TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)

目前,TD-SCDMA陣營的各相關(guān)企業(yè)正與運(yùn)營商、各大通信設(shè)計(jì)院積極合作,開展網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化方面的研究。相關(guān)的規(guī)劃和優(yōu)化軟件設(shè)備廠商也已將TD-SCDMA納入其產(chǎn)品計(jì)劃。
TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與其他無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃一樣,同樣需考慮多種因素,網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程基本一致;但由于其特殊的技術(shù)特點(diǎn),其無線網(wǎng)規(guī)劃又有不同的內(nèi)容和特點(diǎn)。
1、覆蓋規(guī)劃
在TD-SCDMA系統(tǒng)中,由于其獨(dú)特的時(shí)隙結(jié)構(gòu)和聯(lián)合檢測技術(shù)有效地抑制了多用戶干擾,因此呼吸效應(yīng)明顯減;覆蓋區(qū)域的穩(wěn)定使切換區(qū)域相對(duì)穩(wěn)定,因而覆蓋規(guī)劃相對(duì)簡單;業(yè)務(wù)信道和公共信道分開,多業(yè)務(wù)基本實(shí)現(xiàn)均衡覆蓋,從而大大簡化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)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(shí)隙轉(zhuǎn)換保護(hù)長度對(duì)覆蓋的限制;二是TD-SCDMA系統(tǒng)的鏈路預(yù)算。
TD-SCDMA在下行導(dǎo)頻時(shí)隙和上行導(dǎo)頻時(shí)隙之間有96個(gè)碼片寬的保護(hù)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(gè)上行時(shí)隙,TD-SCDMA基站理論上的覆蓋距離可進(jìn)一步擴(kuò)大。
在計(jì)算覆蓋時(shí)需通過上下行鏈路預(yù)算最大允許的路徑損耗,在上下行鏈路預(yù)算中需考慮相關(guān)因素和參數(shù)的設(shè)置,舉例如下:
在移動(dòng)終端最大發(fā)射功率24 dBm、天線增益為0的情況下,對(duì)于語音業(yè)務(wù),人體損耗為3 dB;對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),最大發(fā)射功率為24 dBm,人體損耗為0;窘邮諜C(jī)的噪聲系數(shù)為5 dB,終端的噪聲系數(shù)為7 dB。
對(duì)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(duì)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(shí)現(xiàn)值為9 dB,在實(shí)際環(huán)境下一般最大惡化到7 dB,在鏈路預(yù)算中我們一般采用8 dB。
對(duì)數(shù)正態(tài)衰落余量在陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)方差1O dB下,取11.5 dB。
Eb/No:對(duì)于12.2 kbit/s的語音業(yè)務(wù),要求7.5 dB;對(duì)于64 kbit/s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),要求4.5 dB。
擴(kuò)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(wù));M為數(shù)據(jù)符號(hào)表的大。籅為用戶帶寬;Q為每符號(hào)碼片數(shù);Tc為碼片時(shí)長;Kc為每時(shí)隙每個(gè)用戶使用碼道的個(gè)數(shù)。對(duì)于12.2 kbit/s語音業(yè)務(wù),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(gè)時(shí)隙有16個(gè)碼道,而不同業(yè)務(wù)占用的BRU(一個(gè)時(shí)隙內(nèi)由一個(gè)16 bit擴(kuò)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(gè)語音業(yè)務(wù)占用兩個(gè)BRU,因此語音業(yè)務(wù)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(shù)為8,帶來9 dB的增益。
干擾儲(chǔ)備:滿碼道工作下得到的干擾儲(chǔ)備,上行2 dB,下行3 dB。在語音業(yè)務(wù)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(chǔ)備:不需要預(yù)留。TD-SCDMA系統(tǒng)不需要預(yù)留一定的功率對(duì)抗快衰落。
下面給出TD-SCDMA語音業(yè)務(wù)的上下行鏈路預(yù)算實(shí)例,見表1。
表1 TD-SCDMA語音業(yè)務(wù)的上下行鏈路預(yù)算實(shí)例

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(dǎo)頻信道和TSO時(shí)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(jìn)行覆蓋規(guī)劃的時(shí)候,需要對(duì)導(dǎo)頻信道和TSO時(shí)隙的公共控制信道的鏈路預(yù)算進(jìn)行核算。
2、容量規(guī)劃
TD-SCDMA是時(shí)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(hào)質(zhì)量所需的用戶發(fā)射功率減。煌瑫r(shí)新增用戶帶來的干擾提升相對(duì)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(wù)可滿碼道工作,在實(shí)驗(yàn)網(wǎng)測試中也證明了這一點(diǎn)。
表2 TD-SCDMA與WCDMA系統(tǒng)容量對(duì)比

以12.2 kbit/s語音業(yè)務(wù)為例,其擴(kuò)頻因子為8,共有8個(gè)相應(yīng)的擴(kuò)頻碼,一個(gè)時(shí)隙最多支持8個(gè)語音業(yè)務(wù)用戶。考慮上下行對(duì)稱業(yè)務(wù),單載頻的語音用戶可以達(dá)到23個(gè)(去掉控制信道占用的信道);三載頻的小區(qū)則可以達(dá)到71個(gè)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(gè)信道就是載波、時(shí)隙和擴(kuò)頻碼的組合,也叫一個(gè)資源單位(Resource Unit)。一個(gè)信道占用的BRU個(gè)數(shù)是不一樣的,不同業(yè)務(wù)的擴(kuò)頻因子不同,而其占用的BRU也不同。而一個(gè)載頻下所能提供的BRU的最大個(gè)數(shù)是固定的。
在BRU計(jì)算上,可以參照WCDMA容量規(guī)劃中采用的算法進(jìn)行計(jì)算。表3給出不同業(yè)務(wù)占用的BRU資源。
表3 不同業(yè)務(wù)占用BRU資源情況

