TD-SCDMA网络退频退网规划研究

陈勇辉，朱曦宁，尧文彬，谢宁

(1 中国移动通信集团设计院有限公司广东分公司，广州 510623；2 中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080)

TD-SCDMA网络退频退网规划研究

陈勇辉1，朱曦宁1，尧文彬2，谢宁2

(1 中国移动通信集团设计院有限公司广东分公司，广州 510623；2 中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080)

随着用户向4G快速迁移，4G网络逐渐成为数据业务承载的主体，TD-SCDMA网络作为中低速业务的过渡网络，逐步退频退网成为必然的选择。本文通过某省TD-SCDMA网络研究实例，结合业务预测进行了详细的退频分析、提出了相应的算法和策略，并根据具体网络的特点和设备退网的影响因素，给出了TD-SCDMA设备退网的策略建议。

TD-SCDMA；退频；算法；退网

1 引言

随着中国移动客户从GSM/TD-SCDMA网络向4G网络快速迁移，TD-SCDMA网络的业务量将迅速下降，同时4G业务量将快速增长。为适时推动TD-SCDMA网络退频退网以简化网络结构和运维复杂度，并及时清退资源以满足4G网络发展的频率等需求以提高资源利用效率，本文以G省的TD-SCDMA网络研究分析为例，基于经济、业务和网络发展的不同情况，划分一、二、三类地市研究制定相应的TD-SCDMA网络退频退网策略。

2 TD-SCDMA网络现状

2.1 规模和运营情况

G省共有TD-SCDMA基站近6万个，其中室外站4万个、室内站2万个，载频约70万；基本实现主城区、一般城区和县城城区的连续覆盖，450 MB以上热点的100%覆盖，乡镇中心、3A级及以上旅游景区100%覆盖，高速公路重要路段覆盖。从规模上对比，TD-SCDMA网络远小于GSM网络和4G网络；在网络覆盖上也已明显落后于4G，更比不上全覆盖的GSM网络。

从网络运营情况看，TD-SCDMA网络用户数不到GSM用户的20%、低于4G用户数；TD-SCDMA网络日均话务量不到GSM网络的20%，日均流量略少于GSM、不到4G的15%；用户数和语音业务今年以来逐步下降，数据业务稳中略降，随着整体业务量的下降，全省无线利用率逐步下降，TD-SCDMA网络已越过业务发展拐点。

2.2 现网载频配置情况

现网配置的载频主要为R4和HS（D）PA载频，同站邻小区间主载频配置异频点、辅载频复用，从图1和图2可见其规模配置特点。

R4载波：配置1个R4载波的小区在一、二、三类地市均超过近70%，大于3载波配置的占比极低。

HS（D）PA载波：大于4载频的小区占比一类地市大于二类地市大于三类地市，不大于4载频的小区占比反之；配置1～2个载频的小区在三类地市在占比远高于与一、二类地市，符合现网话务及资源利用分配情况。

图1 全省小区R4载波配置规模占比

图2 全省小区HS（D）PA载波配置规模占比

2.3 主设备情况

G省现网3G（TD-SCDMA）网络主设备厂家有3家：华为、中兴、大唐，仅从设备支持能力分析，现网BBU中96%可与4G共模使用，现网RRU中74%可升级，宏站RRU中87%可升级。3G/4G主设备同厂家的地市以及3G/4G双厂家地市的3G/4G同厂家区域，3G/4G均已采用F频段RRU共模方式建设；其他地市、区域3G的RRU仅为3G网络使用，全省3G/4G共模使用设备占比约为41%。

3 TD-SCDMA网络退频分析

由于网络现状、业务现状和发展趋势的差异，TDSCDMA网络需根据一、二、三类地市分别进行研究，同时针对城区、乡镇农村进一步细分研究退频退网策略。根据TD-SCDMA网络R4载波承载语音为主、HSDPA载波承载数据以及网络载频配置的特点，采用如图3的分析思路进行频率需求分析，进而得出可清退频率资源。

