功率资源相对更充足，此时在数据源和码都不受限的情况下，会根据信道质量来选择高阶的调制方式，这样使位于信道条件较好的位置的UE可以得到较高的信号速率，提升小区的吞吐率。

(1)室内场景下HSPA+64QAM的吞吐率性能测试

室内接近100％的点都能达到64QAM调制比例大于50％的要求。室内场景90％以上区域的吞吐率在14Mbps以上。

(2)室内场景下HSPA+中64QAM单用户平均数据速率测试

室内定点64QAM比16QAM有更大的增益，和16QAM相比，HSPA+(64QAM)能带来约53％的单用户吞吐率增益，增强用户感受。

(3)室内场景下HSPA+与R99共载波小区吞吐率测试

混合载波时只有HSPA+用户时，64QAM开关打开小区吞吐量比64QAM开关关闭有40.6％的增益，随着R99用户的增加，由于VP业务占用较大的功率，接入6对VP后小区吞吐率相对接入5对CS 64K业务时下降27.75％

(3)室内场景下HSPA+独立载波小区吞吐量测试

独立载波时随着接入H用户的不断增多，64QAM和16QAM都出现下降的趋势。从整体来讲，64QAM开关打开时小区吞吐量比64QAM开关关闭有接近40％的增益。

2.7测试结论汇总

(1)64QAM启动条件：测试结果与理论基本吻合

64QAM应用于信号良好区域：CAT14用户在CQI大于25时主要使用64QAM调制方式，在CQI位于21和25之间时主要使用16QAM调制方式；

主小区和邻小区空载下室外64QAM峰值速率可达到20.5M，主小区加载40％和邻小区加载70％场景下，室外64QAM峰值速率也可达到14.7Mbps。

(2)室外覆盖场景：密集城区具备64QAM部署条件

空载情况下，64QAM启动比例可达61.8％；

相同CQI条件下，64QAM终端吞吐率相比16QAM终端增益明显。

(3)室内覆盖场景：信号质量优异，64QAM数据业务增益明显

室内接近100％区域，都能达到64QAM启动要求；

室内90％以上区域吞吐率超过14Mbps以上；

同样Ec／Io质量下，64QAM终端平均吞吐率比16QAM终端提升21％-40％增益；

室内定点64QAM比16QAM能带来约53％单用户吞吐率增益。

3　中国联通HSPA+部署策略

3.1HSPA+技术路线选择策略

HSPA+包含多项关键技术，在采用这些关键技术的时间先后顺序上，实际大有可探讨之处。

首先，HSPA+第一阶段推出的64QAM技术，由于大部分厂家都仅仅通过现网设备软件升级即可支持，而且支持64QAM的数据卡终端也已经非常成熟，因此建议第一步选择开通64QAM。

随后的MIMO和DC技术都能够进一步提升1倍峰值速率体验，但其实实现原理和对现网的要求大不相同。实现2*2MIMO需要2倍的射频功放单元，涉及硬件成本和工程部署成本。而现网多载波基站大量部署的现状，使得DC的工程部署比较简单，不需对射频硬件改动，更多的是通过软件开通空闲载波以实现DC部署。中国联通已经分配了3个3G核心频点，因此可考虑发挥频谱资源优势，首先采用DC技术，待用户数据规模上量后，再考虑引入MIMO以减少设备前期投资成本。

3.2HSPA+频点部署建议

具体部署频点建议

(1)S111直接升级到HSPA+64QAM(见图6)，热点区域增加频点同时支持HSPA+64QAM，根据业务需要决定是否增加载频，独立组网还是混合组网：

下行负载超过70％，或者HSDPA在线用户超过20，建议增加载频；

网络负载高和用户集中区域，如天河城一带，增加载频。

独立HSPA+可以获得更大的容量，但是需要考虑现网支持64QAM的终端比例。

(2)S222直接升级到HSPA+64QAM，热点区域增加频点，同时支持HSPA+64QAM(见图7)。

3.3HSPA+部署场景建议

(1)室内场景优先部署；

(2)室外场景S222优先部署(热点高话务区)：

(3)室外场景S111高话务区(密集城区)优先部署；

(4)密集城区话务高优先部署，普通城区、县城等根据业务需求决定。

4　结论

HSPA+可被视为中国联通的战略高地，旨在保证其在3G时代领先一步，并提供LTE相当的能力。现阶段中国电信积极正在推动EVDO-RB的部署，中国移动也在加大对TD-LTE的投入。另外，移动宽带MBB是未来发展的趋势，大量的高端手机以及丰富多样的业务相继推出，将使未来的移动网络面临“数字洪水”的冲击。不管是竞争还是移动业务发展的需要，积极部署HSPA+都具有战略意义。因此，中国联通部署64QAM，投资少受益高，有利于提升用户体验，提高小区容量，同时可提升中国联通战略品牌。