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2000年5月，在土耳其伊斯坦布爾舉行的WARC會議上，正式確立了FDD WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA為國際公認的第三代移動通信（3G）3大主流標準，從而進入3G的高速發(fā)展階段。目前，國內(nèi)3G市場的啟動已經(jīng)成為業(yè)界關注的焦點，由我國主導提出的3G標準——TD－SCDMA的商用化進程，更是吸引了眾多業(yè)內(nèi)人士的眼球。
為了推動TD-SCDMA技術標準在即將到來的3G商業(yè)化高潮中的廣泛應用，急需建立一個能夠與其他2個3G技術標準抗衡的完整的TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)鏈。TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)鏈應該包括上、中、下游3個部分,上游的基本內(nèi)容為技術標準的確立和基礎技術內(nèi)容的研究，中游的基本內(nèi)容為網(wǎng)絡及終端設備的研究開發(fā)和生產(chǎn)制造，下游的基本內(nèi)容為網(wǎng)絡的建設和業(yè)務的運營。經(jīng)過幾年的發(fā)展，TD-SCDMA在產(chǎn)業(yè)化方面取得了令人鼓舞的重大進展，從芯片、終端到網(wǎng)絡設備等各方面均達到了商用化的要求。網(wǎng)絡建設的各個環(huán)節(jié)已經(jīng)成為必須考慮的問題。2005年由信產(chǎn)部相關研究院負責的在全國范圍內(nèi)進行的外場測試表明，3G網(wǎng)絡設計規(guī)劃和優(yōu)化將作為未來3G的第一挑戰(zhàn)，網(wǎng)絡規(guī)劃、系統(tǒng)仿真和網(wǎng)絡優(yōu)化在3G的發(fā)展中具有十分重要的意義。
移動通信系統(tǒng)的基礎設施的成本非常巨大，尤其是無線接入網(wǎng)部分。3G網(wǎng)絡規(guī)劃要以競爭優(yōu)勢和效益為導向，其中成本是一個非常重要的要素。未來圍繞3G的競爭非常激烈，設法降低成本應該成為保持競爭優(yōu)勢的一個重要目標。TD-SCDMA成為國際標準的時間還不長，目前還沒有真正的商用網(wǎng)，任何規(guī)劃技術仍然是紙上談兵，把它從基本的技術原理上升為可以支持實際應用的實用技術還有待實踐檢驗。從無線接入的特點來看，TD-SCDMA的組網(wǎng)和規(guī)劃技術將在以下幾個方面發(fā)生重要改變。
1 傳播模型
在無線網(wǎng)絡規(guī)劃中，無線傳播損耗是一個非常關鍵的參數(shù)，它決定著規(guī)劃結(jié)果的正確性。由于實際應用中的無線傳播環(huán)境是非常復雜的，需要通過理論研究與實際測試的方法歸納出無線傳播損耗與頻率、距離、天線高度等參量的數(shù)學關系式，稱之為傳播模型。常用的傳播模型可分為3類：經(jīng)驗模型、半經(jīng)驗（或半確定性）模型、確定性模型。其中，經(jīng)驗模型是根據(jù)大量的測量結(jié)果統(tǒng)計分析后歸納導出的公式；確定性模型則是對具體現(xiàn)場環(huán)境直接應用電磁理論計算的方法得到的公式；半經(jīng)驗（或半確定性）模型是基于把確定性方法應用于一般的市區(qū)或室內(nèi)環(huán)境中導出的公式。鑒于無線網(wǎng)絡規(guī)劃的復雜性，目前，仍然只能使用經(jīng)驗或半經(jīng)驗模型。
然而，經(jīng)驗模型和半經(jīng)驗模型通常具有預測誤差大、適應性差的缺點。為了提高預測的準確性，通常采用分段傳播模型和進行傳播模型的校準的方法來減小預測的誤差。
1） 分段傳播模型