3.1 业务发展预测

整体移动通信未来将以4G业务发展为核心，市场策略方面将不再投放纯TD-SCDMA终端，另外网络将通过提升驻留TD-SCDMA门限等互操作策略将4G用户尽可能地驻留在4G网络，且在有GSM网络的环境下不切换到TD-SCDMA网络；以及随着4G网络广度、深度覆盖的进一步完善将逐步减少4G用户流量的回流；TD-SCDMA网络业务从2015年到达顶峰以后一直呈现下降趋势，2016年12月比2015年6月综合业务下降约50%，未来几年仍将快速萎缩，预计2017年6月、2017年12月、2018年6月当月累计语音计费时长仅为2015年6月的28%、18%、7%，对应流量仅为37%、21%、5%，为频率资源的释放提供了条件。图4为TD-SCDMA网络业务发展预测图。

3.2 载频需求计算标准

为了有效评估TD-SCDMA网络载频需求，可以采用R4HS(D)PA混合载频（R5）分别计算、以上行利用率作为网络利用率指标、剔除控制信道等方法，并重新定义K值，通过码资源忙闲率进行载频需求估算。

图3 TD-SCDMA退频分析思路

图4 TD-SCDMA网络业务发展预测

3.2.1 码资源忙闲率定义

码资源忙闲率即统计满足业务质量要求时占用的码资源与系统可用资源的比例，其统计颗粒度可精确到每小区，公式如下：

码资源忙闲率=（α×忙时上行占用BRU数＋β×忙时下行占用BRU数）/ [K×(α×上行全部可用BRU数＋β×下行全部可用BRU数)]

其中：α和β分别为上行、下行关注因子（现取α=1，β=0）；

适用于R4、HS（D）PA及混合载频，其中HS（D）PA载频利用率按照上行伴随信道利用率进行计算。

3.2.2 忙闲率K值定义

在保证一定的网络质量前提下（GoS=2%），系统承载能力与系统可用信道数的比值即为K值，K值为干扰受限情况下和资源受限情况下的小值。

对于R4与混合载频，根据现网测试结论，网络承载能力受限于干扰，上行码资源占用比例可达到约56%，因此R4/混合载频的K值取56%。

对于HS(D)PA载频，小区不同载频、不同配置下的K值如表1所示。

3.2.3 基于忙闲率的载频需求门限

由于TD-SCDMA网络定位为过渡期中低速数据业务的承载网络，不再区分高中低价值小区进行分析，全网采用同一的标准进行研究估算。可以通过网管系统提取现网每小区R4/HS(D)PA/混合载频的上行码资源配置、现网忙时上行资源占用情况、控制信道和业务信道码资源占用量等信息，结合3.1节业务发展预测，按等比降幅进行测算，得出承载相应业务的码资源需求进而得出载波需求。另外，根据TD-SCDMA网络扩容原则，取定R4（混合）载频、HSUPA载频的码资源利用率目标门限为90%，HSDPA载频的码资源利用率目标门限为85%。

3.3 轻载时R4对HS（D）PA载波的替换分析

由前面分析可知，G省现网的TD-SCDMA网络主要配置R4载波承载语音业务、HS（D）PA载波承载数据业务，随着业务量下降，在语音和数据业务量都比较低的时候，可以优先清退HS（D）PA载频，仅保留R4载频承载业务和保障覆盖。

3.3.1 R4载频的业务承载速率

一个SF=16的码道，采用QPSK调制方式，其空口峰值速率为：单码道空口峰值速率=(数据符号chip数/ SF×调制比特TPC&SS&TFCI占用比特数）×每秒子帧数=（704/16×2-8) bit/subframe×200 subframe/s =15.2 kbit/s。

表1 小区不同载频配置下的K值参考

在R4阶段，一般采用1/2、1/3编码，再加上上层重传，SF16单码道承载能力在8 kbit/s。单时隙承载能力为128 kbit/s。在目前网络上下行时隙配置2：4的情况下，考虑PCCPCH等公共信道的资源开销，单个R4载波对AMR12.2 k的话音业务（单业务占用两个SF=16的码道、上下行资源需求对称），最多支持15个用户；剩余未被占用的下行时隙TS3、TS4理论最大可以提供256 kbit/s的带宽。

