內(nèi)容摘要：TD-SCDMA作為TDD模式技術(shù)，比FDD更適用于上下行不對(duì)稱的業(yè)務(wù)環(huán)境，是多時(shí)隙 TDMA與直擴(kuò)CDMA技術(shù)合成的新技術(shù)。同時(shí)，TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)建議所采用的空中接口技術(shù)作為當(dāng)前業(yè)界最為先進(jìn)的傳輸技術(shù)之一，通過與智能天線技術(shù)、同步CDMA技術(shù)以及軟件無線電技術(shù)等技術(shù)的融合，形成了目前頻譜使用率最高，成本最低的第三代無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

0、引言
TD-SCDMA作為TDD模式技術(shù)，比FDD更適用于上下行不對(duì)稱的業(yè)務(wù)環(huán)境，是多時(shí)隙 TDMA與直擴(kuò)CDMA技術(shù)合成的新技術(shù)。同時(shí)，TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)建議所采用的空中接口技術(shù)作為當(dāng)前業(yè)界最為先進(jìn)的傳輸技術(shù)之一，通過與智能天線技術(shù)、同步CDMA技術(shù)以及軟件無線電技術(shù)等技術(shù)的融合，形成了目前頻譜使用率最高，成本最低的第三代無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。2002年10月信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布的【2002】479號(hào)文件，公布了中國3G頻譜規(guī)劃方案，為TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)劃分了總計(jì)155MHz頻段，表明了中國政府對(duì)TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)力支持，國外3G牌照的發(fā)放，只是向運(yùn)營商發(fā)放了經(jīng)營3G業(yè)務(wù)的許可和所需的相關(guān)頻譜資源，而不是將牌照發(fā)給了某種3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并且獲得3G牌照的運(yùn)營商在競(jìng)得FDD頻譜的同時(shí)都獲得了TDD頻譜資源，而TD-SCDMA作為全世界惟一的處于商業(yè)化進(jìn)程中的第三代TDD標(biāo)準(zhǔn)，國際電聯(lián)為TDD專門劃分的頻段將完全被TD-SCDMA使用，這已經(jīng)為TD-SCDMA走向世界鋪平了道路，TD-SCDMA巨大的產(chǎn)業(yè)能量已經(jīng)正在被越來越多的人認(rèn)可。

在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)該包括：站址選擇、信道容量計(jì)算、中繼接口配置、設(shè)備選型、碼規(guī)劃及相關(guān)參數(shù)規(guī)劃等內(nèi)容。由于3G系統(tǒng)支持多速率業(yè)務(wù)，有些業(yè)務(wù)的速率很高，在TD-SCDMA系統(tǒng)中同一業(yè)務(wù)使用多個(gè)信道進(jìn)行傳輸，因此其計(jì)算方法與2G相比，有了較大的差異，需要從TD-SCDMA系統(tǒng)中信道的概念和業(yè)務(wù)的RU分配方案入手分析，然后將通過一個(gè)實(shí)例，介紹 TD-SCDMA系統(tǒng)中基于BRU的計(jì)算的容量估算方法，以供網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)來參考。
1、BRU需求量的計(jì)算
1.1　信道與BRU

在TD-SCDMA系統(tǒng)中，一個(gè)信道就是載波，時(shí)隙，擴(kuò)頻碼的組合，也叫一個(gè)資源單位 (Resource Unit)。其中一個(gè)時(shí)隙內(nèi)由一個(gè)16位擴(kuò)頻碼劃分的信道是最基本的資源單位，即BRU。具體概念可以參見圖一。從圖中可以看出，一個(gè)信道占用的BRU個(gè)數(shù)是不一樣的，一個(gè)RU卵，占用了16個(gè)BRU，一個(gè)RUSF8則占用兩個(gè)BRU，而一個(gè)載波下，所能提供的BRU的最大個(gè)數(shù)是固定的，因此，在TD- SCDMA中確定了所需的信道個(gè)數(shù)并不能確定具體的小區(qū)數(shù)量，要確定小區(qū)數(shù)量，必須確定BRU的需求量。在TD-SCDMA中，每一個(gè)RU中，含有兩個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)字段，其中每個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)字段有352個(gè)碼片，則在一個(gè)RU中有352*2=704個(gè)碼片。當(dāng)擴(kuò)頻因子為16時(shí)(對(duì)應(yīng)一個(gè)BRU)，在一個(gè)RU中所包含的數(shù)據(jù)符號(hào)數(shù)為704/16=44個(gè)符號(hào)。如果采用QPSK調(diào)制方式，則在一個(gè)碼道中所包含的數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)為44*2=88個(gè)比特；如果采用8PSK調(diào)制方式(此種調(diào)制方式一般應(yīng)用于2M的業(yè)務(wù))，則在一個(gè)碼道中所包含的數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)為44*3=132個(gè)比特。因?yàn)橐粋�(gè)子幀的長度為5毫秒，因此當(dāng)采用 QPSK調(diào)制方式時(shí)，一個(gè)BRU的速率為88比特/5毫秒=17.6k比特/秒；當(dāng)采用8PSK調(diào)制方式時(shí)，一個(gè)BRU的速率為132比特/5毫秒=26.4k比特/秒。

