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TD-SCDMA和WCDMA网络规划的差异

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      TD-SCDMA系统具有优异的性能，比如，较高的频谱利用率、灵活支持非对称数据业务等等，TD-SCDMA系统的网络规划也很有自己的特色，特别是TD-SCDMA系统是综合了频分、时分、码分和空分四大接入技术的先进无线接入系统，这样在网络规划的时候，就有了更多的手段和选项，可以对无线网络进行调节，下面我们从TD-SCDMA系统和WCDMA系统网络规划对比的角度，讨论TD-SCDMA系统网络规划的特色和所面临的挑战。 

    TD-SCDMA的覆盖规划 

      从和WCDMA相比较的角度来看，TD-SCDMA的主工作频段2010MHz~2015MHz, WCDMA的核心工作频段：上行1920MHz~1980MHz、下行2110MHz~2170MHz，它们都可以采用COST-231 Hata模型，这样可以认为在相同的发射功率和接收灵敏度的条件下它们的覆盖范围是相似的。但是这两个系统的发射功率和接收灵敏度的条件并不相同，这就导致了它们覆盖距离的差异。覆盖距离有两种结果，一种是仿真的结果，一种是外场测试的结果。 

      仿真的结果是利用传播模型，再设置其他和系统、地理环境、传播环境相关的参数，计算出的覆盖，这个过程叫做链路预算。TD-SCDMA系统和WCDMA系统在链路预算的参数设置方面的差异大致如表1所示。对于表1有几点需要说明，表1中的Eb/No(dB)是和承载业务有关的参数，如果表1的使用是在预规划阶段，Eb/No选取了使得小区覆盖最小的值。在常规规划阶段，由于每种承载业务都要分别进行仿真计算，而且各承载业务和公共信道的覆盖往往不是一个结果，所以那时Eb/No的选择不是问题。另外，表1是我们用来说明TD-SCDMA和WCDMA网络规划差异的一组对比数据，是我们认为的有代表性的典型值，我们选取的是话音业务时的值。实际上即使是在网络规划的预规划阶段，也需要区分不同的地区类型。 

      我们可以把WCDMA和TD-SCDMA的网络链路预算中的参数对比如表1所示. 

      表1 TD-SCDMA和WCDMA系统链路预算参数设置的差异 

  TD-SCDMA WCDMA
智能天线 有波束赋形增益9dB 无
切换 接力切换,无增益 有软切换增益3dB
干扰余量 2dB 3dB
馈线和接头损耗 1dB 3dB
快衰落储备 3dB 4dB
处理增益 10.01dB 25dB
NodeB发射功率 30dBm 43dBm
Eb/No(dB) 8dB 5dB
基站接收机灵敏度(dBm) -110dBm -125dBm
传播模型 COST231模型 COST231模型

      在以上考虑的前提下，可以得到以下一些对比结论： 

      1.  TD-SCDMA链路预算

     表2 TD-SCDMA链路预算仿真结果

上行链路预算
  数据速率 话音12.2K CS64K PS64K PS128K PS384K
最大允许路径损耗(dB) 128 125 126 123 123
覆盖半径(m) 560 460 490 400 400
下行链路预算
最大允许路径损耗(dB) 129 127 129 129 129
覆盖半径(m) 600 520 600 600 600
      从表2可以看出,TD-SCDMA是上行链路受限的,即上行链路的覆盖半径比下行链路小. 

      2.  WCDMA链路预算 

      表3 WCDMA链路预算仿真结果  
 
承载 CS12.2/12.2 CS64/64 PS64/64 PS64/128 PS64/384
接收灵敏度 (dBm) -141.9 -136.9 -137.5 -137.5 -137.5
EIRP (dBm) 18.0 21.0 24.0 24.0 24.0
传播冗余(dB) 29.6 26.6 26.6 26.6 26.6
最大允许路径损耗 (dB) 133.3 131.3 134.9 134.9 134.9
至少允许的路径损耗 (dB) 131.3
      WCDMA也是上行链路受限的.并且CS64业务有较小的允许路径损耗,也就是说,CS64有较小的覆盖半径.  