對于不同的傳播距離，電磁波在空中傳播的特性也是不同的。企圖用單一的傳播模型進行大范圍的預測將會造成很大的誤差。為此，對不同的傳播距離應調(diào)整不同的模型系數(shù)或采用不同的模型，這對于WCDMA和cdma 2000來說尤其重要。因為FDD模式的CDMA系統(tǒng)是一個自干擾系統(tǒng)，網(wǎng)絡的覆蓋、容量和服務質(zhì)量主要受系統(tǒng)內(nèi)的干擾限制。一個用戶受到的干擾可以來自距離幾百米到幾公里不等的基站。為了對干擾進行準確的預測，必須對8～10 km以內(nèi)的傳播損耗進行準確預測，因此必須采用分段模型。
對于TD-SCDMA系統(tǒng)來說，它的時分特性和智能天線帶來的空分特性，使得干擾源與有用信號在時間上或空間上錯開。干擾在TD-SCDMA系統(tǒng)中顯得并不太重要，更重要的是對有用信號的預測。而有用信號通常來自距離很近的宿主基站，因此，在TD-SCDMA系統(tǒng)中，短距傳播模型對規(guī)劃結(jié)果的正確性影響將更為重要。
2） 傳播模型的校準
傳播模型的校準是提高預測準確度的另一個重要手段。由于每個地方的傳播環(huán)境是不一樣的，需要對傳播模型進行本地校準，然后再進行無線傳播損耗的預測。然而，在實際工程中，每對一個地區(qū)進行規(guī)劃，就進行大量的CW測試是不可行的。這樣不僅使規(guī)劃成本提高了很多，而且耽誤了工程進度。為了減少校準的工作量，在工程中，常常在某些地方進行校準，得到1～2個傳播模型，然后應用于幾乎所有的地區(qū)和基站。這樣的規(guī)劃模式仍然給規(guī)劃帶來了很大的誤差。
一般來說，模型的準確性和適用范圍是一對矛盾，模型越準確，其適用范圍就越小�？梢赃x取若干典型區(qū)域進行校準，得到一系列適用于這些區(qū)域的傳播模型。這些傳播模型對于各自的典型區(qū)域來說，是比較準確的。但因為準確度提高了，其適用范圍就變小了。如果應用的傳播環(huán)境不匹配，就會帶來很大的誤差。因此，在實際使用時，應該以小區(qū)為單位，通過數(shù)字電子地圖，依據(jù)小區(qū)的傳播環(huán)境選擇相匹配的傳播模型，從而提高預測的準確度。
2 業(yè)務模型
第一代和第二代移動通信系統(tǒng)是為話音業(yè)務設計的，而3G系統(tǒng)則是為多媒體通信而設計的，通過該系統(tǒng)提供的高質(zhì)量圖像和視頻，使人與人之間的通信能力進一步增強。目前TD-SCDMA所支持的最高傳輸速率為384 kit/s，3GPP在R5引入了HSDPA技術，單載波的峰值速率可以達到2.8 Mbit/s。這樣高的傳輸速率使得業(yè)務的接入能力大大增強了，支持更為廣泛的業(yè)務類型，包括各種視頻和音頻業(yè)務。因此，業(yè)務模型的預測將是3G網(wǎng)絡規(guī)劃的一個重點和難點。
眾所周知，TD-SCDMA系統(tǒng)的一個很大特點是它的時分雙工模式。它的優(yōu)點是可以為上下行時隙分配不同的比例，從而更好地支持不對稱業(yè)務。這個優(yōu)點使得TD-SCDMA更適合承載非對稱的數(shù)據(jù)業(yè)務。然而，如果組網(wǎng)和規(guī)劃不合理，這一優(yōu)點非但不能夠得到體現(xiàn)，相反還可能出現(xiàn)反作用。
首先，上下行時隙比例的規(guī)劃必須建立在一個準確的業(yè)務模型的基礎上。這在現(xiàn)階段仍然很困難。由于經(jīng)濟水平和技術水平的制約，用戶還不習慣于利用無線接入的方式上網(wǎng)，目前還沒有現(xiàn)成的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡可供統(tǒng)計分析，許多無線數(shù)據(jù)業(yè)務模型是參考互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)模型而建立的。這樣，很難得到準確的無線數(shù)據(jù)業(yè)務模型。隨著經(jīng)濟水平的提高和TD-SCDMA商用網(wǎng)的建立，用戶的行為習慣可能會發(fā)生改變。我們應該對無線數(shù)據(jù)業(yè)務始終進行跟蹤分析，及時修正時隙比例規(guī)劃。
