TD-SCDMA網(wǎng)絡規(guī)劃方法的探討

摘要　本文首先介紹了TD-SCDMA的技術特點，結合技術特點分析了TD-SCDMA的規(guī)劃特點、網(wǎng)絡演進策略，并與WCDMA進行了對比。最后提到TD-SCDMA規(guī)劃相關的一些問題，如站址選取、規(guī)劃工具現(xiàn)狀等。

關鍵詞　TD-SCDMA　DCA　網(wǎng)絡規(guī)劃

　　網(wǎng)絡規(guī)劃是無線網(wǎng)絡建設運營之前的關鍵步驟，主要根據(jù)實際的無線傳播環(huán)境、業(yè)務、社會等多方面因素，從覆蓋、容量、QoS三個方面對網(wǎng)絡進行宏觀配置。網(wǎng)絡性能的這3個指標需要由無線系統(tǒng)中各種物理層關鍵技術、鏈路層控制協(xié)議、無線資源算法等各方面因素協(xié)同實現(xiàn)。TD-SCDMA系統(tǒng)采用了時分碼分的多址方式、智能天線、聯(lián)合檢測、接力切換、動態(tài)信道分配等一系列新型關鍵技術和無線資源算法，極大地提高了TD-SCDMA系統(tǒng)的性能，最終為網(wǎng)絡規(guī)劃帶來了很多新特點，與當前運營商較熟悉的WCDMA的規(guī)劃存在一定的差異。

1、TD-SCDMA技術特點

　　與WCDMA制式相比，TD-SCDMA具有如下幾個技術特點。

　　1.1　時分雙工

　　與WCDMA采用頻分雙工不一樣的是，TD-SCDMA采用時分雙工，即上下行使用同一頻率，但使用不同時隙進行通信。由于TD-SCDMA上下行采用同一頻率，因此其上下行具有相同的無線傳播特性。此外，上下行時分雙工有利于支持不對稱業(yè)務配置�？梢造`活的配置時隙轉(zhuǎn)換點，適應不同的業(yè)務需求。

　　1.2　智能天線與聯(lián)合檢測

　　智能天線的增益(分集及賦形增益)，可以有效的提升業(yè)務覆蓋能力，并降低對單個功放的功率要求。

　　另外，智能天線的波束賦形對本小區(qū)及鄰小區(qū)的干擾具有抑制作用，同時聯(lián)合檢測(MUD)亦可抑制本小區(qū)的干擾，因而可顯著減弱小區(qū)呼吸效應，提升系統(tǒng)容量及頻譜利用效率。

　　1.3　動態(tài)信道分配(DCA)

　　DCA及其參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整可為網(wǎng)絡后期優(yōu)化提供一種改善業(yè)務質(zhì)量的優(yōu)化手段。DCA信道調(diào)整可以改善鏈路性能，由此可降低掉話率。另外，DCA對頻域、時域、碼域和空域資源的調(diào)整可以有效提高業(yè)務接入的成功率。

　　1.4　接力切換

　　接力切換是保持與兩小區(qū)的信令連接，但只與一個小區(qū)建立業(yè)務上的連接，因此它不同于硬/軟切換。

　　接力切換的成功率低于軟切換成功率，高于硬切換成功率，其資源消耗等同于硬切換。因此，在對切換區(qū)進行規(guī)劃時，對切換比例不像傳統(tǒng)CDMA系統(tǒng)那么敏感，規(guī)劃以滿足切換性能為主。

　　1.5　多載波

　　TD-SCDMA與WCDMA都可應用多載波技術，但TD-SCDMA多載波技術的應用可使同一扇區(qū)下的多個載波按照一個小區(qū)的方式來管理。

　　隨著后期的網(wǎng)絡擴容，應用多載波技術可使網(wǎng)絡原有的碼規(guī)劃及鄰區(qū)規(guī)劃方案可繼續(xù)沿用而不用重新規(guī)劃。

2、TD-SCDMA網(wǎng)絡規(guī)劃特點

　　TD-SCDMA與WCDMA網(wǎng)絡的技術差異決定了兩者在網(wǎng)絡規(guī)劃方面的差異，同時也決定了TD-SCDMA在無線網(wǎng)絡規(guī)劃方面具有一些優(yōu)勢。

　　2.1　TD-SCDMA與WCDMA鏈路預算對比

　　與WCDMA類似，TD-SCDMA的鏈路預算可分為上行鏈路預算和下行鏈路預算，其中上行鏈路預算的各種因素為已知或準確估計，結果較為可靠，工程上一般通過上行鏈路預算對基站覆蓋能力進行估算。

　　上行鏈路預算計算公式如下。

　　最大允許空間路徑損耗(dB)=移動臺發(fā)射功率(dBm)+移動臺天線增益(dB)-人體損耗(dB)-饋線損耗(dB)+基站接收天線增益(dBi)+軟切換增益(dB)-建筑物或車體穿透損耗(dB)-慢衰落余量(dB)-功控余量(dB)-干擾余量(dB)-基站接收靈敏度(dBm)

