內容摘要：TD-SCDMA作為TDD模式技術，比FDD更適用于上下行不對稱的業(yè)務環(huán)境，是多時隙 TDMA與直擴CDMA技術合成的新技術。同時，TD-SCDMA標準建議所采用的空中接口技術作為當前業(yè)界最為先進的傳輸技術之一，通過與智能天線技術、同步CDMA技術以及軟件無線電技術等技術的融合，形成了目前頻譜使用率最高，成本最低的第三代無線網絡技術。

0、引言
TD-SCDMA作為TDD模式技術，比FDD更適用于上下行不對稱的業(yè)務環(huán)境，是多時隙 TDMA與直擴CDMA技術合成的新技術。同時，TD-SCDMA標準建議所采用的空中接口技術作為當前業(yè)界最為先進的傳輸技術之一，通過與智能天線技術、同步CDMA技術以及軟件無線電技術等技術的融合，形成了目前頻譜使用率最高，成本最低的第三代無線網絡技術。2002年10月信息產業(yè)部發(fā)布的【2002】479號文件，公布了中國3G頻譜規(guī)劃方案，為TD-SCDMA標準劃分了總計155MHz頻段，表明了中國政府對TD-SCDMA標準的強力支持，國外3G牌照的發(fā)放，只是向運營商發(fā)放了經營3G業(yè)務的許可和所需的相關頻譜資源，而不是將牌照發(fā)給了某種3G技術標準，并且獲得3G牌照的運營商在競得FDD頻譜的同時都獲得了TDD頻譜資源，而TD-SCDMA作為全世界惟一的處于商業(yè)化進程中的第三代TDD標準，國際電聯(lián)為TDD專門劃分的頻段將完全被TD-SCDMA使用，這已經為TD-SCDMA走向世界鋪平了道路，TD-SCDMA巨大的產業(yè)能量已經正在被越來越多的人認可。

在TD-SCDMA網絡設計中，無線網絡的設計內容應該包括：站址選擇、信道容量計算、中繼接口配置、設備選型、碼規(guī)劃及相關參數規(guī)劃等內容。由于3G系統(tǒng)支持多速率業(yè)務，有些業(yè)務的速率很高，在TD-SCDMA系統(tǒng)中同一業(yè)務使用多個信道進行傳輸，因此其計算方法與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)務的RU分配方案入手分析，然后將通過一個實例，介紹 TD-SCDMA系統(tǒng)中基于BRU的計算的容量估算方法，以供網絡規(guī)劃和設計來參考。
1、BRU需求量的計算
1.1　信道與BRU

在TD-SCDMA系統(tǒng)中，一個信道就是載波，時隙，擴頻碼的組合，也叫一個資源單位 (Resource Unit)。其中一個時隙內由一個16位擴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，一個信道占用的BRU個數是不一樣的，一個RU卵，占用了16個BRU，一個RUSF8則占用兩個BRU，而一個載波下，所能提供的BRU的最大個數是固定的，因此，在TD- SCDMA中確定了所需的信道個數并不能確定具體的小區(qū)數量，要確定小區(qū)數量，必須確定BRU的需求量。在TD-SCDMA中，每一個RU中，含有兩個數據符號字段，其中每個數據符號字段有352個碼片，則在一個RU中有352*2=704個碼片。當擴頻因子為16時(對應一個BRU)，在一個RU中所包含的數據符號數為704/16=44個符號。如果采用QPSK調制方式，則在一個碼道中所包含的數據比特數為44*2=88個比特；如果采用8PSK調制方式(此種調制方式一般應用于2M的業(yè)務)，則在一個碼道中所包含的數據比特數為44*3=132個比特。因為一個子幀的長度為5毫秒，因此當采用 QPSK調制方式時，一個BRU的速率為88比特/5毫秒=17.6k比特/秒；當采用8PSK調制方式時，一個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需求量計算的依據

計算BRU需求量的依據主要有業(yè)務量預測數據、不同業(yè)務的無線信道呼叫阻塞率指標、不同業(yè)務的RU分配表等。
1.2.1　業(yè)務量數據

與2G系統(tǒng)類似，TD-SCDMA系統(tǒng)中計算某個Node B所需的BRU需求量的基礎數據是它的業(yè)務量預測數據。一般兩代系統(tǒng)中，業(yè)務量預測數據主要指話務量的預測數據，用愛爾蘭(Erl)表示，而在3G系統(tǒng)中，在網絡的不同時期，提供的業(yè)務類型也會有差異，預測業(yè)務量前需要首先確定系統(tǒng)所提供的業(yè)務類型。在UMTS中，定義了四種業(yè)務類型，如表1所示。

從各方對3G業(yè)務比例的預測可知，公認的主流數據業(yè)務有WWW、EMAIL、視頻流等。不同數據業(yè)務的承載速率是由系統(tǒng)根據自身資源狀況來決定，同一種業(yè)務將會有不同的速率進行承載。得到系統(tǒng)的業(yè)務類型及其承載速率后，通過估計系統(tǒng)的用戶總數，以及用戶中使用不同業(yè)務類型(具體到承載速率)的滲透率等，最后得到各種業(yè)務的業(yè)務量。對于實時業(yè)務，業(yè)務量可以用等效愛爾蘭表示，對于非實時業(yè)務，則一般用忙時吞吐量(kbit)表示。由本期業(yè)務量預測數據計算本期需要的BRU數，由遠期業(yè)務量預測數據計算遠期 BRU需求量。
1.2.2　無線信道呼叫阻塞率指標