3.3.2 HS（D）PA载频的业务承载速率

在HSDPA载波中，一个下行HSDPA时隙，SF=1，采用16QAM调制方式，一个子帧的长度为5ms，其空口峰值速率为：单时隙空口峰值速率=（数据符号chip数/SF×调制比特TPC&SS&TFCI占用比特数）×每秒子帧数=（704/1×4－0）bit/ subframe×200 subframe/s=563.2 kbit/s。现网中HSDPA载波上下行时隙配比同样为2：4，配置3个高速物理下行链路共享信道（HS-PDSCH），3个时隙理论峰值速率为：563.2 kbit/s×3=1689.6 kbit/s =1.68 Mbit/s。HSUPA载波在采用上下行时隙5：1的配置下，采用16QAM调制方式，理论上行峰值速率为2.2 Mbit/s；按照目前2：4的时隙配置，HSPA载波上行理论峰值速率为0.56 Mbit/s。

随着TD-SCDMA网络承载业务量的下降，根据现网业务占比（上下比小于1：6，语音业务占比低、数据业务占比高）和载波配比，R4载波的码资源忙闲率会快速下降，但出于维持基本业务和客户体验的角度的考虑不能清退；HS（D）PA载波前期通过不断减少载波降低对频率资源的占用，当该小区仅剩1个HS（D）PA载波且码资源忙闲率低于15%时，可以采用作为基本配置的R4载波承载数据业务替换HS（D）PA载波，减少频率资源占用。

3.4 退频分析

综合上述研究分析，第一步采用以下公式进行小区级载频配置需求分析：

Y≥((1+N)×小区上行码资源占用量)/(K×32×M)

其中：Y：小区总载频需求，含R4/HS(D)PA/混合载频（R5）载频，取整数；

N：测算时点对应的业务增长系数，语音、数据分别计算；

小区上行码资源占用量：根据现网上行资源受限的情况，取忙时小区上行码资源；占用情况进行分析，R4HS(D)PA/混合载频（R5）分别计算；

K： R4和混合载频取56%，H载频根据（现网载频数×（1+N））向上取整值，反查表1，得出相应K取值，此处采用直线折取而非迭代计算，降低计算复杂度，可以满足准确度需求；

M：载频忙闲率门限，R4、R5、HSUPA载频取90%，HSDPA载频取85%。

第二步，根据TD-SCDMA现网使用了A频段（2 010-2 025 MHz）、F频段（1 905-1 915 MHz），以及所有小区的载频需求计算，得出未来满足业务发展，各类地市城区、乡镇分别需要占用的频谱资源及可翻频带宽（可翻频频率剔除TD-SCDMA组网频率需求及以LTE系统可用频率带宽进行测算），如表2所示。

由于在网使用的TD-SCDMA终端均为GSM/TDSCDMA网络双模终端，在无TD-SCDMA网络的情况下仍可使用GSM网络，故根据前面分析，2017年下半年城区外TD-SCDMA网络可逐步清退频率，2018年中TD-SCDMA网络可考虑全面清退频率资源。

4 TD-SCDMA设备退网规划

4.1 影响因素分析

随着频率清退、TD-SCDMA退网，需要考虑TDSCDMA设备的退网，其影响内外部影响因素包括厂家兼容性、3G/4G网络建设模式、设备支持情况、4G网络频率资源需求等方面，总的来说可以从以下五点考虑。

4.1.1 3G/4G设备厂家格局

G省3G（TD-SCDMA）主设备厂家有华为、中兴、大唐，4G主设备厂家有华为、中兴、大唐、爱立信、诺基亚，其中仅11个地市3G/4G设备同厂家（全区域或部分区域）， 在4G的F频段建设中采用与3G网络共模（共BBU、共RRU）建设，故在3G设备退网时需考虑4G网络的需求。而异厂家地市由于4G网络通过新建形式建设F频段网络，3G网络设备退网可与频率清退同步进行。

表2 TD-SCDMA网络频率需求分析

4.1.2 频率使用许可政策影响

根据工信部最新的频率划分，中国移动F频段为1 885-1 905 MHz，由于历史原因现网TD-SCDMA网络设备F频段频率起点均为1880MHz，由于目前为过渡期，因此其它运营商不得使用1875-1880MHz频段；但当该过渡期保护政策取消时，现网TD-SCDMA网络设备将会面临其它运营商FDD网络的严重干扰，底噪抬升、质量下降甚至无法正常工作。

