TD-SCDMA接入网后续演进

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一、前言
随着TD-SCDMA网络进入商用部署阶段，为了应对来自其它接入系统的竞争，满足用户日益增长的高速数据业务需求，大唐移动在优化TD-SCDMA现有系统的同时全面开展了3G网络后续技术的全方位研究。本文将分HSPA+、LTE和B3G三个步骤对TD-SCDMA无线网络的后续演进脉络加以介绍。
二、过渡性质的HSPA+架构
TD-SCDMA接入系统初期演进阶段——HSPA+架构如图1所示：
HSPA+接入网架构的特性如下：
（1）NodeB直接与分组核心网相连；
（2）用户面基于“扁平”网络架构，有效降低时延及“瓶颈”效应；
（3）用户平面/控制平面分离，中控RNC利于inter-cell 协调控制；
（4）控制面升级较为容易。
通过HSPA+这一过渡性架构，TD-SCDMA接入网可以平滑地演进至LTE阶段。
三、LTE增强网络设计
TD-SCDMA面向LTE演进的接入网架构
TD-SCDMA面向LTE演进的接入网趋于扁平，而且接入网/核心网间的S1接口具有Flex增强特性——即演进基站eNB与核心网间的连接为多对多模式，这不仅有利于多运营商之间共享无线接入网络、平衡系统的负荷，而且有助于提升网络连接的可靠性。
基于扁平化接入网架构，原有3G网络的中控RNC所具有的无线资源管理功能下移至分布式节点eNB中，不但分散了系统原有集中控制节点的处理负荷，而且提升了空口控制的自适应能力；控制面/用户面的分离特性则有利于系统进一步地灵活扩容。可见这些新的特性从整体上提升了TD-SCDMA演进系统的接入服务能力。
四、B3G接入网及其新技术
B3G系统作为LTE之后的进一步演进，不但汲取了LTE系统网络扁平化这一重要的研究成果，并且就无线接入技术自身进行多方位的强化。无线中继台（Relay Station）、基站双频和虚拟小区等形成了演进的重点方向。
1．中继台（Relay Station）
为了提高链路预算和蜂窝系统的覆盖，用户终端通过如图4所示的中间接入点RS（Relay Station：中继台）来接收服务。中继台的引入衍生了空中接口的新功能，并进一步增强了系统的分布式处理特性。
中继台的部署可以提升系统的无线接入性能：固定/移动中继台可以覆盖阴影区域，扩大BS的有限覆盖半径，增强特定区域数据速率。中继的主要优点如下：
（A）首先，基站/中继台联合体系可以利用无线媒体的广播特性，即源发送的信号理论上可以同时由中继和目的节点接收；（B）其次，中继信道提供了空间分集，因为来自源节点和中继的信号通过确实不相关的信道到达目的节点；（C）基于移动中继可方便地在RAN内引入自组织特性。
2．基站双频（UBO/LBO）
鉴于同一无线接入网内大吞吐量/高速数据热点的覆盖需求，有必要在同一基站（Base Station）内同时支持上／下两段频带，有效地提升RAN系统的性能——既提升系统数据峰值速率，又支持广覆盖并为用户提供高速移动特性支持。图5为双频带带组合策略的示意图：
如图中所示，上频带覆盖热点面向固定或低速移动用户，为其提供超高数据速率（上至1Gbps）接入服务。同时，下频带则为规划小区全覆盖范围内的用户提供接入服务，因而下频带可集中自身相对较窄的频宽来专注于小区边缘的覆盖和高速移动用户的服务，以便保证在小区的边带仍能获得较高的数据吞吐量，同时下频带也负责支持小区间切换以及小区间的资源协调。通过上/下频带的联合应用，系统灵活地基于用户特性及其分布来综合地配置无线资源，既保证了高速数据业务的接收，也支持用户的高速移动，在高吞吐量和高速移动性能之间取得了合理的平衡。
3．分布式无线网络
随着移动通信的迅速发展，可用的无线频谱资源不断上移，无线信号的衰减愈发严重，小区半径不断缩小，使得传统的蜂窝通信体制受到限制。主要表现在：小区半径的不断缩小意味着基站密度增大，网络建设的成本增高。同时，频繁的越区切换造成空中资源浪费，频谱效率也因此降低。为解决这个问题，B3G的后续演进引入了图6所示的分布式接入概念。
分布式接入的技术核心是“虚拟小区”概念。“虚拟小区”由多个分布式天线构成，其特点是“数个邻近分布式天线所成的几个小区使用相同的资源（如：频率、时隙等）为同一个终端提供服务”，各“虚拟小区”由其控制器协调分配无线资源。基于“虚拟小区”可以对终端的移动实施“滑窗式切换策略”（虚拟小区的各组成小区，会随着终端的移动自动加入或退出虚拟小区），这样既可以减少切换的发生概率，也可以加快切换过程，有利于降低系统的干扰、提升容量和优化终端的服务效果。同时，可实现基于“虚拟小区”的动态边界划分，有利于平衡接入网络的负荷。
五、总结及展望
随着TD-SCDMA无线系统后续技术的逐步引入，TD-SCDMA系统架构将经由HSPA+、LTE和B3G阶段演化至拥有诸多新技术特性（如：虚拟小区、终端的自组织特性、基站双频等等）的全新网络，可大大提升系统的吞吐量、频谱效率以及用户的服务感受。基于该无线接入平台，可为用户提供极具特色的服务，如：以高速数据和实时互动为特色的综合数字服务，基于IMS多业务融合为用户提供内容丰富的多媒体信息平台。依靠这些新技术特性的渐次引入，可持续提升TD-SCDMA后续接入系统的市场竞争力和技术生命力。