TD-SCDMA技術(shù)對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的影響

　　【摘要】文章通過分析TD-SCDMA系統(tǒng)中與無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)，討論了TD-SCDMA系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量規(guī)劃及同頻、異頻組網(wǎng)需要研究的問題。通過合理的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，可以有效地保障快速穩(wěn)定的無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。隨著預(yù)商用實(shí)驗(yàn)網(wǎng)的建設(shè)和技術(shù)的不斷進(jìn)步，TD-SCDMA系統(tǒng)能夠更好地立足于未來3G市場(chǎng)。

　　1 引言

　　TD-SCDMA作為目前我國(guó)可能采用的3G標(biāo)準(zhǔn)中唯一的TDD雙工方式標(biāo)準(zhǔn)，上下行使用同樣的載頻無需成對(duì)頻段，容易獲得頻率資源，其目標(biāo)是要建立一個(gè)具有高頻譜效率和高經(jīng)濟(jì)效益的先進(jìn)移動(dòng)通信系統(tǒng)。因此，TD-SCDMA綜合了FDMA、TDMA、CDMA和TDD模式下的智能天線、聯(lián)合檢測(cè)、動(dòng)態(tài)信道分配等先進(jìn)技術(shù)，期望提供業(yè)務(wù)和無線資源的最佳適配，提高頻率效率0。

　　然而，TD-SCDMA系統(tǒng)融合了以上多種技術(shù)的主要原因在于從最大程度上減少TDD系統(tǒng)本身帶來的系統(tǒng)內(nèi)部干擾(在無線網(wǎng)側(cè)包括基站與基站間，基站與用戶間，用戶與用戶間，用戶與基站間的干擾)，采用上述多種先進(jìn)算法的結(jié)果造成TD-SCDMA系統(tǒng)中基站處理算法比較復(fù)雜，因此目前系統(tǒng)商用化進(jìn)程不足，技術(shù)上還需要進(jìn)一步的完善。

　　根據(jù)目前TD-SCDMA實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試結(jié)果，2006年春節(jié)前夕，信息產(chǎn)業(yè)部正式將TD-SCDMA列為我國(guó)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這意味著這一標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)方案已經(jīng)成熟，同時(shí)，業(yè)界傳聞已久的3G預(yù)商用也有望于春節(jié)后開始搭建，可以看出，從國(guó)家層面，政府已經(jīng)堅(jiān)定了支持TD-SCDMA的決心錯(cuò)誤！未找到引用源。。

　　為了保證TD-SCDMA獨(dú)立組網(wǎng)時(shí)無線網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)健性，需要根據(jù)TD-SCDMA技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，針對(duì)其技術(shù)本身的關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)分析無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中必須考慮的問題。本文通過對(duì)TD-SCDMA系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行的分析，研究了無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量和頻率資源等因素的相關(guān)性。

　　2 TD-SCDMA關(guān)鍵技術(shù)分析

　　2.1智能天線與聯(lián)合檢測(cè)

　　(1)智能天線優(yōu)缺點(diǎn)分析

　　由于TD-SCDMA系統(tǒng)采用TDD雙工方式，上、下行鏈路使用相同頻率傳輸信號(hào)，且間隔時(shí)間短，因此上下行鏈路無線傳播環(huán)境差異不大，可以有效的使用智能天線技術(shù)。

　　智能天線基本思想是，天線以多個(gè)高增益窄波束動(dòng)態(tài)地跟蹤多個(gè)期望用戶，在接收模式下，來自窄波束之外的信號(hào)被抑制，在發(fā)射模式下，能使期望用戶接收的信號(hào)功率最大，同時(shí)使窄波束照射范圍以外的非期望用戶受到的干擾最小；智能天線是利用用戶空間位置的不同來區(qū)分不同用戶，在相同時(shí)隙、相同頻率或相同地址碼的情況下，仍然可以根據(jù)信號(hào)不同的空間傳播路徑而區(qū)分。

　　因此智能天線的主要優(yōu)點(diǎn)在于從空間上抑止干擾和噪聲，在鏈路預(yù)算上帶來了賦型增益，改善系統(tǒng)覆蓋、容量等各方面的效果。

　　但是智能天線的主要缺點(diǎn)在于兩個(gè)方面：

　　◆由于一個(gè)碼片時(shí)間外多徑時(shí)延引起的干擾：當(dāng)不同多徑時(shí)延信號(hào)進(jìn)入主波束波瓣范圍內(nèi)，且功率相當(dāng)時(shí)，多徑信號(hào)將是強(qiáng)干擾，智能天線技術(shù)無法克服。