4.1.3 设备性能、技术参数影响

随着4G技术的不断发展演进，多流、多载波、多天线等新技术发展，原有与TD-SCDMA共模利旧的设备面临芯片能力不足、功率不足、规格指标过低、老化等问题。

4.1.4 4G网络需要F2载频

根据4G网络业务预测，2016年G省需扩容F2载波的小区占比不多于0.5%小区，对F2载波扩容需求较低，局部仍可通过增加小基站解决容量不足问题；2017年一类地市需扩容F2载波小区占比2%；2018年（考虑其它FDD频段重耕之后）一、二类地市占比分别为5%、3%。表3为4G网络需扩容F2载波小区分析。

表3 4G网络需扩容F2载波小区分析

4.1.5 TD-SCDMA网络定位和发展策略

TD-SCDMA网络定位为承载中低速数据业务的过渡网络，不再进行投资，主要保证过渡期业务承载性能，考虑及早释放频率资源、完成退网，持续向4G平滑演进。具体近中远期具体发展策略如下。

近期：停止投资，拆闲补忙，动态调配、稳定质量，做好存量业务的保障，做好退频准备。中期：保留少量A频段保障存量业务，完成F频段退频，以及向4G平滑演进。远期：完成TD-SCDMA网络退网，释放频率、天馈等资源，实现整体向4G的平滑演进。由于A频段芯片及终端支持尚不成熟，需要及早推动芯片及整个产业的进度，确保与TD-SCDMA网络升级演进步调协同。

4.2 设备退网规划

根据前文所述，TD-SCDMA设备的退网按是否处在频率保护期及4G网络对F2频点的需求两个关键因素来划分统筹考虑。

4.2.1 在频率保护期内

同厂家地市满足技术指标的设备继续使用并升级TD-LTE A频段，不满足技术指标的设备替换为新设备。异厂家区域根据4G F频段建设进度和TD-SCDMA业务需求逐步拆除或替换为4G设备。

4.2.2 频率使用保护政策取消后

同厂家地市替换为满足技术指标的新设备，异厂家区域综合考虑干扰、业务情况，或拆除空闲设备，或增加滤波器，或者替换为4G设备充分利用站址资源。

4.2.3 因4G业务需求F2频点导致的TD-SCDMA退频退网

2016年，4G对于F2频点需求低，主要通过微小站解决容量，无法建小站情况下提前清退TD-SCDMA网络F频段，将F2频点用于4G扩容。2017年及之后，4G对F2频段的需求增加，TD-SCDMA网络负荷进一步下降、F2频段可完全清退，4G可以通过F2频点扩容增加容量。

5 总结

对于中国移动来说，如何保障业务增长需求、扩大网络容量是历来面临的主要问题之一，但对于一个网络的退频退网研究，还是个全新的课题。本文根据TDSCDMA网络现状分析，结合业务发展、减容算法、网络定位和策略等综合因素分析，提出了退频过程中小区载频需求配置的计算公式、根据工程经验推荐了相应参数取值建议，采用定量与定性相结合的分析方法，得出TD-SCDMA网络退频和设备退网的研究建议，对后续规划研究工作具有一定的参考价值。

[1] 中兴通讯股份有限公司. TD-SCDMA无线系统原理与实现[M].北京: 人民邮电出版社, 2007.

[2] 中兴通讯股份有限公司. TD-SCDMA无线网络规划设计与优化(第3版)[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2010.

[3] 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, 2004.

Research on withdrawal planning of TD-SCDMA network and relevant frequency returning

CHEN Yong-hui1, ZHU Xi-ning1, YAO Wen-bin2, XIE Ning1

(1 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Guangdong Branch, Guangzhou 510623, China; 2 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)

4G network becomes the main bearer network because of user migration. As a bearer network of lowmiddle speed service, TD-SCDMA network would return the frequency resource and leave the stage of operator. This article put forward an algorithm and a strategy about the withdrawal of TD-SCDMA network by analyzing a real example of a province on its traff i c forecasting, network feature, frequency returning schedule and equipment withdrawal.

TD-SCDMA; frequency returning; withdrawal of network; algorithm

TN929.5

A

1008-5599（2017）05-0076－06

2015-12-03