　　由表1可見，TD-SCDMA與WCDMA在鏈路預算方面的差異如表2所示。

表1　鏈路預算
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項目	說明
移動臺發(fā)射功率	根據(jù)產(chǎn)品性能而定，一般數(shù)據(jù)業(yè)務：+24dBm，話音業(yè)務：+21dBm
移動臺天線增益	一般為0dB
人體損耗	數(shù)據(jù)業(yè)務：0dB；語音業(yè)務：3dB
饋線損耗	與饋線長度有關
基站接收天線增益	與基站采用的天線有關
軟切換增益	軟切換增益是指克服慢衰落增益
建筑物/車體穿透損耗	穿透損耗與具體的建筑物類型、電波入射角度等因素有關
慢衰落余量	陰影衰落符合對數(shù)正態(tài)分布，其取值與扇區(qū)邊緣通信概率、陰影衰落標準差相關
功控余量	慢速移動終端主要通過快速閉環(huán)功控保證解調(diào)性能，必須為快速閉環(huán)功控預留一定發(fā)射功率動態(tài)調(diào)整范圍，綜合考慮軟切換宏分集合并增益，功控余量取定為3dB。對于中高速移動的終端(一般當終端移動速度≥50km時)，主要由信道編碼中的交織對抗快衰落，快速閉環(huán)功控作用很小，一般不需考慮預留功控余量
接收機靈敏度	靈敏度=NFBS+10log(KT)+10log(Eb/N0)+10log(Rb)其中：NFBS為基站噪聲系數(shù)；K為Boltzmann常數(shù)，為1.38×10-23J/K；T為開氏溫度，取290K；Rb為業(yè)務速率

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表2　TD-SCDMA與WCDMA在鏈路預算方面的差異
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項目	TD-SCDMA	WCDMA
TMA	不采用 SWIPA在上行時隙起TMA作用，對下行無影響	部分采用 采用TMA可改善上行覆蓋，TMA在下行引入0.5dB插損
小區(qū)呼吸	無小區(qū)負荷設置 覆蓋可以忽略小區(qū)負荷的影響	需要設置小區(qū)負荷 小區(qū)負荷對應一定干擾余量
智能天線	采用 智能天線帶來額外的增益(分集增益、波束賦形增益)	不采用
發(fā)射功率	使用小功率功放組 典型(2W×8)、(1W×8)	使用大功率功放 典型(20W)
切換增益	切換增益(對抗慢衰落)	切換增益(對抗慢衰落) 切換增益(對抗快衰落)

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　　2.2　TD-SCDMA與WCDMA容量估算對比

　　TD-SCDMA是時分雙工系統(tǒng)，其容量與WCDMA對比如表3所示。

表3　TD-SCDMA容量與WCDMA對比
[table]

項目	TD-SCDMA	WCDMA
上行	碼道受限(受限于碼資源)	干擾受限(受限于“多址+鄰區(qū)”干擾)
下行	碼道受限(受限于碼資源)	功率受限(受限于下行發(fā)射功率)
與覆蓋關系	無緊密關系 呼吸效應不明顯，可忽略話務負荷對覆蓋的影響	緊密關聯(lián) 呼吸效應明顯，話務負荷能上升使小區(qū)半徑收縮

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　　2.3　TD-SCDMA與WCDMA規(guī)劃差異

　　結合TD-SCDMA的技術特點，以及TD-SCDMA與WCDMA在鏈路預算、容量估算方面的差異，可以了解到TD-SCDMA與WCDMA在規(guī)劃方面的差異如表4所示。

表4　TD-SCDMA與WCDMA在規(guī)劃方面的差異
[table]

項目	TD-SCDMA	WCDMA
小區(qū)呼吸	小區(qū)呼吸效應不明顯，覆蓋對話務負荷不敏感	小區(qū)呼吸效應明顯，覆蓋對話務負荷敏感
軟切換	無軟切換，切換區(qū)設置需考慮切換性能，系統(tǒng)對切換比例不敏感	有軟切換，切換區(qū)設置考慮切換性能，同時考慮軟切換的資源消耗
擾碼數(shù)量	32個擾碼組，擾碼規(guī)劃要求較高，需要借助專門擾碼規(guī)劃軟件	512個擾碼組，擾碼規(guī)劃要求相對較低，可借助專門的擾碼規(guī)劃軟件
業(yè)務覆蓋	不同業(yè)務覆蓋差異小，不同業(yè)務的連續(xù)覆蓋能力有較好的一致性	不同業(yè)務覆蓋差異大，不同業(yè)務的連續(xù)覆蓋能力存在較大差異
上下行業(yè)務對稱性	支持非對稱業(yè)務，支持不同區(qū)域靈活的時隙配置	非對稱業(yè)務會降低頻譜利用率

