TD-SCDMA和WCDMA系统以及HSDPA的容量覆盖分析

第三代移动通信系统是以CDMA技术为基础，对网络建设运营期间的规划、优化，以及关键技术研究等方面提出了更高的要求。合理的网络规划可以满足运营商对覆盖、容量和质量的需求，以WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMA为代表的第三代移动通信发展对无线网络建设带来了全方位的冲击，随着HSDPA的引入，从话务模型、网规方案、优化手段到网络KPI等都发生了很大变化，本文分别阐述了两系统的网络规划的基本方法，并分析探讨了其中的异同。

1 覆盖分析

覆盖规划的前提就是通过计算业务的最大允许损耗，可以求得一定传播模型下的小区覆盖半径。可以看出要进行覆盖规划需要知道业务的最大允许损耗和传播模型。

1.1传播模型

在传播模型方面都使用cost 231-Hata模型，用于1 500～2 000 MHz宏蜂窝预测。使用的公式为：

其中Lb为城市市区的基本传播损耗中值；d为UE到基站天线的距离，单位km；f为工作频率，单位MHz；hb，hm为基站，UE天线有效高度，单位m；a(hm)，Cm为修正因子。
在传播模型上面TD-SCDMA和WCDMA是相同的。

1.2链路预算

通常覆盖需要从上行和下行两个方向进行，并实现上下行链路的平衡。一般而言，基站发射功率都是满足下行覆盖需求的，覆盖往往是受限于上行终端最大发射功率，因此覆盖以上行链路为主。

链路预算是覆盖规划的前提，是通过考虑天线的功率，接收机的灵敏度，以及系统的一些余量等众多参数估算出链路上最大允许损耗的过程。

1.3 WCDMA链路预算

在WCDMA链路预算中需要用到的基本参数如下：

发射／接收机功率；人体损耗；发射／接收天线增益；馈线损耗；接收机灵敏度(由接收机噪声，业务解调品质Eb／N0，处理增益决定)；干扰余量；软切换增益；功率控制余量；穿透损耗；阴影衰落余量。

通过链路预算可求得UE与基站之间最大允许的路径损耗后，结合无线传播模型，即可估算基站覆盖半径。事实上，无线传播模型描述的正是路径传播损耗和覆盖距离之间的关系。获得小区覆盖半径R后，可以求出基站的覆盖面积S，S=K×R2，K根据基站扇区取值不同而不同。用规划区域面积除以单站覆盖面积就可以得到覆盖该区域内满足覆盖要求大致需要的站点数。

图1是下行覆盖基站的距离与满足链路预算后的基站信号强度的关系图，这里取了合适的参数。

参数设置如下：发射机功率：最大43 dBm(20w)；发射天线增益：15 dBi；人体损耗：3 dB；馈线损耗：3 dB；接收机噪声系数：6 dB；Eb／N。业务解调信噪比要求：5 dB；业务速率：3 840 000 chip／s；干扰余量：3 dB；接收机天线增益：15 dBi；接收馈线损耗：3 dB；接收人体损耗：3 dB；功率控制余量：3 dB；软切换增益：2 dB；阴影衰落余量：0；穿透损耗：20 dB；f：1 800 m；基站高度：50 m；UE高度：2 m；d：待求；Cm：3 dB。

从图1中可以看出覆盖半径为7.5 km。

1.4 HSDPA链路预算

HSDPA在R99基础上引入了HS-PDSCH，HS-SCCH下行信道，以及HS-DPCCH上行信道，这些都会对原有的链路预算产生一定的影响。

这体现在上行HS-DPCCH功率开销影响，下行HS-DPA功率分配，下行干扰余量攀升，功率控制和切换等参数上面。

一般情况下小区20 W功率，公共信道开销4 W，HS-SCCH功率开销2 W，剩下的R99业务配置2～8 W，HS-PDSCH配置4～8 W。

在接收灵敏度上面，由于引入了HARQ重传软合并增益，即使不提高Eb／N0，也可以在重传时正确接收，所以采用Es／N0来衡量其解调性能。

Ec／N0表示每码片能量与干扰功率谱密度之比，I0包含了噪声和干扰两部分，根据实际情况是干扰起主导还是噪声起主导近似表示为Ec／I0或Ec／N0。Es／N0表示每符号能量与噪声功率谱密度之比，1个符号被扩为多个码片进行发送。而Eb／N0表示每比特用户数据能量与噪声功率谱密度之比。

相对于WCDMA系统的软切换，HSDPA没有软切换，因此该部分增益为0 dB。HSDPA依靠AMC而非快速功率控制来克服信道快衰落，因此其功率控制余量为0 dB。

上行链路预算方面ACK／NACK／CQI对保持HSD-PA通信至关重要，因此HS-DPCCH对误码率要求较苛刻，需要占用一定的UE发射功率来确保NodeB接收正确，从理论分析和测试结果看出引入HSDPA原有规划不会发生上行覆盖受限。

下行链路预算方面，其采用AMC技术不断调整其吞吐率以适应无线环境，因此对HSDPA进行链路预算需要和边缘吞吐率紧密结合。HSDPA没有固定下行服务速率，链路预算需要确定需求从而确定Es／N0。Es／N0和HSDPA发射功率的关系从下式看出：

所有项都是dB值，MPO是HS-PDSCH获得的发射功率与导频信道的偏置，10log10(16)为HS-PDSCH的扩频增益，CPICH Ec／N0+MPO相当于HS-DSCH的Ec／I0。

1.5 TD-SCDMA链路预算

下面分析TD-SCDMA的链路预算：在发射／接收天线增益，接收机噪声，处理增益，切换增益等方面和WCD-MA是有所区别的。

TD基站采用智能天线，对不同的信道其增益是不同的，上行业务信道基站接收天线增益由两部分组成：天线增益和赋形增益，对下行广播信道(PCCPCH)，由于全扇区辐射就没有赋形增益了，对于下行业务信道当承载较高速业务时也存在赋形增益。