TD-SCDMA基站能力分析

　　2006年1月20日，TD-SCDMA正式成為中國(guó)3G行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。作為中國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3G標(biāo)準(zhǔn)，TD-SCDMA成為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)后，中國(guó)的整個(gè)通信產(chǎn)業(yè)鏈都會(huì)受到良性的促進(jìn)和刺激。畢竟，TD-SCDMA對(duì)中國(guó)電信界的意義已經(jīng)超越了這項(xiàng)技術(shù)本身，它是中國(guó)電信史上第一個(gè)完整的通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它的出現(xiàn)打破了歐美在高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)壟斷，其成功與否直接關(guān)系到中國(guó)在未來(lái)國(guó)際高技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)言權(quán)。當(dāng)前，TD-SCDMA的發(fā)展仍存在一些問(wèn)題，主要可以總結(jié)為：產(chǎn)業(yè)鏈需要進(jìn)一步完善、國(guó)際化有待進(jìn)一步努力以及沒(méi)有成熟的規(guī)模商用網(wǎng)絡(luò)。直接原因在于TD-SCDMA的技術(shù)研發(fā)進(jìn)程比其它3G通信系統(tǒng)，如WCDMA、CDMA2000要晚許多。這也使得當(dāng)前業(yè)界對(duì)于TD-SCDMA設(shè)備技術(shù)能力不了解，以致于TD-SCDMA的商用進(jìn)程嚴(yán)重受到影響。

　　基于這種情況，下面從覆蓋和容量?jī)煞矫嬖敿?xì)分析TD-SCDMA基站的能力，為TD-SCDMA后期大規(guī)模的試驗(yàn)及商用提供理論指導(dǎo)依據(jù)。而智能天線、聯(lián)合檢測(cè)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(yīng)不像WCDMA系統(tǒng)這樣明顯。相對(duì)于WCDMA 的覆蓋和容量緊密關(guān)系，TD-SCDMA在覆蓋和容量上相對(duì)獨(dú)立，兩者相互關(guān)聯(lián)性較弱，因此，在分析基站能力時(shí)，完全可以單獨(dú)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(yù)算指標(biāo)息息相關(guān)，鏈路預(yù)算也是無(wú)線網(wǎng)規(guī)劃的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。鏈路預(yù)算分為上行和下行，下行鏈路預(yù)算非常復(fù)雜，從無(wú)線電波傳輸?shù)慕嵌葋?lái)看，一般基站的發(fā)射功率遠(yuǎn)大于手機(jī)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(guò)計(jì)算上行鏈路來(lái)確定小區(qū)覆蓋半徑。因此，本文只給出TD-SCDMA的上行鏈路預(yù)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(dāng)傳播環(huán)境和業(yè)務(wù)模型發(fā)生變化時(shí)，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(dāng)系統(tǒng)的質(zhì)量要求降低時(shí)，相當(dāng)于系統(tǒng)允許干擾在某種程度上的增加，因此也會(huì)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(cè)的效果，從而影響系統(tǒng)容量。

　　因此，嚴(yán)格意義上說(shuō)來(lái)，很難用一個(gè)簡(jiǎn)單的公式來(lái)計(jì)算TD-SCDMA系統(tǒng)的容量。在建網(wǎng)初期，在沒(méi)有完善的業(yè)務(wù)模型作為支撐的情況下，即使運(yùn)用系統(tǒng)仿真的手段，也不可能完全正確地預(yù)測(cè)出系統(tǒng)容量，而且仿真結(jié)果不具有普遍意義，無(wú)法直接運(yùn)用到其他規(guī)劃中。在工程中，為了便于計(jì)算和容量控制，對(duì)TD -SCDMA容量估算作簡(jiǎn)化處理。具體簡(jiǎn)化為：TD-SCDMA采用的多項(xiàng)技術(shù)使得其上下行容量接近碼道極限；系統(tǒng)無(wú)線資源按理想方式調(diào)配，不浪費(fèi)任何時(shí)隙和碼道的無(wú)線資源；在某一片區(qū)域內(nèi)，TD-SCDMA系統(tǒng)上下時(shí)隙分配可以進(jìn)行靈活的設(shè)置；TD-SCDMA各種業(yè)務(wù)對(duì)資源的占用是以時(shí)隙和碼道為單位的。定義一個(gè)時(shí)隙的擴(kuò)頻因子為16的碼道為一個(gè)BRU，所有業(yè)務(wù)對(duì)資源的占用都用BRU來(lái)衡量。

　　同時(shí)還對(duì)容量分析作進(jìn)一步的假設(shè)：

　　按用戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求和行為的不同將需要覆蓋的區(qū)域進(jìn)行劃分；取定各區(qū)域/模型中可能使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（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(wù)的用戶在忙時(shí)實(shí)際使用非語(yǔ)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(wù)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(wù)，其他區(qū)域最大只支持PS64kbps數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；上下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)比例為 1∶4；上下行時(shí)隙分配方式為3∶3；為了確保系統(tǒng)容量和網(wǎng)絡(luò)安全，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)按實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)處理（數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分為實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)兩種，其中非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是以“盡力而為”的方式進(jìn)行傳送的，在容量估算時(shí)可以不為非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)預(yù)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(luò)安全，市區(qū)話務(wù)容量按照網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷70％設(shè)計(jì)，郊區(qū)道路話務(wù)容量按照網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷50％設(shè)計(jì)。

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

　　表1典型區(qū)域業(yè)務(wù)模型

　　根據(jù)TD-SCDMA無(wú)線資源分配原理，當(dāng)上下行時(shí)隙分配為3∶3時(shí)，每一種業(yè)務(wù)的資源占用情況如表2所示。

　　由于上下行業(yè)務(wù)非對(duì)稱性，在3∶3的正常時(shí)隙分配情況下，導(dǎo)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(jìn)行計(jì)算。根據(jù)每一種業(yè)務(wù)無(wú)線資源占用情況和假定的業(yè)務(wù)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(wù)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(guò)仔細(xì)分析TD-SCDMA基站的能力，可以發(fā)現(xiàn)TD-SCDMA設(shè)備在覆蓋及容量存在的優(yōu)勢(shì)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(diǎn)等。

　　對(duì)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(wú)線規(guī)劃提供強(qiáng)有力的保證，為促進(jìn)TD-SCDMA的產(chǎn)業(yè)化、加快3G網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)的實(shí)施添磚加瓦。