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　　當現(xiàn)有網(wǎng)絡無法滿足實際增長的業(yè)務需求時，需要對現(xiàn)有網(wǎng)絡進行擴容，當前TD-SCDMA網(wǎng)絡擴容的方式有增加載波和小區(qū)分裂兩種。

　　3.1　增加載波擴容

　　一般情況，建議優(yōu)先采用增加載波的方式進行擴容。

　　(1)TD-SCDMA網(wǎng)絡的呼吸效應不明顯，因此在參數(shù)一致的情況下，新增載波與原載波的覆蓋范圍完全一樣，不會對原有網(wǎng)絡結構造成影響；

　　(2)TD-SCDMA小區(qū)在單功放3載波的情況下，其業(yè)務信道的覆蓋仍然能夠保持上下行鏈路平衡，因此新增載波不會影響原有載波的覆蓋范圍，不會對原有網(wǎng)絡結構造成影響；

　　(3)新增載波本身不會涉及到新站點建設以及網(wǎng)絡結構布局的影響，相對比小區(qū)分裂的擴容方式而言，對網(wǎng)絡影響更小。

　　3.2　小區(qū)分裂擴容

　　當增加載波擴容方式無法解決網(wǎng)絡演進需要時，可考慮采用小區(qū)分裂擴容方式。小區(qū)分裂擴容方式有“3N方式”及“4N方式”兩種。

　　3.2.1 　3N方式

　　3N方式主要指原有小區(qū)的天線方向調(diào)整30°，同時小區(qū)半徑分裂為原有半徑的，即小區(qū)分裂后面積為原有小區(qū)面積的1/3，相當于擴容后基站數(shù)為原有基站數(shù)的3倍，因此稱為“3N擴容”，如圖1所示，圖中淺色箭頭為原有基站的小區(qū)方向，深色箭頭為擴容后的基站小區(qū)方向。


圖1　3N分裂擴容示意圖

　　3.2.2　4N方式

　　4N方式主要指原有小區(qū)的天線方向不變，同時小區(qū)半徑分裂為原有半徑的1/2，即小區(qū)分裂后面積為原有小區(qū)面積的1/4，相當于擴容后基站數(shù)為原有基站數(shù)的4倍，因此稱為“4N擴容”，如圖2所示，圖中淺色箭頭為原有基站的小區(qū)方向，深色箭頭為擴容后的基站小區(qū)方向。


圖2　4N分裂擴容示意圖

　　3.2.3　3N及4N擴容方式對比

　　相對而言，4N擴容方式對網(wǎng)絡的調(diào)整較小，但需要新增基站數(shù)量較大，投資也較大，實際工程中，采用3N還是4N擴容方式與實際網(wǎng)絡演進的覆蓋需求及業(yè)務需求有關，需要結合實際需求選取合適的擴容方式。

4、TD-SCDMA網(wǎng)絡規(guī)劃工具

　　目前業(yè)界號稱支持TD-SCDMA規(guī)劃的軟件廠商有Planet、Forsk、Aircom、大唐、百林等。推出商用版本的時間在2005年8月份左右。由于目前沒有現(xiàn)網(wǎng)的數(shù)據(jù)參考，不能進行相應的評估，傳播模型的校正工作進度較慢。目前各TD-SCDMA廠商及運營商都有相應的測試版，但相對來說，試用都不夠理想。

5、站址選取原則

　　隨著消費者環(huán)保意識的提高，站點選擇是運營商一項艱難的工作。TD-SCDMA基站站點選擇又對運營商提出了新要求。TD-SCDMA站址的選擇較WCDMA要苛刻，因為天線、功放都放在天面，對天面的承重要求高。

　　當然其它因素如：主瓣方向場景開闊、周圍無對覆蓋區(qū)形成阻擋的高大物體、地形可見性好、足夠的天線安裝空間、饋線盡可能短等與WCDMA的要求相同。

6、業(yè)務

　　在面向業(yè)務的3G時代，如何適應業(yè)務的不同QoS需求是網(wǎng)絡規(guī)劃必須要考慮的問題。TD-SCDMA系統(tǒng)在業(yè)務規(guī)劃方面有兩個特點，一是同一區(qū)域下各種業(yè)務覆蓋半徑基本相同；二是適應業(yè)務量的增加，可以對時隙結構進行調(diào)整以調(diào)節(jié)上、下行流量的比例，使語音和數(shù)據(jù)業(yè)務可以互相轉(zhuǎn)化。

　　具體調(diào)節(jié)時隙結構時，可以根據(jù)業(yè)務發(fā)展狀況進行靈活配置。在業(yè)務發(fā)展初期，適應語音業(yè)務上下對稱的特點可采用3:3(上行時隙數(shù)：下行時隙數(shù))的對稱時隙結構，數(shù)據(jù)業(yè)務進一步發(fā)展時，可采用2:4、1:5的時隙結構，對稱部分仍可容納一定的語音業(yè)務，不對稱部分可用于承載數(shù)據(jù)業(yè)務，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和語音業(yè)務的最優(yōu)配置。