圖1　TD-SCDMA系統(tǒng)中的信道

1.2　BRU需求量計(jì)算的依據(jù)

計(jì)算BRU需求量的依據(jù)主要有業(yè)務(wù)量預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、不同業(yè)務(wù)的無線信道呼叫阻塞率指標(biāo)、不同業(yè)務(wù)的RU分配表等。
1.2.1　業(yè)務(wù)量數(shù)據(jù)

與2G系統(tǒng)類似，TD-SCDMA系統(tǒng)中計(jì)算某個(gè)Node B所需的BRU需求量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是它的業(yè)務(wù)量預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。一般兩代系統(tǒng)中，業(yè)務(wù)量預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)主要指話務(wù)量的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，用愛爾蘭(Erl)表示，而在3G系統(tǒng)中，在網(wǎng)絡(luò)的不同時(shí)期，提供的業(yè)務(wù)類型也會(huì)有差異，預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)量前需要首先確定系統(tǒng)所提供的業(yè)務(wù)類型。在UMTS中，定義了四種業(yè)務(wù)類型，如表1所示。

從各方對(duì)3G業(yè)務(wù)比例的預(yù)測(cè)可知，公認(rèn)的主流數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有WWW、EMAIL、視頻流等。不同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載速率是由系統(tǒng)根據(jù)自身資源狀況來決定，同一種業(yè)務(wù)將會(huì)有不同的速率進(jìn)行承載。得到系統(tǒng)的業(yè)務(wù)類型及其承載速率后，通過估計(jì)系統(tǒng)的用戶總數(shù)，以及用戶中使用不同業(yè)務(wù)類型(具體到承載速率)的滲透率等，最后得到各種業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)量。對(duì)于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)量可以用等效愛爾蘭表示，對(duì)于非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，則一般用忙時(shí)吞吐量(kbit)表示。由本期業(yè)務(wù)量預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算本期需要的BRU數(shù)，由遠(yuǎn)期業(yè)務(wù)量預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算遠(yuǎn)期 BRU需求量。
1.2.2　無線信道呼叫阻塞率指標(biāo)

無線信道呼叫阻塞率是指由于BUR被占用而不能接續(xù)的呼叫次數(shù)占總呼叫次數(shù)的百分比。由于覆蓋區(qū)域內(nèi)的覆蓋原因造成的呼叫阻塞不包括在這項(xiàng)指標(biāo)內(nèi)。
1.2.3　業(yè)務(wù)的RU分配

由于OVSF碼的使用、時(shí)隙最大RU的不定性、碼道正交性等因素的影響，碼道的選擇有較多的待考慮因素，相對(duì)比較復(fù)雜主要有以下幾種考慮。
1.2.3.1　多碼道傳輸與單碼道傳輸
OVSF碼的使用使得信道可以傳輸各種速率的數(shù)據(jù)：對(duì)于低速的數(shù)據(jù)可以采用較大的擴(kuò)頻因子 (擴(kuò)頻增益大)；而高速的數(shù)據(jù)可以用較小的擴(kuò)頻因子(擴(kuò)頻增益小)。這樣對(duì)于一個(gè)高速的(需要多個(gè)資源單元)承載業(yè)務(wù)，可以有兩種信道分配方式：一是為該業(yè)務(wù)分配多個(gè)碼道，其中每個(gè)碼道都采用較大的擴(kuò)頻因子(較低的單信道數(shù)據(jù)速率)，進(jìn)行多碼道傳輸(Multicode Transmission)，以達(dá)到較高的數(shù)據(jù)速率(如分配2個(gè)SF=16的碼道)；二是僅為該業(yè)務(wù)分配一個(gè)(或者較少的碼道)，并使用較小的擴(kuò)頻因子 (較高的單信道數(shù)據(jù)速率)(如分配一個(gè)SF=8的碼道)。具體選擇哪一個(gè)要根據(jù)實(shí)際情況的多種因素，如當(dāng)前時(shí)隙的剩余碼道數(shù)，碼道的正交性要求等等。在文獻(xiàn)[1]中建議的RU分配中對(duì)于下行信道，規(guī)定只使用SF=1，16兩種擴(kuò)頻因子；而對(duì)于上行信道，規(guī)定可以使用1，2，4，8，16所有擴(kuò)頻因子。

