TD-SCDMA基站能力分析

0、前言

　　2006年1月20日，TD-SCDMA[1]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。

　　然而，TD-SCDMA目前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他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，本文从覆盖和容量两方面全面分析了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的覆盖和容量关系紧密，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。

1、覆盖能力分析

　　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都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。

　　1.1　基站设备参数[2]

　　先给出TD-SCDMA基站的一些设备参数。

　　a）解调门限（见表1）。

　　b）最大发射功率：2 W。

　　c）基站噪声系数：4 dB。

　　d）基站接收天线增益。

表1　基站设备解调门限

业务类型AMR12.2CS64PS64PS128PS384
Eb/No值（dB）10.515131313

　　考虑到实际情况，取定向智能天线的增益为14 dBi，全向智能天线的增益为8 dBi。

　　1.2　终端设备参数[3]

　　a）最大发射功率。数据业务：24 dBm，话音业务：21 dBm

　　b）终端天线增益：取0 dBi。

　　c）噪声系数：取7 dB。

　　1.3　损耗余量

　　a）穿透损耗。穿透损耗与具体的建筑物类型、电波入射角度等因素有关。在链路预算中假设穿透损耗服从对数正态分布，用穿透损耗均值及标准差描述。建议按表2取值。

表2　典型区域的穿透损耗均值

区域类型穿透损耗均值（dB）
市区15
郊区农村6

　　b）人体损耗。语音业务的人体损耗取3 dB，由于使用数据业务时UE距离人体较远，故数据业务取0 dB。

　　c）馈缆损耗。包括从功放到天线接头之间跳线、连接器的损耗，取值为1 dB。

　　d）干扰余量。TD-SCDMA也是同频码分系统，联合检测无法消除小区外其他用户干扰。干扰余量取值为1 dB。

　　e）功控余量（快衰落余量）：1 dB。

　　f）阴影衰落余量。阴影衰落符合对数正态分布，阴影衰落标准差与电磁波传播环境相关，根据电测结果和覆盖概率要求，建议按表3取值。

表3　阴影衰落标准差

区域类型阴影衰落标准差（dB）面积覆盖概率（%）阴影衰落余量（dB）
市区8958.3
郊区农村8750.0

　　1.4　其他参数

　　a）波束成形增益。TD-SCDMA 8天线波束赋形增益最大9 dB，一般取6-8 dB。

　　b）处理增益。TD-SCDMA处理增益由编码增益与扩频增益两部分组成。
　　
　　式中：

　　RC--信道编码速率

　　M--扩频调制方式

　　PL--打孔限制

　　SF--扩频因子

　　1.5　链路预算

　　市区不同数据业务的上行链路预算如表4所示。与市区不同环境链路预算参数的农村差异如表5所示。不同环境和速率下的最大允许路径损耗和最大覆盖半径如表6所示。

表4　市区上行链路预算表

参数AMR12.2CS64PS64PS128PS384
噪声功率谱密度（dBm/Hz）-174-174-174-174-174
码片速率（Kcps）12801280128012801280
底噪（dBm）-113-113-113-113-113
Eb/No（dB）10.515131313
业务速率（Kbit/s）12.26464128384
处理增益（dB）1312121212
基站噪声系数（dB）55555
接收灵敏度（dBm）-110.5-105-107-107-107
终端天线增益（dBi）00000
基站天线增益（dBi）1414141414
赋形增益（dB）77777
所有增益（dB）2124242424
馈线损线（dB）11111
人体损耗（dB）30000
穿透损耗（dB）1515151515
面积覆盖概率（%）9898989898
阴影衰落余量（dB）8.38.38.38.38.3
快衰落余量（dB）11111
干扰余量（dB）11111
所有损耗+余量（dB）29.326.326.326.326.3
移动台发射功率（dBm）2124242424
最大允许路径损耗（dB）123.2126.7128.7128.7128.7