3.5GHz频率宽带无线接入的频段选择

  2004年初,中国第三批3.5GHz频率使用权招标工作展开,围绕3.5GHz宽带无线接入技术的一系列话题再次成为了人们关注的焦点。而其中,经过前两批城市网络运营积累下来的各种经验则成为了加快第三批网络建设速度,保证3.5GHz频率得到高效充分利用的关键。
  
  目前,中国3.5GHz频段地面固定无线接入系统在每个城市中可使用的带宽为31.5MHz,被三家运营商平分后每个网络仅可使用10.5MHz的带宽来组网。由于带宽窄、频点少,且每个网络所使用的频率中都有一部分与其它网络属于邻频,中间没有保护带,因此如何采用频率优化方案将各个运营商内外的频率干扰解决好,将有限的频率资源利用好,如何将10.5MHz频率资源的3.5 GHz地面固定无线接入网络建设好,让其发挥最大的经济效益和社会效益,是所有电信运营商十分关注的问题。
  
  信息产业部行业标准YD/T1158-2001《接入网技术要求——3.5GHz固定无线接入》规定3.5GHz频段地面固定无线接入系统可使用的频率资源共2*31.5MHz,其相关的频率参数如下:
  
  上行(终端站发射)频段为:3399.50-3431.00MHz。
  
  下行(基站发射)频段为:3499.50-3531.00MHz。
  
  上、下行收发频率间隔:100MHz。
  
  可配置的信道间隔分别为:1.75MHz、3.5MHz、7MHz、14MHz。
  
  从规避频率干扰及频率优化的角度考虑,虽然上述规定中可采用的信道配置方案有4种,但实际上在10.5MHz带宽情况下,运营商只能选择1.75MHz、3.5MHz两种带宽的设备进行组网。因此,这里将结合中国城市实际使用经验,探讨一下两种载波频率的优缺点。
  
  在每个基站进行多扇区无缝覆盖时,1.75MHz带宽设备可将10.5MHz频率资源分为两组或三组,在一个基站内可组成2、3、4、6、8、9、10、12等扇区进行组网;3.5MHz带宽设备可将10.5MHz频率资源分为三组,在一个基站内可组成3、6、9、12等扇区进行组网,因此,3.5MHz载波带宽设备的频率复用能力及组网灵活性不如1.75MHz 载波带宽设备好。
  
  在多基站多扇区组网时,1.75MHz带宽设备每扇区可使用5.25MHz频率资源,可安排三个载频工作。一旦产生不同运营商间相邻载频干扰,此时受影响的只是一个1.75MHz载频。3.5MHz带宽设备每扇区可使用3.5MHz频率资源,可安排一个载频工作。一旦产生不同运营商间相邻载频干扰,此时受影响的是一个3.5MHz载频,而导致整个扇区受到干扰。
  
  从每扇区频率资源利用上看,3.5MHz带宽设备每扇区可用频率资源比1.75MHz带宽设备可用频率资源少1.75MHz,不能充分利用频率资源。
  
  从每扇区组网投资上看,1.75MHz带宽设备每扇区初期可安排一个1.75MHz载波,以后根据该扇区用户容量的需要,再增加载波数量。具有动态、平滑投资特点。3.5MHz带宽设备每扇区只能安排一个3.5MHz载波,一次性投资较大,不能随用户容量的增加平滑增加投资,组网的灵活性、经济性不如1.75MHz带宽设备。
  
  当然,从每载波的频率利用率看,在调制方式相同条件下,3.5MHz带宽设备的频率利用率要高于1.75MHz带宽设备。不同设备厂家的3.5GHz设备调制方式各不相同,有的3.5GHz设备采用1.75MHz载波带宽,但其调制方式是高效率64QAM调制方式,有的3.5GHz设备采用3.5MHz载波带宽,但其调制方式是16QAM或QPSK调制方式,其总的传输速率可能还不如1.75MHz带宽设备高。
  
  网络实战:
  奥维通公司的3.5GHz宽带无线接入产品在网络覆盖和频率规划方面有多年的经验,该公司的研发人员深入地研究了信道间隔对于网络覆盖的影响,最后确定WALKair 1000产品采用1.75MHz的载波。奥维通公司的WALKair 1000多服务平台,在1.75MHz射频载波上,提供双工的4.096Mbps净速率,可以有16个远端站用TDMA的方式分享。而且应用WALKair 1000的动态带宽分配技术,远端站可实现基于CIR、MIR、QoS和VLAN的特定的QoS。为了能在1.75MHz载波带宽承载更多的数据信息,奥维通WALKair 1000采用64QAM调制解调技术,单载波频谱利用率为:3.8bit/s/Hz(含开销),2.5bit/s/Hz(不含开销)。
  
  以下是该公司在福州的网络规划中,做出的一个1.75MHz和3.5MHz载波的比较。
  
  比较中的数据和假设:
  
  使用与3.5MHz载波方式一样水平的载干比(C/I)和灵敏度
  
  1.75MHz载波的仿真中使用的是WALKair 1000的参数
  
  3.5MHz 载波的仿真中使用的是同样的参数,只是载波设为3.5 MHz
  
  1.75 MHz使用的是 6信道,4 扇区和双极化(根据中国频率许可为10.5MHz)
  
  3.5 MHz使用的是 3信道, 4扇区和双极化(根据中国频率许可为10.5MHz)
  
  模拟3.5MHz载波的网络覆盖
  

 

  载干比(C/I)图例
  
  信号强度 颜色 覆盖百分比
  
  小于21dB 红色 14.813%
  
  21dB到25dB 黄色 17.47%
  
  大于25dB 绿色 67.716%
  
  模拟1.75MHz载波的网络覆盖
  

  载干比(C/I)图例
  
  信号强度 颜色 覆盖百分比
  
  小于21dB 红色 0.018%
  
  21dB到25dB 黄色 0.212%
  
  大于25dB 绿色 99.769%
  
  可以看出在同样10个基站、每基站四扇区的覆盖下3.5MHs载波的覆盖效率不到68%,而1.75MHz载波的覆盖效率几乎为100%。
  
  综上所述:在每个运营商只分得10.5MHz带宽的情况下,1.75MHz载波是最有效率的,最适合中国3.5GHz频段地面固定无线接入系统实际使用情况的。