TD-SCDMA系統(tǒng)多頻點組網(wǎng)研究

摘要:文章首先介紹了時分同步碼分多址(TD-SCDMA)系統(tǒng)的特點，然后結(jié)合其自身特點分析比較TD-SCDMA系統(tǒng)的幾種多頻點組網(wǎng)方式和組網(wǎng)方案，并對5 MHz頻帶3個頻點的組網(wǎng)方式建模，進行頻率規(guī)劃，通過仿真給出該頻點分配方式的性能結(jié)果，進而分析得出這種組網(wǎng)方式的優(yōu)缺點，對未來其他組網(wǎng)方式的研究提供參考和借鑒。

關(guān)鍵字:TD-SCDMA；多頻點組網(wǎng)；仿真；頻率規(guī)劃；N頻點

英文摘要:This paper introduces the characteristics of TD-SCDMA, and analyzes some networking schemes and methods of N-frequency. In particular, it examines a frequency planning scheme on the 5MHz bandwidth containing 3 frequencies and builds a simulation model to validate the performance of this scheme. Finally, this paper analyzes the advantages and disadvantages of this scheme, and proposes some directions for the future study of networking planning.

英文關(guān)鍵字:TD-SCDMA; N-frequency networking; simulation; frequency planning; N-frequency
 
    在無線通信領(lǐng)域，系統(tǒng)容量和干擾一直是人們比較關(guān)心的話題，他們相對立而存在，隨著無線通信的發(fā)展，如何解決他們的這種對立關(guān)系，并從中找到一個合適的切入點，就成為我們未來無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化的一個重要任務(wù)。其中系統(tǒng)的具體組網(wǎng)技術(shù)作為一個重要的指標(biāo)越來越受到人們的重視，如何提供一個合理的組網(wǎng)方案，可以在盡量避免或減小干擾的情況下最大限度的增加現(xiàn)有的系統(tǒng)容量和性能，逐漸成為研究中的一個焦點。

1多頻點組網(wǎng)方式

時分同步碼分多址(TD-SCDMA)作為我國提出的一個3G標(biāo)準(zhǔn)，是頻分多址/時分多址/碼分多址/空分多址(FDMA/TDMA/CDMA/SDMA)相結(jié)合混合多址方式的技術(shù)，使用了智能天線，聯(lián)合檢測等新技術(shù)，采用時分雙工(TDD)雙工模式，不需要對稱的頻段，具有較高的頻譜利用率，可以靈活支持非對稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等。其系統(tǒng)載波帶寬是1.6 MHz，相對于寬帶碼分多址(WCDMA)5 MHz帶寬而言，相同帶寬上可以提供3個頻點，所以相對于其他3G系統(tǒng)，TD-SCDMA系統(tǒng)更容易進行頻率規(guī)劃，使用多頻點進行組網(wǎng)。下面我們將對TD-SCDMA系統(tǒng)下的多頻點組網(wǎng)方式進行一個簡單介紹。

為了能夠更清楚地闡明各種組網(wǎng)方案的差異，首先簡單介紹一下傳統(tǒng)小區(qū)的概念。在TD-SCDMA系統(tǒng)里，默認(rèn)每一個載波扇區(qū)為一個獨立的小區(qū)。用戶設(shè)備和全球陸上無線接入間的接口(Uu接口)對于無線資源的操作、配置都是針對一個載頻進行的，在Iub接口小區(qū)建立的過程中一個信元只配置了一個絕對頻點號；如果是多載頻，則每個載頻被當(dāng)作一個邏輯小區(qū)。例如，對于三扇區(qū)三載頻的情況，則認(rèn)為有9個邏輯小區(qū)，針對每個小區(qū)完成獨立的操作，也即9個小區(qū)發(fā)送各自的導(dǎo)頻和廣播信息，9個載頻都必須配置9套完整的公共信道，而其中的廣播信道(BCH)、?前向接入信道(FACH)和尋呼信道(PCH)都為全向信道。因此傳統(tǒng)小區(qū)模式中，對于多載頻配置，比較典型的有同頻組網(wǎng)和異頻組網(wǎng)兩種方式[1]。

1.1同頻組網(wǎng)

同頻組網(wǎng)指的是每個小區(qū)都相同的頻點數(shù)，并且這些頻點也相同，每個頻點作為一個獨立的邏輯小區(qū)，有自己的公共控制信道、下行導(dǎo)頻信道及獨立的廣播信道。比如10 MHz帶寬上，TD-SCDMA系統(tǒng)最大支持6個頻點，進行同頻組網(wǎng)頻點配置如圖1所示。