3、室內(nèi)覆蓋
TD-SCDMA工作的2 GHz頻段與2G網(wǎng)絡(luò)工作的800 MHz和900 MHz頻段相比,穿透能力和繞射能力都相對(duì)較差,加上TD-SCDMA系統(tǒng)智能天線的特點(diǎn),其室內(nèi)覆蓋規(guī)劃相對(duì)更為重要。TD-SCDMA室內(nèi)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(chǎn)品的發(fā)展,分布式基站的RRU(遠(yuǎn)端射頻模塊)解決方案也將是TD-SCDMA室內(nèi)覆蓋的重要解決方案。
另外,根據(jù)國外運(yùn)營商的經(jīng)驗(yàn),大量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)出現(xiàn)在室內(nèi),而不同類型的室內(nèi)場所對(duì)3G業(yè)務(wù)的要求是不一樣的,不同室內(nèi)的上下行業(yè)務(wù)流量的比例也將不同。由于室內(nèi)環(huán)境相對(duì)封閉,交叉時(shí)隙帶來的干擾較小且容易控制,這為不同室內(nèi)規(guī)劃不同的業(yè)務(wù)時(shí)隙上下行比例創(chuàng)造了條件。
4、業(yè)務(wù)時(shí)隙比例規(guī)劃
3G時(shí)代更多的業(yè)務(wù)將以上下行不對(duì)稱的方式出現(xiàn),因此無線網(wǎng)上下行數(shù)據(jù)流量的不對(duì)稱是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃必須要考慮的問題。TD-SCDMA可以對(duì)時(shí)隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整以調(diào)節(jié)上下行流量的比例。
在具體調(diào)節(jié)時(shí)隙結(jié)構(gòu)時(shí),可以根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行靈活配置。在業(yè)務(wù)發(fā)展初期,適應(yīng)語音業(yè)務(wù)上下對(duì)稱的特點(diǎn)可采用3:3(上行時(shí)隙數(shù):下行時(shí)隙數(shù))的對(duì)稱時(shí)隙結(jié)構(gòu);當(dāng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)一步發(fā)展時(shí),可采用2:4或1:5的時(shí)隙結(jié)構(gòu),對(duì)稱部分仍可容納一定的語音業(yè)務(wù),不對(duì)稱部分可用于承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)的最優(yōu)配置,如圖1~圖3所示。

在上下行時(shí)隙比例的設(shè)定上,同一小區(qū)的不同頻點(diǎn)間必須一致,這是由于多頻點(diǎn)共用同一功放造成的。不同小區(qū)的上下行時(shí)隙比例可以設(shè)為不同但是當(dāng)不同小區(qū)上下行比例不一樣時(shí),小區(qū)間會(huì)出現(xiàn)干擾。仿真顯示,這種干擾會(huì)使容量下降3%~5%。所以一般在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的時(shí)候,相鄰小區(qū)的上下行時(shí)隙比例設(shè)為一致,一般建議全網(wǎng)設(shè)置一致,特殊情況下通過DCA算法和調(diào)整天線方位來解決。
5、HSDPA
對(duì)于TD-SCDMA系統(tǒng)設(shè)備,通過升級(jí)換代即可具有HSDPA功能。單載波最多使用5個(gè)下行時(shí)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(gè)時(shí)隙),其頻率效率和FDD基本相當(dāng)。
有關(guān)系統(tǒng)組網(wǎng),同樣有兩種方案,一是HSDPA與TD-SCDMA共頻率直接建網(wǎng);二是HSDPA與TD-SCDMA使用不同的頻率分層建網(wǎng)。兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)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(gòu),因此采用單載波用于HSDPA,TD-SCDMA增加一個(gè)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(diǎn)技術(shù),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(gè)邏輯小區(qū)內(nèi),從而簡化網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。而多載波HSDPA可使一個(gè)UE同時(shí)接收來自多個(gè)載波的數(shù)據(jù),從而達(dá)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(wù)。
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(shè)置的仿真參數(shù)不同,仿真的內(nèi)容也不大一樣。
在仿真時(shí)需考慮到智能天線波束在系統(tǒng)設(shè)備基帶中實(shí)現(xiàn)算法的效果,以及對(duì)UE到達(dá)方向的估計(jì)精度,可能產(chǎn)生比較大的旁瓣,旁瓣的存在導(dǎo)致其他UE在接收的業(yè)務(wù)時(shí)隙帶來干擾。因此,在仿真中應(yīng)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(jié)合相應(yīng)的廠商設(shè)備進(jìn)行仿真。
要針對(duì)不同時(shí)隙、不同信道同時(shí)進(jìn)行TD-SCDMA的仿真。一般采用靜態(tài)仿真的方法,考核多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。業(yè)務(wù)信道的仿真應(yīng)給出每個(gè)時(shí)隙的仿真結(jié)果。


   來源:電信技術(shù)

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