TD-SCDMA和WCDMA系統(tǒng)以及HSDPA的容量覆蓋分析

第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)是以CDMA技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)運(yùn)營(yíng)期間的規(guī)劃、優(yōu)化，以及關(guān)鍵技術(shù)研究等方面提出了更高的要求。合理的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃可以滿足運(yùn)營(yíng)商對(duì)覆蓋、容量和質(zhì)量的需求，以WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMA為代表的第三代移動(dòng)通信發(fā)展對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)帶來(lái)了全方位的沖擊，隨著HSDPA的引入，從話務(wù)模型、網(wǎng)規(guī)方案、優(yōu)化手段到網(wǎng)絡(luò)KPI等都發(fā)生了很大變化，本文分別闡述了兩系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基本方法，并分析探討了其中的異同。

1 覆蓋分析

覆蓋規(guī)劃的前提就是通過(guò)計(jì)算業(yè)務(wù)的最大允許損耗，可以求得一定傳播模型下的小區(qū)覆蓋半徑�？梢钥闯鲆�進(jìn)行覆蓋規(guī)劃需要知道業(yè)務(wù)的最大允許損耗和傳播模型。

1.1傳播模型

在傳播模型方面都使用cost 231-Hata模型，用于1 500～2 000 MHz宏蜂窩預(yù)測(cè)。使用的公式為：

其中Lb為城市市區(qū)的基本傳播損耗中值；d為UE到基站天線的距離，單位km；f為工作頻率，單位MHz；hb，hm為基站，UE天線有效高度，單位m；a(hm)，Cm為修正因子。
在傳播模型上面TD-SCDMA和WCDMA是相同的。

1.2鏈路預(yù)算

通常覆蓋需要從上行和下行兩個(gè)方向進(jìn)行，并實(shí)現(xiàn)上下行鏈路的平衡。一般而言，基站發(fā)射功率都是滿足下行覆蓋需求的，覆蓋往往是受限于上行終端最大發(fā)射功率，因此覆蓋以上行鏈路為主。

鏈路預(yù)算是覆蓋規(guī)劃的前提，是通過(guò)考慮天線的功率，接收機(jī)的靈敏度，以及系統(tǒng)的一些余量等眾多參數(shù)估算出鏈路上最大允許損耗的過(guò)程。

1.3 WCDMA鏈路預(yù)算

在WCDMA鏈路預(yù)算中需要用到的基本參數(shù)如下：

發(fā)射／接收機(jī)功率；人體損耗；發(fā)射／接收天線增益；饋線損耗；接收機(jī)靈敏度(由接收機(jī)噪聲，業(yè)務(wù)解調(diào)品質(zhì)Eb／N0，處理增益決定)；干擾余量；軟切換增益；功率控制余量；穿透損耗；陰影衰落余量。

通過(guò)鏈路預(yù)算可求得UE與基站之間最大允許的路徑損耗后，結(jié)合無(wú)線傳播模型，即可估算基站覆蓋半徑。事實(shí)上，無(wú)線傳播模型描述的正是路徑傳播損耗和覆蓋距離之間的關(guān)系。獲得小區(qū)覆蓋半徑R后，可以求出基站的覆蓋面積S，S=K×R2，K根據(jù)基站扇區(qū)取值不同而不同。用規(guī)劃區(qū)域面積除以單站覆蓋面積就可以得到覆蓋該區(qū)域內(nèi)滿足覆蓋要求大致需要的站點(diǎn)數(shù)。

圖1是下行覆蓋基站的距離與滿足鏈路預(yù)算后的基站信號(hào)強(qiáng)度的關(guān)系圖，這里取了合適的參數(shù)。

參數(shù)設(shè)置如下：發(fā)射機(jī)功率：最大43 dBm(20w)；發(fā)射天線增益：15 dBi；人體損耗：3 dB；饋線損耗：3 dB；接收機(jī)噪聲系數(shù)：6 dB；Eb／N。業(yè)務(wù)解調(diào)信噪比要求：5 dB；業(yè)務(wù)速率：3 840 000 chip／s；干擾余量：3 dB；接收機(jī)天線增益：15 dBi；接收饋線損耗：3 dB；接收人體損耗：3 dB；功率控制余量：3 dB；軟切換增益：2 dB；陰影衰落余量：0；穿透損耗：20 dB；f：1 800 m；基站高度：50 m；UE高度：2 m；d：待求；Cm：3 dB。

