TD-SCDMA单独组网的资源条件和系统容量估算

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0 前言

　　TD-SCDMA是ITU的三大3G主流标准技术之一，我国拥有完全的自主知识产权，采用TDD方式，另外两种标准为WCDMA和CDMA2000，采用FDD制式．TD-SCDMA综合了FDMA、TDMA、CDMA技术的优点而采用了智能天线、联合检测和动态信道分配等先进技术。

　　TD-SCDMA又称时分同步CDMA，这是的同步指所有用户的上行链路信号在到达基站的解调器处完全同步，这是通过软件及物理层设计来实现的，这样可以使正交扩频码的各个码道在解扩时完全正交，相互间不会产生多址干扰，克服了异步CDMA带来的问题，这提高了TD-SCDMA系统的容量和频谱利用率，还可简化电路，降低成本。

　　TD-SCDMA的实际应用过程应当从TSM(基于GSM+GPRS)起步，然后纳入3GPP Rx系列版本的规范中进行演进，如LCR(基于3GPP核心网GSM MAP)再到TDD HSDPA(基于3GPP R5版本第三阶段)再按3GPP的更高版本规范的技术演进路线演进。

　　与其它3G系统一样，TD-CDMA RAN支持蜂窝组网，传输组网支持星型和链型(级联)两种组网方式。实际上TD-SCDMA的无线网部分与另外两种标准制式的差异是很大的，这主要体现在物理层上，而其上层(层2、层3)除涉及物理层部分的内容外。其它则基本相同。

　　在覆盖解决方案上，宏蜂窝覆盖整个区域，微蜂窝完成对话务密集的街区的覆盖。在郊区和农村，主要采用全向站实现宏蜂窝组网，进行区域的覆盖。在写字楼、宾馆、酒店、购物中心、机场等话务密集的地区，为达到有效话务吸收和“无死角”覆盖目的，可以使用分布式天线系统DAS进行专门的室内覆盖。TD-SCDMA在使用室内覆盖系统DAS时，不需要使用智能天线系统，完全可以使用常规的室内天线对室内进行覆盖。

　　与其它3G系统一样，TD-SCDMA能提供包括话音业务和数据业务在内的全业务解决方案：

　　(1)话音业务支恃AMR4.75Kbps-12.2Kbps所有标准AMR速率；

　　(2)CS业务支持28.8Kbps、32Kbps、64Kbps等典型业务速率；

　　(3)PS业务支持32Kbps、64Kbps、128Kbps、144Kbps、384Kbps等典型速率业务，TD-SCDMA后续将提供满足TDD HSDPA等更高速率的业务的需求。

　　在覆盖能力方面，从协议帧结构角度出发，TD-SCDMA在干扰程度可以接受的情况下，可支持最大41.25km的小区覆盖半径，在阻塞TSI并将其用于SYNC-UL接入的情况下，可支持最大112.5km的小区覆盖半径。在实际外场测试中，心R话音业务，城区覆盖能够达到约1.8km的小区半径；PS64／128／384业务，城区覆盖能够达到约1．7km的小区半径。

　　从上述MTNet外场测试结果可以看到，TD-SCDMA在业务覆盖能力上不存在任何问题，尤其是在数据业务方面，其覆盖能力明显优于其它3G系统。

　　这些都为TD-SCDMA单独组网提供了有力的支持。

1 TD-SODMA组网的技术参数

　　TD-SCDMA的空中传输的基本带宽为1．6gHz，码片速率为1．28Mchip／s，每个无线子帧的长度为5ms，包含10个时隙，这10个时隙由4种不同时隙组成，它们是：1．DwPTS；2．UpPTS；3．GP；4．TS0-TS6，其中前3个为特殊时隙，第4种包含7个时隙，它们为常规时隙。DwPTS时隙用来发送下行同步码，其时隙长度为96chip，其中同步码长为64chip，前面有32chip用作TSO时隙的拖尾保护。Node B必须在每一个小区的DwPTS时隙发送下行同步码。不同的下行间步码标识了不同的小区，其发送功率必须保证全方向覆盖整个小区。按物理信道来划分，发送下行同步码的信道也叫做下行同步信道DwPCH。DwPTS时隙没有码分复用，也就是说，该时隙仅有一个物理信道DwPCH。UpPTS时隙被移动终端UE用来发送上行同步码，以建立和Node B的上行同步。UpPTS时隙长度为160chip，其中同步码长为128chip，另有32chip用作拖尾保护。多个UE可以在同一时刻发起上行同步建立。Node B可以在同一子帧的UpPTS时隙识别多达8个不同的上行同步码。按物理信逆划分，用于上行刷步建立的信道也叫做上行同步信道UpPCH，一个小区中最多可有8个UpPCH同时存在。GP用作上行同步建立过程中的传播时延保护。TS0-TS6用于承载用户数据或控制信息，它们具有完全相同的时隙结构。每个时隙被分成了4个域：两个数据域、一个训练序列域Midamble和一个用作时隙保护的空域。数据域对称地分布在Midamble码的两端，每域的长度为352chip，所能承载的数据符号(Symbole，以下简写为S)数取决于所用的扩频因子。每一数据域所能容纳的数据符号数S与扩频因子SF的关系为：S*SF=352．在TD-SCDMA系统中，上行方向sF可取的值为：1、2、4、8、16，其对应的s值为：352、176、88、44、22，而在下行方向，SF可取的值仅为1和16两种，对应的s值为352和22。