      对比表2和表3可以看出,对于CS64业务来说,TD-SCDMA的最大允许路径损耗比WCDMA的小6dB.也就是说TD-SCDMA的覆盖半径比WCDMA的小一些. 

      如果考虑64KCS业务的连续覆盖，则在相同覆盖面积的情况下，需要的TD-SCDMA的基站比WCDMA的基站多。在现阶段，对于已考虑了WCDMA网络规划的运营商，在考虑TD-SCDMA网络规划的时候，就需要考虑多出来的站点，以保证达到和WCDMA相同的覆盖质量。 

      需要说明的是，以上结论的得出是建立在现在的技术基础上，包括考虑了合理待机时间的终端发射功率、接收灵敏度、解码器需要的Eb/No、接收链路的处理增益等等。随着针对TD-SCDMA技术的研究逐步深入，这些方面的技术水平会有很大的提高空间，因此在小区覆盖范围方面，TD-SCDMA的劣势将是暂时的。 

    TD-SCDMA网络规划需要的规划功能 

      对于WCDMA来说，其网络规划可以分为两个明显的阶段：CPICH覆盖规划阶段和WCDMA业务规划阶段，其中前一个阶段的任务是保证主导频信道的覆盖符合网络要求，包括覆盖信号强度和信噪比两个方面满足覆盖的概率要求。然后，在此基础上，根据地区话务模型，叠加上WCDMA业务，由于在WCDMA系统中业务信道和公共信道是共用功率的，或者说业务信道和公用信道是同时发射的，因此，在叠加了业务信道以后，会对CPICH信道的信噪比产生影响，同时各业务信道的信噪比也可能不满足网络要求，需要调整系统参数或天线参数，或者增加站点，使得最后的结果满足网络规划的要求。 

      TD-SCDMA采用了时分的接入方式，公共信道P-CCPCH在TS0时隙发射，下行同步信道DWPTS在自己的特殊时隙发射，它们一方面不和业务信道共用功率，另一方面在信噪比指标方面不和业务信道相互影响。所以在WCDMA网络规划时两个明显的阶段的问题在TD-SCDMA网络规划中并不存在。 

      TD-SCDMA网络规划需要的规划功能有：频率规划、码规划、时隙比例规划、邻区规划。在TD-SCDMA系统中，载波带宽是1.6MHz，相对于WCDMA系统，更容易利用多频点小区的优势，所以在TD-SCDMA系统中提出了多频点小区的概念：同一个扇区的N个载频同属于一个逻辑小区，其中一个载频为主载频，其余为辅载频。主载频和辅助载频使用相同的扰码和midamble码，这样可以保证在同一个小区内的多个频点载波具有小区的身份标志；公共控制信道配置在主载频上，也就是说辅载频上没有公共控制信道，当然主载频和辅载频上都配置有业务信道；用户业务的多时隙配置应配置在同一载频上，这一特征可以最大程度地减小终端实现的复杂性；同一用户的上下行配置在同一载频上；主载频和辅载频的上下行转换点配置一致，这一限制是由基站的收发信机特性造成的，如果主载频和辅载频的上下行转换点配置不一致，那么必定有一些时隙，需要基站的收发信机既发射又接收，这样就存在一个问题，即基站的发射信号会被该基站接收，将造成基站不能正常接收，因为它接收的自己的发射信号将比从远处来的同频终端上行信号大很多，从而将正常的上行信号淹没。多频点小区概念的提出，使得TD-SCDMA系统网络规划的频率规划颇具特色，具体来说在现在的系统中提出的多频点小区的组合有：5MHz带宽，S1/1/1异频组网频率分配；5MHz带宽，S3/3/3同频组网频率分配，这时主载频的复用因子为3；10MHz带宽，S3/3/3异频组网频率分配，在10MHz带宽内共有6个载频，频点2、4、6复用因子为3，用户优先分配到这些载频，频点1、3、5复用因子为1.5，为较低的用户分配优先级,在一个小区簇内频点1、3、5各做主载频一次；15MHz带宽，S3/3/3异频组网频率分配，业务信道复用系数都为3，公共信道复用系数都为9。 

