目前,TD-SCDMA陣營的各相關企業(yè)正與運營商、各大通信設計院積極合作,開展網絡規(guī)劃和優(yōu)化方面的研究。相關的規(guī)劃和優(yōu)化軟件設備廠商也已將TD-SCDMA納入其產品計劃。
TD-SCDMA網絡規(guī)劃與其他無線網絡規(guī)劃一樣,同樣需考慮多種因素,網絡規(guī)劃流程基本一致;但由于其特殊的技術特點,其無線網規(guī)劃又有不同的內容和特點。
1、覆蓋規(guī)劃
在TD-SCDMA系統(tǒng)中,由于其獨特的時隙結構和聯(lián)合檢測技術有效地抑制了多用戶干擾,因此呼吸效應明顯減;覆蓋區(qū)域的穩(wěn)定使切換區(qū)域相對穩(wěn)定,因而覆蓋規(guī)劃相對簡單;業(yè)務信道和公共信道分開,多業(yè)務基本實現均衡覆蓋,從而大大簡化網絡設計的難度。
TD-SCDMA系統(tǒng)的覆蓋性能主要取決于兩方面因素:一是TD-SCDMA上下行時隙轉換保護長度對覆蓋的限制;二是TD-SCDMA系統(tǒng)的鏈路預算。
TD-SCDMA在下行導頻時隙和上行導頻時隙之間有96個碼片寬的保護帶,限制了小區(qū)覆蓋范圍不能超過11.25 km。如果通過DCA來鎖住第一個上行時隙,TD-SCDMA基站理論上的覆蓋距離可進一步擴大。
在計算覆蓋時需通過上下行鏈路預算最大允許的路徑損耗,在上下行鏈路預算中需考慮相關因素和參數的設置,舉例如下:
在移動終端最大發(fā)射功率24 dBm、天線增益為0的情況下,對于語音業(yè)務,人體損耗為3 dB;對于數據業(yè)務,最大發(fā)射功率為24 dBm,人體損耗為0。基站接收機的噪聲系數為5 dB,終端的噪聲系數為7 dB。
對于全向天線,天線增益按照8 dBi考慮,天線賦形增益按照8 dB考慮;對于定向天線,天線增益按照15 dBi考慮,天線賦形增益按照8 dB考慮。其中,賦形增益理論實現值為9 dB,在實際環(huán)境下一般最大惡化到7 dB,在鏈路預算中我們一般采用8 dB。
對數正態(tài)衰落余量在陰影衰落標準方差1O dB下,取11.5 dB。
Eb/No:對于12.2 kbit/s的語音業(yè)務,要求7.5 dB;對于64 kbit/s的數據業(yè)務,要求4.5 dB。
擴頻處理增益G=B.Q.Tc/Kc/Rc/lg2(M)
其中,R為信道編碼器速率(取決于服務);M為數據符號表的大。籅為用戶帶寬;Q為每符號碼片數;Tc為碼片時長;Kc為每時隙每個用戶使用碼道的個數。對于12.2 kbit/s語音業(yè)務,TD-SCDMA用戶帶寬為1.6 Mbit/s,M=4,Tc=1/1.28 Mbit/s,Rc=0.3971,Q=8,則處理增益為11 dB。
基站單天線三載波情況下最大發(fā)射功率為30 dBm。單天線單載波下最大發(fā)射功率為25 dBm?紤]到每個時隙有16個碼道,而不同業(yè)務占用的BRU(一個時隙內由一個16 bit擴頻碼劃分的信道是最基本的資源單位即BRU)不同。以語音為例,一個語音業(yè)務占用兩個BRU,因此語音業(yè)務的用戶單天線最大發(fā)射功率=25-10×lg10(16/2)+2dB,功控余量為18 dBm。
多功放合成增益:發(fā)射天線數為8,帶來9 dB的增益。
干擾儲備:滿碼道工作下得到的干擾儲備,上行2 dB,下行3 dB。在語音業(yè)務為主的情況下,系統(tǒng)是碼道受限,其他情況下系統(tǒng)可能是干擾受限。
快衰落儲備:不需要預留。TD-SCDMA系統(tǒng)不需要預留一定的功率對抗快衰落。
下面給出TD-SCDMA語音業(yè)務的上下行鏈路預算實例,見表1。
通過表1分析,在定向天線情況下,考慮建筑物穿透損耗后最大容許路徑損耗為121 dB。值得注意的是,導頻信道和TSO時隙的公共控制信道沒有智能天線的波束賦形增益。因此,在進行覆蓋規(guī)劃的時候,需要對導頻信道和TSO時隙的公共控制信道的鏈路預算進行核算。
2、容量規(guī)劃
TD-SCDMA是時分雙工系統(tǒng),采用聯(lián)合檢測能夠抑制多用戶干擾;智能天線的使用使得為保持相同的信號質量所需的用戶發(fā)射功率減;同時新增用戶帶來的干擾提升相對于WCDMA得到抑制。一般情況下,TD-SCDMA系統(tǒng)是碼道受限的系統(tǒng);在多小區(qū)情況下,語音業(yè)務可滿碼道工作,在實驗網測試中也證明了這一點。
以12.2 kbit/s語音業(yè)務為例,其擴頻因子為8,共有8個相應的擴頻碼,一個時隙最多支持8個語音業(yè)務用戶?紤]上下行對稱業(yè)務,單載頻的語音用戶可以達到23個(去掉控制信道占用的信道);三載頻的小區(qū)則可以達到71個用戶。