同頻組網(wǎng)可以最大提高系統(tǒng)的頻帶利用率，在15 MHz帶寬內(nèi)支持9個頻點，可以配成S9/9/9的站型，但是這樣同一物理環(huán)境下存在多個邏輯小區(qū)。在業(yè)務(wù)信道上，我們可以通過智能天線和聯(lián)合檢測等先進技術(shù)，保證業(yè)務(wù)的質(zhì)量，但是廣播信道是全向發(fā)射，載頻間干擾嚴(yán)重，將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的性能和容量。

1.2 異頻組網(wǎng)

相對同頻組網(wǎng)，異頻組網(wǎng)指的是相鄰小區(qū)的頻點采用異頻組網(wǎng)的方式。如15 MHz帶寬時，對于TD-SCDMA系統(tǒng)包含9個頻點，但最大也只能組成S3/3/3站型。如圖2所示。

異頻組網(wǎng)可以盡量將同頻點用戶分開，增加頻點的復(fù)用距離，從而減小頻率間干擾，提高系統(tǒng)性能以及容量。它在建網(wǎng)初期用戶數(shù)較少時，有利于提高用戶的服務(wù)質(zhì)量，但是隨著用戶數(shù)的增加，它極低的頻譜利用率不利于系統(tǒng)的擴容，而現(xiàn)在頻率資源是一個相對比較稀缺的資源，最大限度提高頻譜利用率是一個不可避免的問題。

1.3 N頻點技術(shù)

基于上面的2種組網(wǎng)方式存在的缺陷，后來人們提出了N頻點技術(shù)：若有多個載頻存在就從分配到的N個頻點中選擇一個作為小區(qū)的主頻點，其他作為小區(qū)的輔頻點。N頻點技術(shù)下的小區(qū)劃分和傳統(tǒng)小區(qū)劃分有所不同：同一個扇區(qū)的N個載頻同屬于一個邏輯小區(qū)。主載頻和輔載頻使用相同的擾碼和訓(xùn)練序列碼，這樣可以保證在同一個小區(qū)內(nèi)的多個頻點具有同小區(qū)的身份標(biāo)志；公共控制信道配置在主載頻上，也就是說輔載頻上沒有公共控制信道，主載頻和輔載頻上都配置有業(yè)務(wù)信道；用戶的多時隙業(yè)務(wù)應(yīng)配置在同一載頻上，這一特征可以最大程度地減小終端實現(xiàn)的復(fù)雜性；同一用戶的上下行配置在同一載頻上；主載頻和輔載頻的上下行轉(zhuǎn)換點配置一致，這一限制是由基站的收發(fā)信機特性造成的，如果主載頻和輔載頻的上下行轉(zhuǎn)換點配置不一致，必定有一些時隙并需要基站的收發(fā)信機既發(fā)射又接收，這樣以來基站的發(fā)射信號被該基站接收，造成基站不能正常接收。因為它接收的自己的發(fā)射信號將比從遠處來的同頻終端上行信號大很多，從而將正常的上行信號淹沒。在同一扇區(qū)內(nèi)僅在主頻點內(nèi)發(fā)送下行導(dǎo)頻信息和廣播信息，多個頻點共用一個導(dǎo)頻信道。這樣可以減小公共信道的載頻間干擾，提高了系統(tǒng)性能，終端初始搜索準(zhǔn)確、快速，系統(tǒng)接入、切換成功率顯著提高。因此，引入N頻點方案，可在較大程度上改善系統(tǒng)的性能并提升頻譜利用率。N頻點技術(shù)可以有2種不同的實現(xiàn)模式：多載波同頻異頻聯(lián)合組網(wǎng)方式和多載波同頻組網(wǎng)方式。每種組網(wǎng)方式有15 MHz、10 MHz、5 MHz 3種頻率規(guī)劃方案[2]。

1.3.1多載波同頻異頻聯(lián)合組網(wǎng)方式

這種組網(wǎng)方式代指的是相鄰小區(qū)的主頻點采用異頻組網(wǎng)的方式，輔頻點則采用同頻組網(wǎng)的方式。如使用15 MHz帶寬時，選擇3個作為主頻點，其他6個作為輔頻點。這時，最大可組成S7/7/7站型。如圖3所示，紅色代表的是主頻點，黑色則代表剩余的6個輔頻點。