      频率规划在TD-SCDMA系统的网络规划中很明显要结合多频点小区来进行，由于在同一小区的各载频中要求使用相同的扰码和midamble码，所以和频率规划结合在一起的还有码规划。在TD-SCDMA中，下行同步码、上行同步码、扰码和midamble码是有对应关系的，其中下行同步码只有32组，因此在TD-SCDMA中最小只有32个码字的区分。而在WCDMA系统中，有512个主扰码字可以提供小区的区分，在那里码字的数量不会构成瓶颈，在TD-SCDMA系统中，码字的限制就是一个不得不考虑的重要因素。总之，码规划的原则还是和在其他CDMA系统中的一样，即让同码字的小区距离尽量远。 

      TD-SCDMA系统网络规划中还需要时隙比例规划。时分双工的TD-SCDMA系统的一大优势就是可以利用传输信息的时隙单位，灵活高效地提供不对称业务的传输，但是同一基站要么发射要么接收，不能同时收发的限制对这一优势有一些限制，这一限制还扩展到相邻的基站最好保持收发的一致，在那些相邻基站收发的时隙比例不一致的地方就会产生交叉时隙干扰，这种干扰产生的原因也是因为邻基站的发射功率远大于本小区内终端的发射功率，从而淹没了本小区的上行信号，所以最好保持邻基站的上下行时隙比例一致。但是这个限制也限制了对各种比例的不对称业务的支持。为了解决这个问题，有一些解决办法，一种是让存在交叉时隙干扰的2个基站间的空间隔离度大于100dB,另一种是让这两个基站使用不同的频率，并且频点间的距离尽量远，而频点资源的丰富正是TD-SCDMA系统的优势。 
 
      无线接入网络规划中的邻区规划是为了快速切换的需要，邻区规划可以减少邻区列表的长度，在切换的时候有利于快速选择目的小区。 

      目前的TD-SCDMA网络规划工具中的主要功能包括了覆盖平衡的仿真，主要包括公共信道，主要是P-CCPCH和DwPCH覆盖仿真、上行业务信道仿真和下行业务信道覆盖仿真，仿真关注的指标主要分为信号强度指标类和信噪比指标类。虽然覆盖范围受限于上行，但下行覆盖的仿真可以为下行信噪比的仿真提供中间结果，只是仿真规划的功能组合和提供给用户的界面还有优化的必要。 
结论和展望     

      TD-SCDMA的网络规划有自己的特色，不能简单地归结于和WCDMA网络规划相比工作量增大了还是减小了这样的问题。从达到网络覆盖要求的角度来说，由于TD-SCDMA系统的呼吸效应比WCDMA要小，所以更容易达到稳定的覆盖；需要结合码规划和频率规划，并且考虑多频点小区的规划功能增加了TD-SCDMA网络规划的灵活性，避免了单独使用码规划的局限性，TD-SCDMA中的频率规划不是必须要做的过程，只是TD-SCDMA系统和WCDMA系统相比有使用频率规划的条件，并且使用了频率规划以后，可以达到更好的覆盖效果，使得网络的干扰得到降低，提高网络的性能,并且TD-SCDMA的频率规划和码规划、时隙比例规划结合在一起做,可以弥补TD-SCDMA码资源的相对紧张,并且避免交叉时隙干扰的问题。 

      本文分析了TD-SCDMA的覆盖距离和WCDMA相比较小的问题，需要说明的是，这一结论建立在当前的技术水平上。TD-SCDMA的基站发射功率不是限制TD-SCDMA小区覆盖范围的瓶颈，TD-SCDMA和WCDMA小区覆盖范围的限制因素都是上行链路。增大TD-SCDMA上行覆盖距离的有效手段包括提高终端的发射功率和提高基站的接收灵敏度，其中终端发射功率的提高会影响终端的待机时间，只有提高终端电池的性能和大幅度降低终端的功耗，才能提高终端的发射功率并保持较好的待机时间和通话时间指标。 

      所有TD-SCDMA的技术问题都必将取得实质性的突破.我们期待着TD-SCDMA大规模商用时代的到来.

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