　　◆用戶高速移動(dòng)時(shí)，在時(shí)速為100km/h時(shí)，多普勒頻移接近200Hz，移動(dòng)信道相干時(shí)間為5ms左右，和一個(gè)TD-SCDMA子幀持續(xù)時(shí)間相同。因此，當(dāng)移動(dòng)速度進(jìn)一步增加時(shí)，由于移動(dòng)信道的時(shí)變性增強(qiáng)，智能天線上下行波束轉(zhuǎn)換時(shí)，由于用戶快速移動(dòng)造成的波達(dá)角估計(jì)誤差會(huì)影響智能天線的算法性能。

　　(2)聯(lián)合檢測(cè)算法優(yōu)缺點(diǎn)分析

　　由于TD-SCDMA擴(kuò)頻增益較小，為了進(jìn)一步解決智能天線主波束內(nèi)多用戶干擾問題及不能克服多徑時(shí)延干擾的問題，TD-SCDMA引入了聯(lián)合檢測(cè)算法。

　　聯(lián)合檢測(cè)算法的核心是利用智能天線空域?yàn)V波的結(jié)果以及小區(qū)內(nèi)用戶的已知信息、信號(hào)估計(jì)的結(jié)果對(duì)小區(qū)內(nèi)所有用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，得到多個(gè)用戶數(shù)據(jù)信息，從而提取有用用戶信息，并利用所有用戶的信道化碼和信道信息，消除符號(hào)間干擾(ISI)和用戶間多址干擾(MAI)，從而達(dá)到提高用戶信號(hào)質(zhì)量的目的。因此，從降低干擾的角度來看，聯(lián)合檢測(cè)具有提高系統(tǒng)容量、覆蓋范圍，減小呼吸效應(yīng)、遠(yuǎn)近效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。

　　從理論上說，聯(lián)合檢測(cè)算法能夠有效的消除符號(hào)間干擾和用戶間干擾，但是，聯(lián)合檢測(cè)的最大缺點(diǎn)在于其運(yùn)算量較大，隨著用戶數(shù)目的增加，系統(tǒng)處理能力需要指數(shù)級(jí)提高，因此，目前聯(lián)合檢測(cè)僅僅支持本小區(qū)內(nèi)的多用戶檢測(cè)，對(duì)鄰小區(qū)的同頻干擾無法克服。

　　(3)同頻干擾對(duì)系統(tǒng)性能的影響

　　通過以上分析可以發(fā)現(xiàn)，只有同時(shí)利用智能天線和聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)，才能夠有效的克服多徑干擾和多用戶干擾的問題。

　　但是，由于聯(lián)合檢測(cè)算法復(fù)雜度較高，目前聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)不能支持鄰小區(qū)多用戶檢測(cè)，難以克服同頻鄰小區(qū)的干擾。

　　在一般城區(qū)中，出現(xiàn)同頻小區(qū)重疊覆蓋是比較普遍的情況，當(dāng)同頻鄰小區(qū)干擾信號(hào)進(jìn)入智能天線波束主瓣寬度內(nèi)時(shí)，干擾不能消除；極端情況下，當(dāng)兩小區(qū)智能天線波束同時(shí)指向切換區(qū)域內(nèi)用戶時(shí)，干擾程度較高，容易引起掉話和切換失敗。

　　因此，隨著同頻鄰小區(qū)干擾的增加，智能天線＋聯(lián)合檢測(cè)接收機(jī)性能不斷下降，同頻干擾的程度將直接影響網(wǎng)絡(luò)性能。在進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，需要考慮采用有效的方式減少同頻干擾對(duì)系統(tǒng)造成的影響。

　　2.2 可變切換點(diǎn)分配

　　TD-SCDMA采用了可變切換點(diǎn)技術(shù)，能夠更好的對(duì)非對(duì)稱業(yè)務(wù)進(jìn)行適配，提高頻譜利用率。

　　由于全網(wǎng)初期肯定是以語音業(yè)務(wù)為主，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)比例很小，對(duì)語音業(yè)務(wù)來說，需要的是上下行對(duì)稱切換點(diǎn)分配，因此，全網(wǎng)主要是以上下行時(shí)隙為3:3的對(duì)稱切換點(diǎn)分配方式進(jìn)行組網(wǎng)。