TD-SCDMA系統(tǒng)的容量規(guī)劃往往從碼道入手。在TD-SCDMA系統(tǒng)中,一個信道就是載波、時隙和擴頻碼的組合,也叫一個資源單位(Resource Unit)。一個信道占用的BRU個數是不一樣的,不同業(yè)務的擴頻因子不同,而其占用的BRU也不同。而一個載頻下所能提供的BRU的最大個數是固定的。
在BRU計算上,可以參照WCDMA容量規(guī)劃中采用的算法進行計算。表3給出不同業(yè)務占用的BRU資源。
3、室內覆蓋
TD-SCDMA工作的2 GHz頻段與2G網絡工作的800 MHz和900 MHz頻段相比,穿透能力和繞射能力都相對較差,加上TD-SCDMA系統(tǒng)智能天線的特點,其室內覆蓋規(guī)劃相對更為重要。TD-SCDMA室內覆蓋主要采用微基站、直放站以及干線放大器來解決。隨著TD-SCDMA基站系列化產品的發(fā)展,分布式基站的RRU(遠端射頻模塊)解決方案也將是TD-SCDMA室內覆蓋的重要解決方案。
另外,根據國外運營商的經驗,大量的數據業(yè)務出現在室內,而不同類型的室內場所對3G業(yè)務的要求是不一樣的,不同室內的上下行業(yè)務流量的比例也將不同。由于室內環(huán)境相對封閉,交叉時隙帶來的干擾較小且容易控制,這為不同室內規(guī)劃不同的業(yè)務時隙上下行比例創(chuàng)造了條件。
4、業(yè)務時隙比例規(guī)劃
3G時代更多的業(yè)務將以上下行不對稱的方式出現,因此無線網上下行數據流量的不對稱是網絡規(guī)劃必須要考慮的問題。TD-SCDMA可以對時隙結構進行調整以調節(jié)上下行流量的比例。
在具體調節(jié)時隙結構時,可以根據業(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:下行時隙數)的對稱時隙結構;當數據業(yè)務進一步發(fā)展時,可采用2:4或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據業(yè)務,實現數據和語音業(yè)務的最優(yōu)配置,如圖1~圖3所示。
在上下行時隙比例的設定上,同一小區(qū)的不同頻點間必須一致,這是由于多頻點共用同一功放造成的。不同小區(qū)的上下行時隙比例可以設為不同但是當不同小區(qū)上下行比例不一樣時,小區(qū)間會出現干擾。仿真顯示,這種干擾會使容量下降3%~5%。所以一般在網絡規(guī)劃的時候,相鄰小區(qū)的上下行時隙比例設為一致,一般建議全網設置一致,特殊情況下通過DCA算法和調整天線方位來解決。
5、HSDPA
對于TD-SCDMA系統(tǒng)設備,通過升級換代即可具有HSDPA功能。單載波最多使用5個下行時隙的全部資源,1.6 MHz帶寬上支持的理論峰值速率為2.8 Mbit/s(下行5個時隙),其頻率效率和FDD基本相當。
有關系統(tǒng)組網,同樣有兩種方案,一是HSDPA與TD-SCDMA共頻率直接建網;二是HSDPA與TD-SCDMA使用不同的頻率分層建網。兩種方案的優(yōu)缺點與WCDMA基本相同,但考慮TD-SCDMA每載波帶寬只有WCDMA帶寬的1/3,如果再考慮到上下行的因素,TD-SCDMA每載波帶寬只有WCDMA帶寬的1/6,其次TD-SCDMA采用軟件無線電架構,因此采用單載波用于HSDPA,TD-SCDMA增加一個載頻的成本要低于WCDMA。
與WCDMA的HSDPA配置有所不同的是,由于TD-SCDMA系統(tǒng)可以采用小區(qū)多頻點技術,可以將主載頻作為TD-SCDMA語音載頻,而將輔載頻作為TD-SCDMA的HSDPA載頻,兩者同在一個邏輯小區(qū)內,從而簡化網絡的規(guī)劃和設計。而多載波HSDPA可使一個UE同時接收來自多個載波的數據,從而達到更高的峰值速率(n-1)×3.3+2.8 Mbit/s。因此,TD-SCDMA系統(tǒng)采取多載波捆綁方式,資源配置比較靈活,后向兼容單載波,能夠更好地支持分組業(yè)務。
6、系統(tǒng)仿真
TD-SCDMA系統(tǒng)仿真不同于WCDMA系統(tǒng)仿真,涉及到的算法不同,設置的仿真參數不同,仿真的內容也不大一樣。
在仿真時需考慮到智能天線波束在系統(tǒng)設備基帶中實現算法的效果,以及對UE到達方向的估計精度,可能產生比較大的旁瓣,旁瓣的存在導致其他UE在接收的業(yè)務時隙帶來干擾。因此,在仿真中應考慮智能天線性能的不理想性。由于不同廠商的DCA算法不一,性能不大一樣,在仿真中要結合相應的廠商設備進行仿真。
要針對不同時隙、不同信道同時進行TD-SCDMA的仿真。一般采用靜態(tài)仿真的方法,考核多個指標進行網絡規(guī)劃。業(yè)務信道的仿真應給出每個時隙的仿真結果。
----《電信技術》