TD-SCDMA基站能力分析

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　　2006年1月20日，TD-SCDMA正式成为中国3G行业标准。作为中国具有自主知识产权的3G标准，TD-SCDMA成为国家标准后，中国的整个通信产业链都会受到良性的促进和刺激。毕竟，TD-SCDMA对中国电信界的意义已经超越了这项技术本身，它是中国电信史上第一个完整的通信技术标准，它的出现打破了欧美在高技术领域内的标准垄断，其成功与否直接关系到中国在未来国际高技术领域的发言权。当前，TD-SCDMA的发展仍存在一些问题，主要可以总结为：产业链需要进一步完善、国际化有待进一步努力以及没有成熟的规模商用网络。直接原因在于TD-SCDMA的技术研发进程比其它3G通信系统，如WCDMA、CDMA2000要晚许多。这也使得当前业界对于TD-SCDMA设备技术能力不了解，以致于TD-SCDMA的商用进程严重受到影响。
　　基于这种情况，下面从覆盖和容量两方面详细分析TD-SCDMA基站的能力，为TD-SCDMA后期大规模的试验及商用提供理论指导依据。而智能天线、联合检测等关键技术大大降低了TD-SCDMA系统的干扰，从而使得TD-SCDMA小区呼吸效应不像WCDMA系统这样明显。相对于WCDMA的覆盖和容量紧密关系，TD-SCDMA在覆盖和容量上相对独立，两者相互关联性较弱，因此，在分析基站能力时，完全可以单独考虑TD-SCDMA的覆盖能力及容量大小。
　　TD-SCDMA基站覆盖能力跟链路预算指标息息相关，链路预算也是无线网规划的一个重要环节。链路预算分为上行和下行，下行链路预算非常复杂，从无线电波传输的角度来看，一般基站的发射功率远大于手机的发射功率，因而小区的有效覆盖半径一般取决于上行链路的最大允许路径损耗，所以一般通过计算上行链路来确定小区覆盖半径。因此，本文只给出TD-SCDMA的上行链路预算，以作为TD-SCDMA的覆盖能力依据。
　　根据CDMA（码分多址）系统特征，影响系统容量的因素非常多。比如，当传播环境和业务模型发生变化时，将直接影响系统的容量大小；由于CDMA系统是自干扰系统，当系统的质量要求降低时，相当于系统允许干扰在某种程度上的增加，因此也会影响系统的容量；用户分布情况也影响智能天线赋形和联合检测的效果，从而影响系统容量。
　　因此，严格意义上说来，很难用一个简单的公式来计算TD-SCDMA系统的容量。在建网初期，在没有完善的业务模型作为支撑的情况下，即使运用系统仿真的手段，也不可能完全正确地预测出系统容量，而且仿真结果不具有普遍意义，无法直接运用到其他规划中。在工程中，为了便于计算和容量控制，对TD-SCDMA容量估算作简化处理。具体简化为：TD-SCDMA采用的多项技术使得其上下行容量接近码道极限；系统无线资源按理想方式调配，不浪费任何时隙和码道的无线资源；在某一片区域内，TD-SCDMA系统上下时隙分配可以进行灵活的设置；TD-SCDMA各种业务对资源的占用是以时隙和码道为单位的。定义一个时隙的扩频因子为16的码道为一个BRU，所有业务对资源的占用都用BRU来衡量。
　　同时还对容量分析作进一步的假设：
　　按用户使用数据业务的需求和行为的不同将需要覆盖的区域进行划分；取定各区域/模型中可能使用数据业务（使用64k CS/PS、128k PS、384k PS）的用户比例ka，该值与数据用户的渗透率有关；取定可能使用数据业务的用户在忙时实际使用非语音的比例kb，该值取决于用户的行为；由于下行数据业务的用户行为通常较易描述，因此先取定用户使用下行64k CS/PS、128k PS、384k PS RAB的比例Kc1～Kc4；市区部分区域能够提供PS384kbps数据业务，其他区域最大只支持PS64kbps数据业务；上下行数据业务比例为1∶4；上下行时隙分配方式为3∶3；为了确保系统容量和网络安全，数据业务按实时业务处理（数据业务分为实时与非实时两种，其中非实时数据业务是以“尽力而为”的方式进行传送的，在容量估算时可以不为非实时业务预留系统容量）；多载波基站中，同一扇区不同载频之间的干扰可以忽略；为了确保系统容量和网络安全，市区话务容量按照网络负荷70％设计，郊区道路话务容量按照网络负荷50％设计。
　　将区域类型分为市区和郊区道路两种，业务模型如表1所示。

　　表1典型区域业务模型

　　

　　根据TD-SCDMA无线资源分配原理，当上下行时隙分配为3∶3时，每一种业务的资源占用情况如表2所示。

　　

　　由于上下行业务非对称性，在3∶3的正常时隙分配情况下，导致系统下行资源首先受限，基站容量按照下行资源受限进行计算。根据每一种业务无线资源占用情况和假定的业务模型，可以得到典型区域的单载扇信道容量，如表3所示。

　　

　　多载波多扇区基站的数据吞吐率和载扇数有线性比例关系，话务信道数则根据ErlB表得到各种站型的话音容量，如表4所示。

　　

　　通过仔细分析TD-SCDMA基站的能力，可以发现TD-SCDMA设备在覆盖及容量存在的优势及不足。为了提高TD-SCDMA基站的覆盖能力，可以考虑降低TD-SCDMA基站的底噪、提高其处理增益以及智能天线的赋形增益等。而为了提高基站的数据吞吐量，可以考虑引入多载波或者一些新技术，比如N频点等。
　　对TD-SCDMA基站能力有了定性的了解以后，也可以为今后TD-SCDMA的无线规划提供强有力的保证，为促进TD-SCDMA的产业化、加快3G网络在我国的实施添砖加瓦。