其次，目前的時隙比例規(guī)劃大多依據(jù)上下行的業(yè)務流量來制定。僅僅這樣是不夠的，必須考慮業(yè)務的優(yōu)先級。如一個話音業(yè)務的流量為12.2 kbit/s，一個視頻點播業(yè)務的流量為幾十或幾百kbit/s。話音業(yè)務是上下行對稱的，而視頻點播業(yè)務則是以下行業(yè)務為主的。如果完全按照流量進行規(guī)劃，則視頻點播業(yè)務的大流量會導致時隙比例規(guī)劃的不平衡，從而使許多話音業(yè)務沒有足夠的信道資源。由于話音業(yè)務的容量必須首先保證，建議在建網(wǎng)初期先采用對稱的時隙比例，同時跟蹤業(yè)務流量變化，逐步調(diào)整上下行時隙。
另外，在依據(jù)業(yè)務模型制定時隙方案時，要同時考慮系統(tǒng)的干擾。數(shù)據(jù)業(yè)務在地理上分布的不均勻性容易使我們傾向于不同的小區(qū)采用不同的時隙方案。但是，相鄰小區(qū)的上下行時隙不一致會產(chǎn)生干擾，而如果所有小區(qū)都采用統(tǒng)一的時隙方案則會犧牲容量。相應的也有一些方法來解決這個問題，比如犧牲某些邊緣小區(qū)的交叉時隙。這些方法有待在應用中驗證。
3 干擾分析
基于CDMA的系統(tǒng)有一個典型的特征，就是網(wǎng)絡容量和服務質(zhì)量由干擾水平?jīng)Q定。在已經(jīng)得到廣泛應用的cdma2000 1x網(wǎng)絡中，常�？梢钥吹竭@樣的現(xiàn)象：某些區(qū)域的無線信號電平值比較高，掉話仍有可能發(fā)生；而某些地區(qū)的電平值比較低，通話質(zhì)量卻很好�？梢姡a分多址的無線網(wǎng)絡的服務質(zhì)量主要取決于干擾水平。無線網(wǎng)絡規(guī)劃的重要任務就是預測網(wǎng)絡的干擾，并盡可能控制干擾，使網(wǎng)絡的性能得到充分發(fā)揮。
TD-SCDMA系統(tǒng)由于具有時分和空分的特點，在干擾方面與其他2種3G系統(tǒng)（WCDMA和cdma2000）并不完全相同。在TDD模式下，通過空分（智能天線的波束賦形）和時分（在不同的時隙分配信道）方式，可以使系統(tǒng)的自干擾非常輕，系統(tǒng)容量不再受限于干擾，而是主要受限于碼字。另外，對于FDD系統(tǒng)來說，當用戶數(shù)增加時，干擾加大，小區(qū)半徑收縮，小區(qū)邊緣的用戶可能處于覆蓋盲區(qū)或弱區(qū)，小區(qū)呼吸現(xiàn)象非常明顯。在TDD模式下，新增的用戶通過智能天線賦形和發(fā)射時隙的分隔，減輕對已激活用戶的干擾，小區(qū)呼吸作用不明顯。這樣，TD-SCDMA的小區(qū)覆蓋范圍比較穩(wěn)定，切換區(qū)域不易受系統(tǒng)負荷影響。因此，在TD-SCDMA的網(wǎng)絡規(guī)劃中，干擾比較容易估計，可以認為接近于0，只在某些特殊情況下需要考慮。
4 擾碼規(guī)劃
依據(jù)協(xié)議規(guī)定，cdma2000的導頻相位共有512個，相鄰2個導頻相位相差64 chip。WCDMA有8 192個擾碼，分為512個集合，每個集合包含1個主擾碼和15個輔擾碼�？梢钥吹剑琧dma2000和WCDMA的擾碼資源是比較豐富的。另外，cdma2000和WCDMA的導頻/擾碼之間具有比較好的相關性，需要產(chǎn)生很大的位移才會發(fā)生混淆。而產(chǎn)生足夠大的位移需要信號在空中傳播很長的距離，這時，信號的電平通常已經(jīng)弱到不足以產(chǎn)生混淆。因此，cdma2000和WCDMA的導頻/擾碼規(guī)劃是相對比較容易的。