　　隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，出現(xiàn)了某些數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求量較大的地區(qū)，此時(shí)如果要在該區(qū)域進(jìn)行非對(duì)稱切換點(diǎn)分配方式組網(wǎng)，需要考慮以下問題：

　　(1)語音信道數(shù)目由此減少，如果語音信道不足，只有通過增加載頻方式進(jìn)行擴(kuò)容，在該區(qū)域內(nèi)需要詳細(xì)規(guī)劃能夠支持的語音載扇數(shù)目。

　　(2)非對(duì)稱和對(duì)稱兩種小區(qū)的切換區(qū)域需要詳細(xì)規(guī)劃，避免上下行業(yè)務(wù)互相干擾的情況。

　　(3)為了有效的進(jìn)行非對(duì)稱切換點(diǎn)分配方式組網(wǎng)，應(yīng)考慮使用單獨(dú)載頻專門支持該方式組網(wǎng)。然而，對(duì)同小區(qū)內(nèi)多載頻組網(wǎng)情況，由于目前同一基站的不同載頻之間只能采用相同時(shí)隙結(jié)構(gòu)配置，因此，采用單獨(dú)載頻支持非對(duì)稱分配方式需要考慮采用不同的天饋系統(tǒng)。

　　2.3 動(dòng)態(tài)信道分配

　　TD-SCDMA系統(tǒng)采用了動(dòng)態(tài)信道分配(DCA)技術(shù)，在終端接入和鏈路持續(xù)期間，根據(jù)小區(qū)之間和本小區(qū)內(nèi)的干擾情況，進(jìn)行信道的分配和調(diào)整，可以有效分配空、時(shí)、頻、碼分信道資源。從DCA的技術(shù)特點(diǎn)來看，DCA的實(shí)現(xiàn)需要根據(jù)干擾情況，利用剩余的信道資源進(jìn)行信道分配，因此DCA技術(shù)可以看作TD-SCDMA系統(tǒng)的抗干擾措施。

　　在實(shí)際通信網(wǎng)絡(luò)中，如果出現(xiàn)信道資源不足情況，DCA將不能有效發(fā)揮作用，因此需要在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)根據(jù)廠商設(shè)備情況，綜合考慮系統(tǒng)容量與DCA之間的關(guān)系。

　　3 TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的問題

　　通過對(duì)TD-SCDMA系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的分析，需要根據(jù)其技術(shù)特點(diǎn)研究無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中必須考慮的問題。

　　3.1 覆蓋規(guī)劃

　　與WCDMA技術(shù)相比，由于TD-SCDMA的碼片速率比WCDMA低，所以其擴(kuò)頻增益較低，但TD-SCDMA通過引入智能天線和聯(lián)合檢測(cè)帶來了賦形增益和干擾抑制，理論上可以認(rèn)為其覆蓋不會(huì)象WCDMA那樣受負(fù)荷影響明顯。根據(jù)目前實(shí)驗(yàn)網(wǎng)的測(cè)試結(jié)果，TD-SCDMA的覆蓋和WCDMA是基本一致的。

　　但是，在覆蓋規(guī)劃中，還需要考慮下述問題：

　　(1)智能天線賦型增益的取值需要進(jìn)一步通過商用實(shí)驗(yàn)網(wǎng)的驗(yàn)證；

　　(2)由于對(duì)不同業(yè)務(wù)需要的信噪比Eb/No要求不同，不同廠商實(shí)現(xiàn)參數(shù)也利用需要商用實(shí)驗(yàn)網(wǎng)的結(jié)果。

　　因此，對(duì)TD-SCDMA的網(wǎng)絡(luò)覆蓋目前可以參考WCDMA覆蓋的結(jié)果，并進(jìn)一步根據(jù)未來商用實(shí)驗(yàn)網(wǎng)的測(cè)試結(jié)果確定不同區(qū)域類型下系統(tǒng)的覆蓋范圍。