無線信道呼叫阻塞率是指由于BUR被占用而不能接續(xù)的呼叫次數占總呼叫次數的百分比。由于覆蓋區(qū)域內的覆蓋原因造成的呼叫阻塞不包括在這項指標內。
1.2.3　業(yè)務的RU分配

由于OVSF碼的使用、時隙最大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，相對比較復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據：對于低速的數據可以采用較大的擴頻因子 (擴頻增益大)；而高速的數據可以用較小的擴頻因子(擴頻增益小)。這樣對于一個高速的(需要多個資源單元)承載業(yè)務，可以有兩種信道分配方式：一是為該業(yè)務分配多個碼道，其中每個碼道都采用較大的擴頻因子(較低的單信道數據速率)，進行多碼道傳輸(Multicode Transmission)，以達到較高的數據速率(如分配2個SF=16的碼道)；二是僅為該業(yè)務分配一個(或者較少的碼道)，并使用較小的擴頻因子 (較高的單信道數據速率)(如分配一個SF=8的碼道)。具體選擇哪一個要根據實際情況的多種因素，如當前時隙的剩余碼道數，碼道的正交性要求等等。在文獻[1]中建議的RU分配中對于下行信道，規(guī)定只使用SF=1，16兩種擴頻因子；而對于上行信道，規(guī)定可以使用1，2，4，8，16所有擴頻因子。

對于BRU需求量的計算而言，主要考慮下行鏈路(即Node B)的需求。
1.2.3.2　時域集中分配與碼域集中分配

而對于多碼道傳輸，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“時域集中分配(Time Pooling)”(當然，也可以采用兩者的結合)。碼域集中分配是首先將一個時隙內的多個碼道集中分配給用戶，如果該時隙內可用碼道不夠，再考慮分配其他時隙內的碼道；而時域集中分配是同時將多個時隙分配給用戶，但每個時隙可能分配更少的BRU給該用戶。碼域集中分配減少了每個時隙內的平均用戶數但由于在同一時隙可能同時需要多個碼道，阻塞概率將高于時域集中分配原則。譬如，下行128K數據業(yè)務，既可以使用每子幀一個時隙，每個時隙分配16個 BRU(碼域集中分配，簡稱方案一)，也可以采用每個子幀兩個時隙，每個時隙8BRU(偏向于時域集中，簡稱方案二)；假設系統(tǒng)能滿碼道工作，方案一，每個時隙平均可能兩個用戶，而方案二則只可能有一個用戶。同樣，在系統(tǒng)不進行資源整合時，每個時隙有一個小業(yè)務量用戶(譬如話音業(yè)務)，則128K業(yè)務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，同時，采用方案二，由于同一時隙支持的用戶數較多，因此在空間上可以隔離，結合智能天線的波束賦形，小區(qū)內干擾較低，基于干擾的接納控制時，方案二被阻塞的概率也降低了。

除時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)務的BRU數，它們對最后的 Node B需求數的計算有直接的影響，計算系統(tǒng)保證一定接入成功率的Node B需求數前，一定要確定系統(tǒng)對不同業(yè)務的RU分配的具體原則。從系統(tǒng)性能來看，時域集中分配總體上優(yōu)于碼域集中分配，但對RRM算法的要求和終端的設計要求也更高。因此，在覆蓋受限的業(yè)務可以考慮時域集中分配，將所需的BRU分散到不同時隙，增大小區(qū)覆蓋，而其它業(yè)務則主要考慮碼域集中分配，降低RRM調度的復雜性。
1.2.4　BRU需求量計算

在2G系統(tǒng)中，根據無線信道呼叫阻塞率指標和預測的話務量數據，可以直接查找 ErlangB、ErlangC或PoissoN表得到所需的話音頻道數。對應與TD-SCDMA系統(tǒng)，借助于愛爾蘭呼損公式及計算表，也可以得到系統(tǒng) BRU的需求量，但計算相對復雜。下面通過一個實際的例子，介紹一下TD-SCDMA系統(tǒng)BRU需求量的計算方法。

假設系統(tǒng)在某階段支持的業(yè)務如表2所示，同一種業(yè)務類型下的不同速率有不同的業(yè)務ID，按不同業(yè)務處理。根據某種預測模型得到該區(qū)域的語音業(yè)務(業(yè)務1)為400愛爾蘭，業(yè)務2的通道速率為232.10kbit/s，業(yè)務3的通道速率為 986.67kbit/s，業(yè)務4的通道速率為412.18kbit/s；對于數據業(yè)務，在給定承載的前提下，可以把數據業(yè)務轉換成等效愛爾蘭，即數據業(yè)務等效愛爾蘭=通道速率/承載速率，計算結果如表三所示。要求的無線信道的呼叫阻塞率為2%。