TD-SCDMA系統(tǒng)共有128個長16 chip的基本擾碼序列，這128個基本擾碼按編號順序分為32個組，每組4個，每個基本擾碼用于下行UE區(qū)分不同的小區(qū)。TD-SCDMA的擾碼是PN碼，具有很好的相關性。但是由于碼序列比較短，當碼經(jīng)過位移后，碼之間的相關性會隨之不同。實驗可得，擾碼移位后，碼字之間的相關性會發(fā)生變化，并且不同的碼，其變化的程度也不同。
可以看到，TD-SCDMA系統(tǒng)中的擾碼具有擾碼資源少、碼長度短、經(jīng)過位移后碼之間的互相關性變差等特點。這些特點在很大程度上增加了系統(tǒng)擾碼分配的難度。在規(guī)劃時，應該考慮位移導致相關性能惡化的影響，在鄰近的小區(qū)中應該盡量選用相關性比較好的擾碼，并且應為新小區(qū)預留一定的擾碼。
5 規(guī)劃工具
目前，在規(guī)劃工具市場上，還沒有出現(xiàn)公認的比較成熟的TD-SCDMA規(guī)劃工具。而對于TD-SCDMA這樣一個技術性很強的通信系統(tǒng)，沒有一個好的計算機軟件來輔助設計是無法做好的。與WCDMA和cdma2000相比，TD-SCDMA的規(guī)劃軟件工具的開發(fā)和選擇要更困難。
首先，規(guī)劃工具必須貫穿整個規(guī)劃設計過程的始終。在前期準備階段，規(guī)劃工具提供傳播模型校正、業(yè)務預測等功能；在預規(guī)劃階段，提供鏈路預算和容量估算等功能；在詳細規(guī)劃階段，提供仿真分析等功能。另外，TD-SCDMA規(guī)劃工具還要提供上下行時隙規(guī)劃和擾碼規(guī)劃等功能。
其次，規(guī)劃工具必須適應大計算量的要求。在現(xiàn)實的網(wǎng)絡中，基站和模擬用戶的數(shù)目是非常大的，這使得仿真分析的計算量很大，同時，輸出高精度分析圖也使得規(guī)劃軟件必須面對海量計算的要求。另外，TD-SCDMA的智能天線賦形和分時隙規(guī)劃，也給規(guī)劃軟件的計算帶來了非常大的負擔。龐大的計算量對TD-SCDMA規(guī)劃工具的開發(fā)是一個巨大的挑戰(zhàn)。
天線模型的建立也是TD-SCDMA規(guī)劃工具的一個難點。傳統(tǒng)的天線只需給出360°的水平增益和垂直增益，即可近似算出空間任意一點的增益。天線模型比較簡單，不同廠家的天線只要給出水平增益圖和垂直增益圖即可為其建立天線模型。而智能天線是一種自適應的天線，其空間的增益與用戶的具體位置、天線的自適應調(diào)整算法等有關，是一個動態(tài)模型。不同廠家的實現(xiàn)方法可能會不一樣，規(guī)劃軟件應該建立一個智能天線的備品庫和算法庫。當一種新的智能天線生產(chǎn)出來時，還必須能以某種手段錄入到規(guī)劃軟件中。
關于業(yè)務模型，根據(jù)QoS要求和數(shù)據(jù)流特征，目前標準里建議分為4類，即會話類、瀏覽類、流類和后臺類。TD-SCDMA的一個優(yōu)勢在于對數(shù)據(jù)業(yè)務的支持非常靈活。隨著應用的深入，新興的業(yè)務會不斷涌現(xiàn)。規(guī)劃工具除了支持目前劃分的4類業(yè)務模型外，對業(yè)務建模還應提出如下要求：
a） 良好的擴展性，使用戶在無需修改代碼的基礎上簡單快捷地加入新的業(yè)務模型；
b） 靈活的配置性，提供方便的修改和定制新的業(yè)務模型的途徑；
c） 準確地反映具體業(yè)務的特征，要求對每個具體業(yè)務都能夠定義與實際情況符合的該業(yè)務的QoS和GoS需求及具體業(yè)務特征。
另外，對規(guī)劃軟件的另一個重要要求是要有友好的操作界面。規(guī)劃軟件的使用貫穿整個規(guī)劃過程，使用者眾多，水平不等，友好的操作界面是規(guī)劃軟件得以推廣的重要條件。目前，開發(fā)規(guī)劃軟件的廠家比較多，不同規(guī)劃軟件的使用方法也不一樣。規(guī)劃是一個復雜的過程，規(guī)劃軟件的操作流程通常也比較復雜，沒有友好的操作界面和操作規(guī)范，很容易導致軟件操作不當，從而產(chǎn)生不正確的規(guī)劃結(jié)果。
----《郵電設計技術》