從圖1中可以看出覆蓋半徑為7.5 km。

1.4 HSDPA鏈路預(yù)算

HSDPA在R99基礎(chǔ)上引入了HS-PDSCH，HS-SCCH下行信道，以及HS-DPCCH上行信道，這些都會(huì)對(duì)原有的鏈路預(yù)算產(chǎn)生一定的影響。

這體現(xiàn)在上行HS-DPCCH功率開(kāi)銷影響，下行HS-DPA功率分配，下行干擾余量攀升，功率控制和切換等參數(shù)上面。

一般情況下小區(qū)20 W功率，公共信道開(kāi)銷4 W，HS-SCCH功率開(kāi)銷2 W，剩下的R99業(yè)務(wù)配置2～8 W，HS-PDSCH配置4～8 W。

在接收靈敏度上面，由于引入了HARQ重傳軟合并增益，即使不提高Eb／N0，也可以在重傳時(shí)正確接收，所以采用Es／N0來(lái)衡量其解調(diào)性能。

Ec／N0表示每碼片能量與干擾功率譜密度之比，I0包含了噪聲和干擾兩部分，根據(jù)實(shí)際情況是干擾起主導(dǎo)還是噪聲起主導(dǎo)近似表示為Ec／I0或Ec／N0。Es／N0表示每符號(hào)能量與噪聲功率譜密度之比，1個(gè)符號(hào)被擴(kuò)為多個(gè)碼片進(jìn)行發(fā)送。而Eb／N0表示每比特用戶數(shù)據(jù)能量與噪聲功率譜密度之比。

相對(duì)于WCDMA系統(tǒng)的軟切換，HSDPA沒(méi)有軟切換，因此該部分增益為0 dB。HSDPA依靠AMC而非快速功率控制來(lái)克服信道快衰落，因此其功率控制余量為0 dB。

上行鏈路預(yù)算方面ACK／NACK／CQI對(duì)保持HSD-PA通信至關(guān)重要，因此HS-DPCCH對(duì)誤碼率要求較苛刻，需要占用一定的UE發(fā)射功率來(lái)確保NodeB接收正確，從理論分析和測(cè)試結(jié)果看出引入HSDPA原有規(guī)劃不會(huì)發(fā)生上行覆蓋受限。

下行鏈路預(yù)算方面，其采用AMC技術(shù)不斷調(diào)整其吞吐率以適應(yīng)無(wú)線環(huán)境，因此對(duì)HSDPA進(jìn)行鏈路預(yù)算需要和邊緣吞吐率緊密結(jié)合。HSDPA沒(méi)有固定下行服務(wù)速率，鏈路預(yù)算需要確定需求從而確定Es／N0。Es／N0和HSDPA發(fā)射功率的關(guān)系從下式看出：

所有項(xiàng)都是dB值，MPO是HS-PDSCH獲得的發(fā)射功率與導(dǎo)頻信道的偏置，10log10(16)為HS-PDSCH的擴(kuò)頻增益，CPICH Ec／N0+MPO相當(dāng)于HS-DSCH的Ec／I0。

1.5 TD-SCDMA鏈路預(yù)算

下面分析TD-SCDMA的鏈路預(yù)算：在發(fā)射／接收天線增益，接收機(jī)噪聲，處理增益，切換增益等方面和WCD-MA是有所區(qū)別的。

TD基站采用智能天線，對(duì)不同的信道其增益是不同的，上行業(yè)務(wù)信道基站接收天線增益由兩部分組成：天線增益和賦形增益，對(duì)下行廣播信道(PCCPCH)，由于全扇區(qū)輻射就沒(méi)有賦形增益了，對(duì)于下行業(yè)務(wù)信道當(dāng)承載較高速業(yè)務(wù)時(shí)也存在賦形增益。