　　3.2 容量規(guī)劃

　　TD-SCDMA系統(tǒng)容量規(guī)劃需要結(jié)合關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，不同速率業(yè)務(wù)的承載是通過資源單元(RU)來計(jì)算的，一個(gè)時(shí)隙中一個(gè)擴(kuò)頻因子為16的碼道為一個(gè)RU，根據(jù)協(xié)議典型速率承載的實(shí)現(xiàn)配置，對(duì)于語音12.2kbps業(yè)務(wù)單向需要占用的資源單元數(shù)量為2，對(duì)于其它業(yè)務(wù)64kb/s、144kb/s、384kb/s、2Mb/s占用的資源單元數(shù)量分別為8、16、40、80，而一個(gè)5ms子幀TS1：TS6六個(gè)時(shí)隙上下行總共可以提供96個(gè)資源單元RU。

　　由于TD-SCDMA引入智能天線和聯(lián)合檢測(cè)后基本上是碼資源受限，因此在對(duì)TD-SCDMA容量規(guī)劃過程中的主要問題在于需要根據(jù)不同的時(shí)隙配置可提供的上下行資源單元數(shù)量進(jìn)行系統(tǒng)可以提供的容量的計(jì)算。其中，需要根據(jù)3G業(yè)務(wù)模型的情況，進(jìn)行不同業(yè)務(wù)對(duì)資源單元RU的需求比例的折算，并通過對(duì)不同區(qū)域中需求業(yè)務(wù)量的情況分析，最后進(jìn)行該區(qū)域中基站所需容量能力計(jì)算。

　　3.3 同頻及異頻組網(wǎng)規(guī)劃

　　通過對(duì)TD-SCDMA系統(tǒng)中同頻干擾對(duì)系統(tǒng)性能的影響可以看出，目前系統(tǒng)組網(wǎng)的最大問題在于相鄰小區(qū)間的同頻干擾，為了減少同頻干擾的影響，需要對(duì)組網(wǎng)策略中存在問題進(jìn)行分析。

　　(1)同頻組網(wǎng)

　　如果全網(wǎng)采用同頻組網(wǎng)，同頻干擾將是嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能的因素。從系統(tǒng)容量的角度考慮，如果對(duì)每時(shí)隙都進(jìn)行滿碼道(最大碼道數(shù)=8)規(guī)劃，可以在容量上最大程度滿足系統(tǒng)的需求。但是，由于目前在技術(shù)上還不能實(shí)現(xiàn)鄰小區(qū)聯(lián)合檢測(cè)，如果在兩相鄰?fù)�頻小區(qū)間存在大量用戶，兩相鄰小區(qū)智能天線波束方向都指向同一區(qū)域，此時(shí)會(huì)引起嚴(yán)重鄰小區(qū)干擾，聯(lián)合檢測(cè)算法不能解決同頻干擾問題，DCA算法也沒有可以利用的信道資源進(jìn)行信道分配，造成系統(tǒng)性能惡化。

　　為了減少同頻干擾的影響，一個(gè)有效的解決方案就是在系統(tǒng)容量規(guī)劃時(shí)考慮一定的裕量，對(duì)每時(shí)隙不進(jìn)行滿碼道規(guī)劃(如最大碼道數(shù)=6)，雖然該方案減少了基站的單載扇容量，但是可以通過增加載頻的方式滿足系統(tǒng)容量要求，同時(shí)由于存在預(yù)留信道資源，可以有效的利用DCA的優(yōu)點(diǎn)，在一定程度上緩解同頻干擾對(duì)系統(tǒng)性能造成的影響。該方案是以損失部分容量為代價(jià)得到系統(tǒng)性能的改善，規(guī)劃中的裕量的取定數(shù)目和系統(tǒng)同頻干擾程度有關(guān)。因此，同頻干擾在同頻組網(wǎng)中對(duì)系統(tǒng)容量的影響還需要通過商用實(shí)驗(yàn)網(wǎng)的測(cè)試結(jié)果進(jìn)一步分析，并確定合理的同頻組網(wǎng)方案。

　　(2)異頻組網(wǎng)

　　如果考慮同頻組網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)較大，可以采用更加保守的異頻組網(wǎng)方案。采用異頻組網(wǎng)可以有效的減少鄰小區(qū)同頻干擾的影響，并進(jìn)行滿碼道系統(tǒng)容量規(guī)劃。