　　数据域用于承载来自传输信道的用户数据或高层控制信息。

　　训练序列域Midamble在信道解码时被用作信道估计，不携带用户信息，训练序列域也叫Midamble码，两者完全等意。Midamble码长144chip，传输时不进行基带处理和扩频。直接与经基带处理和扩频的数据一起发送。

　　TD-SCDMA独立组网需相应的无线资源，即频段分配，表1给出了TDD的频段分配：

表1 时分双工TDD分配表

MHz	第一段	第二段	第三段	总带宽
ITU	1885-1990	2010-2025		50
中国	1880-1920	2020-2025	2300-2400	155

　　从表l可以看出，中国3G标准在国内所获得的频宽比ITU的指配多了105MHz，这表明了中国政府相关决策者对民族IT产业的政策性取向和支持。另外，经过了外场测试，信息产业部于2006年春节前将TD-SCDMA列为国内通信行业标准，这又从另一个侧面佐证了中国对TD-SCDMA的大力支持。

　　另外，各不同的运营商之间需要1个频点(频点数即载波数)的频率保护间隔。换言之，具备4个频点才能实现网络覆盖的基本功能。在3G系统单独组网的情况下，支持相应用户的数据传输带宽是话音带宽的2倍。

　　对TD-SCDMA，单载波带宽为1．6MHz，核心频段55MHz，有33个核心频点．补充频段100MHz，有62个补充频点，所以说TD-SCDMA有着丰富的频率资源。话音业务需耍6个频点(10MHz带宽)，数据需要12个频点(20MHz带宽)，盲区覆盖需要1个频点，室内覆盖需要1个频点，保护间隔需要1个频点，这样共需要21个频点，考虑到话音业务带宽的富裕性，30MHz带宽(18个频点)能够满足一个独立TD-SCDMA网络的需要，也就是说30MHz频宽是TD-SCDMA独立组网的前提条件。

　　如果一个运营商获不到30MHz频宽来建网，那就要采取“一次规划，分期建设”的策略，由于业务开展和网络质量具有不可预测性，这样建网成本将急剧上升。当然，这种情况在我国不可能发生。

2 容量估算

　　TD-SCDMA一个载频有7个常规时隙，按3：3来考虑，除去TS0时隙作为下行公共时隙，TSl、IS2、TS3为上行业务时隙；TS4、TS5、TS6为下行业务时隙。在扩频因子SF为16的
情况下，每个时隙可以支持最大16个信道码，每个码道速率为17．6Kbps，对进行的12．2K话音信道业务来说，需要两个码道。另外上行时隙TS2需要配置RACH、上行拭享信道等公共信道，根据配置不同，需要占用3-5个码道，因此，一个载频的12．2K话音信道数为：
　　
　　在每个话音用户的业务最为O．02Erl的假设前提下，每个12．2K话音信道可以支持50个移动用户进行动态信道分配条件下的话音通信，因此10MHz带宽可以支持的话音用户数(也就是容量)为：23×50×6(载频数)=6900(个用户)

　　由于数据传输的20MHz带宽是相应话音用户数所必须配备的，因此可以说，6900个用户就是TD-SCDMA在以30MHz带宽独立组网的情况下的系统容量。

　　TD-SCDMA技术由于在时隙扩频的情况下进行通信，因此也就带来了用户之问的白干扰，好在采用了联合检测技术进行抗干扰，效果十分明显，因此TD-SCDMA从本质上来说不是干扰受限系统，而是一个码道受限系统，小区的大小并不随用户数的变化而变化。

3 结论

　　本文对TD-SCDMA独立组网的条件进行了研究和探讨，并给出了相应的系统容量的估算值。相信本文所做的工作将对我国拥有自主知识产权的3G标准即TD-SCDMA的健康发展和商用化起到应有的作用。


作者：潘兆辉