TD-SCDMA基站能力分析

　　2006年1月20日，TD-SCDMA正式成為中國3G行業(yè)標準。作為中國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的3G標準，TD-SCDMA成為國家標準后，中國的整個通信產(chǎn)業(yè)鏈都會受到良性的促進和刺激。畢竟，TD-SCDMA對中國電信界的意義已經(jīng)超越了這項技術(shù)本身，它是中國電信史上第一個完整的通信技術(shù)標準，它的出現(xiàn)打破了歐美在高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的標準壟斷，其成功與否直接關(guān)系到中國在未來國際高技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)言權(quán)。當前，TD-SCDMA的發(fā)展仍存在一些問題，主要可以總結(jié)為：產(chǎn)業(yè)鏈需要進一步完善、國際化有待進一步努力以及沒有成熟的規(guī)模商用網(wǎng)絡。直接原因在于TD-SCDMA的技術(shù)研發(fā)進程比其它3G通信系統(tǒng)，如WCDMA、CDMA2000要晚許多。這也使得當前業(yè)界對于TD-SCDMA設備技術(shù)能力不了解，以致于TD-SCDMA的商用進程嚴重受到影響。

　　基于這種情況，下面從覆蓋和容量兩方面詳細分析TD-SCDMA基站的能力，為TD-SCDMA后期大規(guī)模的試驗及商用提供理論指導依據(jù)。而智能天線、聯(lián)合檢測等關(guān)鍵技術(shù)大大降低了TD-SCDMA系統(tǒng)的干擾，從而使得TD-SCDMA小區(qū)呼吸效應不像WCDMA系統(tǒng)這樣明顯。相對于WCDMA 的覆蓋和容量緊密關(guān)系，TD-SCDMA在覆蓋和容量上相對獨立，兩者相互關(guān)聯(lián)性較弱，因此，在分析基站能力時，完全可以單獨考慮TD-SCDMA的覆蓋能力及容量大小。

　　TD-SCDMA基站覆蓋能力跟鏈路預算指標息息相關(guān)，鏈路預算也是無線網(wǎng)規(guī)劃的一個重要環(huán)節(jié)。鏈路預算分為上行和下行，下行鏈路預算非常復雜，從無線電波傳輸?shù)慕嵌葋砜?，一般基站的發(fā)射功率遠大于手機的發(fā)射功率，因而小區(qū)的有效覆蓋半徑一般取決于上行鏈路的最大允許路徑損耗，所以一般通過計算上行鏈路來確定小區(qū)覆蓋半徑。因此，本文只給出TD-SCDMA的上行鏈路預算，以作為TD-SCDMA的覆蓋能力依據(jù)。

　　根據(jù)CDMA（碼分多址）系統(tǒng)特征，影響系統(tǒng)容量的因素非常多。比如，當傳播環(huán)境和業(yè)務模型發(fā)生變化時，將直接影響系統(tǒng)的容量大??；由于 CDMA系統(tǒng)是自干擾系統(tǒng)，當系統(tǒng)的質(zhì)量要求降低時，相當于系統(tǒng)允許干擾在某種程度上的增加，因此也會影響系統(tǒng)的容量；用戶分布情況也影響智能天線賦形和聯(lián)合檢測的效果，從而影響系統(tǒng)容量。

　　因此，嚴格意義上說來，很難用一個簡單的公式來計算TD-SCDMA系統(tǒng)的容量。在建網(wǎng)初期，在沒有完善的業(yè)務模型作為支撐的情況下，即使運用系統(tǒng)仿真的手段，也不可能完全正確地預測出系統(tǒng)容量，而且仿真結(jié)果不具有普遍意義，無法直接運用到其他規(guī)劃中。在工程中，為了便于計算和容量控制，對TD -SCDMA容量估算作簡化處理。具體簡化為：TD-SCDMA采用的多項技術(shù)使得其上下行容量接近碼道極限；系統(tǒng)無線資源按理想方式調(diào)配，不浪費任何時隙和碼道的無線資源；在某一片區(qū)域內(nèi)，TD-SCDMA系統(tǒng)上下時隙分配可以進行靈活的設置；TD-SCDMA各種業(yè)務對資源的占用是以時隙和碼道為單位的。定義一個時隙的擴頻因子為16的碼道為一個BRU，所有業(yè)務對資源的占用都用BRU來衡量。

　　同時還對容量分析作進一步的假設：

　　按用戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務的需求和行為的不同將需要覆蓋的區(qū)域進行劃分；取定各區(qū)域/模型中可能使用數(shù)據(jù)業(yè)務（使用64k CS/PS、128k PS、384k PS）的用戶比例ka，該值與數(shù)據(jù)用戶的滲透率有關(guān)；取定可能使用數(shù)據(jù)業(yè)務的用戶在忙時實際使用非語音的比例kb，該值取決于用戶的行為；由于下行數(shù)據(jù)業(yè)務的用戶行為通常較易描述，因此先取定用戶使用下行64k CS/PS、128k PS、384k PS RAB的比例Kc1～Kc4；市區(qū)部分區(qū)域能夠提供PS384kbps數(shù)據(jù)業(yè)務，其他區(qū)域最大只支持PS64kbps數(shù)據(jù)業(yè)務；上下行數(shù)據(jù)業(yè)務比例為 1∶4；上下行時隙分配方式為3∶3；為了確保系統(tǒng)容量和網(wǎng)絡安全，數(shù)據(jù)業(yè)務按實時業(yè)務處理（數(shù)據(jù)業(yè)務分為實時與非實時兩種，其中非實時數(shù)據(jù)業(yè)務是以“盡力而為”的方式進行傳送的，在容量估算時可以不為非實時業(yè)務預留系統(tǒng)容量）；多載波基站中，同一扇區(qū)不同載頻之間的干擾可以忽略；為了確保系統(tǒng)容量和網(wǎng)絡安全，市區(qū)話務容量按照網(wǎng)絡負荷70％設計，郊區(qū)道路話務容量按照網(wǎng)絡負荷50％設計。

　　將區(qū)域類型分為市區(qū)和郊區(qū)道路兩種，業(yè)務模型如表1所示。

　　表1典型區(qū)域業(yè)務模型

　　根據(jù)TD-SCDMA無線資源分配原理，當上下行時隙分配為3∶3時，每一種業(yè)務的資源占用情況如表2所示。

　　由于上下行業(yè)務非對稱性，在3∶3的正常時隙分配情況下，導致系統(tǒng)下行資源首先受限，基站容量按照下行資源受限進行計算。根據(jù)每一種業(yè)務無線資源占用情況和假定的業(yè)務模型，可以得到典型區(qū)域的單載扇信道容量，如表3所示。

　　多載波多扇區(qū)基站的數(shù)據(jù)吞吐率和載扇數(shù) 有線性比例關(guān)系，話務信道數(shù)則根據(jù)ErlB表得到各種站型的話音容量，如表4所示。

　　通過仔細分析TD-SCDMA基站的能力，可以發(fā)現(xiàn)TD-SCDMA設備在覆蓋及容量存在的優(yōu)勢及不足。為了提高TD-SCDMA基站的覆蓋能力，可以考慮降低TD-SCDMA基站的底噪、提高其處理增益以及智能天線的賦形增益等。而為了提高基站的數(shù)據(jù)吞吐量，可以考慮引入多載波或者一些新技術(shù)，比如N頻點等。

　　對TD-SCDMA基站能力有了定性的了解以后，也可以為今后TD-SCDMA的無線規(guī)劃提供強有力的保證，為促進TD-SCDMA的產(chǎn)業(yè)化、加快3G網(wǎng)絡在我國的實施添磚加瓦。