　　進(jìn)行異頻組網(wǎng)時(shí)，需要根據(jù)可以利用的系統(tǒng)頻率資源，研究一種適應(yīng)現(xiàn)狀的頻率復(fù)用方案，既能滿足不同業(yè)務(wù)需要的載干比要求，也能夠保證有效的利用現(xiàn)有頻率資源。因此，需要重點(diǎn)研究核心頻段的15MHz內(nèi)的9個(gè)頻點(diǎn)上的頻率規(guī)劃方案。采用異頻組網(wǎng)，雖然能夠有效的降低同頻鄰小區(qū)干擾的影響，但是頻譜利用率卻低于同頻組網(wǎng)，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展初期，用戶較少，異頻組網(wǎng)可以滿足系統(tǒng)需要，隨著網(wǎng)絡(luò)用戶增加，系統(tǒng)容量需求提高，核心頻段的9個(gè)頻點(diǎn)很有可能不能滿足未來容量的需求，因此網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容時(shí)一方面利用可擴(kuò)展頻段的頻率資源進(jìn)行異頻組網(wǎng)，同時(shí)開始考慮異頻組網(wǎng)向同頻組網(wǎng)發(fā)展的方案。在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展遠(yuǎn)期，異頻組網(wǎng)應(yīng)通過合理的方式過渡到同頻組網(wǎng)。

　　(3)小結(jié)

　　從頻譜利用率的角度來看，同頻組網(wǎng)是最優(yōu)的方案，同頻組網(wǎng)是TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的最終目標(biāo)，但是由于TD-SCDMA系統(tǒng)難以解決鄰小區(qū)同頻干擾問題，同頻組網(wǎng)需要損失一定的容量換取性能的改善；異頻組網(wǎng)能夠有效減少鄰小區(qū)同頻干擾的影響，改善系統(tǒng)性能，但是由于頻譜利用率較低，需要更多的頻率資源，可以滿足網(wǎng)絡(luò)初期發(fā)展的需要，隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，異頻組網(wǎng)逐步發(fā)展到同頻組網(wǎng)。未來采用何種組網(wǎng)方案，還需要利用預(yù)商用網(wǎng)的測(cè)試結(jié)果指導(dǎo)方案選擇。

　　4 結(jié)束語

　　通過對(duì)TD-SCDMA系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的分析，本文討論了這些關(guān)鍵技術(shù)對(duì)TD-SCDMA系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的影響，在下一步的研究中，還將詳細(xì)闡述TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的細(xì)節(jié)。

　　雖然目前TD-SCDMA系統(tǒng)商用化進(jìn)程不足，但是隨著TD-SCDMA預(yù)商用網(wǎng)的建設(shè)和對(duì)系統(tǒng)的詳細(xì)測(cè)試，可以進(jìn)一步調(diào)整和解決技術(shù)上的問題。同時(shí)，通過合理的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，可以有效的規(guī)避無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)，隨著TD-SCDMA技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，相信TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)能夠在未來中國(guó)3G市場(chǎng)上獲得蓬勃發(fā)展，增強(qiáng)國(guó)人自主開發(fā)高科技產(chǎn)業(yè)的信心。

　　參考文獻(xiàn)

　　【1】謝顯中，TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)與實(shí)現(xiàn). 北京：電子工業(yè)出版社，2004 ★

　　【作者簡(jiǎn)介】

　　宋立軍：2005年畢業(yè)于電子科技科學(xué)通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，獲博士學(xué)位，現(xiàn)為四川通信科研規(guī)劃設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司無線咨詢?cè)O(shè)計(jì)部技術(shù)主管，目前從事移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和研究工作。

　　王 卓：2005年畢業(yè)于電子科技科學(xué)通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)為四川通信科研規(guī)劃設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司無線咨詢?cè)O(shè)計(jì)部二級(jí)咨詢師，目前從事移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和研究工作。

　　余順勇：2004年畢業(yè)于北京郵電大學(xué)通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)為四川通信科研規(guī)劃設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司無線咨詢?cè)O(shè)計(jì)部一級(jí)咨詢師，目前從事移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和研究工作。

　　毛定軍：2004年畢業(yè)于北京郵電大學(xué)，獲碩士學(xué)位�，F(xiàn)就職于四川通信科研規(guī)劃設(shè)計(jì)公司技術(shù)管理部，任技術(shù)管理，主要從事無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃工作及大型項(xiàng)目管理。

　　凌宗義：1985年畢業(yè)于北京郵電大學(xué)，現(xiàn)為四川通信科研規(guī)劃設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究部高級(jí)工程師，目前從事電信通信網(wǎng)絡(luò)的總體規(guī)劃和研究工作。