對(duì)于BRU需求量的計(jì)算而言，主要考慮下行鏈路(即Node B)的需求。
1.2.3.2　時(shí)域集中分配與碼域集中分配

而對(duì)于多碼道傳輸，也有兩種不同的碼道分配方式需要考慮：“碼域集中分配(Code Pooling)”和“時(shí)域集中分配(Time Pooling)”(當(dāng)然，也可以采用兩者的結(jié)合)。碼域集中分配是首先將一個(gè)時(shí)隙內(nèi)的多個(gè)碼道集中分配給用戶，如果該時(shí)隙內(nèi)可用碼道不夠，再考慮分配其他時(shí)隙內(nèi)的碼道；而時(shí)域集中分配是同時(shí)將多個(gè)時(shí)隙分配給用戶，但每個(gè)時(shí)隙可能分配更少的BRU給該用戶。碼域集中分配減少了每個(gè)時(shí)隙內(nèi)的平均用戶數(shù)但由于在同一時(shí)隙可能同時(shí)需要多個(gè)碼道，阻塞概率將高于時(shí)域集中分配原則。譬如，下行128K數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，既可以使用每子幀一個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙分配16個(gè) BRU(碼域集中分配，簡(jiǎn)稱方案一)，也可以采用每個(gè)子幀兩個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙8BRU(偏向于時(shí)域集中，簡(jiǎn)稱方案二)；假設(shè)系統(tǒng)能滿碼道工作，方案一，每個(gè)時(shí)隙平均可能兩個(gè)用戶，而方案二則只可能有一個(gè)用戶。同樣，在系統(tǒng)不進(jìn)行資源整合時(shí)，每個(gè)時(shí)隙有一個(gè)小業(yè)務(wù)量用戶(譬如話音業(yè)務(wù))，則128K業(yè)務(wù)采用方案一的資源分配策略將被阻塞，而采用方案二則不會(huì)，同時(shí)，采用方案二，由于同一時(shí)隙支持的用戶數(shù)較多，因此在空間上可以隔離，結(jié)合智能天線的波束賦形，小區(qū)內(nèi)干擾較低，基于干擾的接納控制時(shí)，方案二被阻塞的概率也降低了。

除時(shí)域集中和碼域集中分配外，系統(tǒng)的RU分配原則還包括給定業(yè)務(wù)的BRU數(shù)，它們對(duì)最后的 Node B需求數(shù)的計(jì)算有直接的影響，計(jì)算系統(tǒng)保證一定接入成功率的Node B需求數(shù)前，一定要確定系統(tǒng)對(duì)不同業(yè)務(wù)的RU分配的具體原則。從系統(tǒng)性能來看，時(shí)域集中分配總體上優(yōu)于碼域集中分配，但對(duì)RRM算法的要求和終端的設(shè)計(jì)要求也更高。因此，在覆蓋受限的業(yè)務(wù)可以考慮時(shí)域集中分配，將所需的BRU分散到不同時(shí)隙，增大小區(qū)覆蓋，而其它業(yè)務(wù)則主要考慮碼域集中分配，降低RRM調(diào)度的復(fù)雜性。
1.2.4　BRU需求量計(jì)算

在2G系統(tǒng)中，根據(jù)無線信道呼叫阻塞率指標(biāo)和預(yù)測(cè)的話務(wù)量數(shù)據(jù)，可以直接查找 ErlangB、ErlangC或PoissoN表得到所需的話音頻道數(shù)。對(duì)應(yīng)與TD-SCDMA系統(tǒng)，借助于愛爾蘭呼損公式及計(jì)算表，也可以得到系統(tǒng) BRU的需求量，但計(jì)算相對(duì)復(fù)雜。下面通過一個(gè)實(shí)際的例子，介紹一下TD-SCDMA系統(tǒng)BRU需求量的計(jì)算方法。

假設(shè)系統(tǒng)在某階段支持的業(yè)務(wù)如表2所示，同一種業(yè)務(wù)類型下的不同速率有不同的業(yè)務(wù)ID，按不同業(yè)務(wù)處理。根據(jù)某種預(yù)測(cè)模型得到該區(qū)域的語音業(yè)務(wù)(業(yè)務(wù)1)為400愛爾蘭，業(yè)務(wù)2的通道速率為232.10kbit/s，業(yè)務(wù)3的通道速率為 986.67kbit/s，業(yè)務(wù)4的通道速率為412.18kbit/s；對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在給定承載的前提下，可以把數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換成等效愛爾蘭，即數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等效愛爾蘭=通道速率/承載速率，計(jì)算結(jié)果如表三所示。要求的無線信道的呼叫阻塞率為2%。