TD-SCDMA主要关键技术及无线组网浅析

TD-SCDMA|0">1.5动态信道分配技术

　　动态信道分配（DCA）指所有信道资源设置于中心存储区内，根据小区之间和本小区内的干扰情况，按照一定算法，利用剩余信道资源进行信道分配和调整，可有效分配空、时、频、码信道资源。由于能较好地避免干扰、使信道重用距离最小化，提高了系统容量。并且，该技术能很好地适应3G多种业务的需要，特别是高速率的上、下行不对称数据业务和多媒体业务。

　　DCA应用上的问题在于计算和控制的复杂性，当系统负荷很高时，DCA的效率不如固定信道分配（FCA）。此外，如存在剩余信道资源不足时，DCA也无法发挥作用。

2、TD-SCDMA系统无线组网对关键技术的考虑

　　无线组网的主要工作是小区规划，衡量组网效果主要考虑4个方面的指标，即容量（移动用户数量）、覆盖（小区服务范围）、质量（QoS）、和成本（网元数量），这些指标是相互制约的，只能在平衡得失后折衷考虑。据估计，TD-SCDMA系统无线网络部分的投资接近总投资的2/3，进行合理的无线网络规划可大大降低投资成本，特别要考虑TD-SCDMA关键技术对相关指标的影响。下面将仅对容量、覆盖和成本进行有关分析。

　　2.1　TD-SCDMA容量规划需要考虑的因素

　　TD-SCDMA网络受到众多因素的影响，　网络的大小、覆盖的范围均取决于容量的需求，初期建网最关键的是话务负荷，归纳起来，影响TD-SCDMA容量规划的主要因素有以下几个方面。

　　（1）TD-SCDMA系统容量受限于码资源。

　　由于TD-SCDMA系统采用智能天线及JD技术后，通过智能天线的波束赋形的"空分特性"及在不同时隙分配信道的"时分特性"，可使系统自干扰非常小，因而系统容量不再受限于干扰，而主要受限于码资源。在容量规划时，主要问题在于需要基于不同的时隙配置可提供上、下行链路资源单元（RU）的数量，从而进行可提供的容量算法。在TD-SCDMA系统中，不同速率业务的承载是经过资源单元来估算的，在一个时隙中，一个扩频因子为16的码道为一个 RU，对一个5 ms子帧中，6个时隙上下行链路总共可提供16个RU。每个时隙中，有着不同的用户，采用扩频码后，可保证同一时隙中不同扩频因子的扩频码是正交的。扩频码的作用是用于区分同一时隙中的不同用户，因此，信道扩频码数量越多，扩频码平均正交性越好，小区容量越高。

　　（2）智能天线性能对系统容量的影响

　　在进行TD-SCDMA系统容量规划时，要充分考虑智能天线的影响。在街道密集的市区，由于建筑物等的穿透损耗影响，应考虑智能天线不能工作在理想情况，容量减少；在郊区且用户移动速度不大时，可不考虑多谱勒频移的影响，可认为智能天线工作在理想情况，系统容量可增大；在室内环境，对容量规划按全向天线特性进行。为了充分发挥智能天线的优势，提高系统容量，目前正在探讨在同一小区或扇区内分配多扰码的方案。前述智能天线存在的两个问题，还有待在无线组网时进行合理解决。此外，TD-SCDMA的智能天线赋形和分时隙规划也给规划软件的计算带来极大的负担和挑战。

　　（3）DCA技术的影响

　　DCA技术能有效分配空、时、频、码信道资源，可提高系统容量。在进行网络容量规划时，要设置一定的剩余信道资源，否则，DCA不能有效发挥作用，综合考虑系统容量与DCA之间的关系是容量规划的重要环节之一。采用慢速DCA技术可避免不同相邻基站间存在的交叉时隙干扰，如存在交叉时隙干扰，还应采用快速DCA算法，使干扰影响最小。

　　（4）同频或异频组网的影响

　　TD-SCDMA系统组网的最大问题在于解决相邻小区的同频干扰，由于JD算法仅能应用于小区内，不能解决同频干扰问题（邻区内），为此，系统容量规划时，要考虑一定的余量，以充分发挥DCA的优点，这样，必然损失系统容量。为了解决同频干扰对组网的风险，可采用异频组网方案，以有效解决邻小区同频干扰。但进行异频组网时，需要重点探讨核心频段的15 MHz内的9个频点上的频率规划方案。异频组网的频谱利用率远低于同频组网。在组网初期，用户数量较少，异频组网可满足容量要求，随着用户的增加，系统必将扩容，9个频点很难满足扩容要求，从远期看，异频组网有可能过渡到同频合理组网的方案。

　　2.2　TD-SCDMA覆盖规划需要考虑的因素

　　（1）传播模型的选择。

　　传播模型选择是无线覆盖规划的重要前提，其中，无线传播损耗是关键参数，此参数与频率、距离、天线高度等参量有关。为了提高预测的准确性，一般采用"分段传播模型"和"传播模型校准"的方法。对TD-SCDMA系统，由于其TDD时分特性和采用智能天线具有的空分特性，使干扰源与有用信号在时、空上错开，干扰显得不太重要，最主要的是对有用信号的预测，而有用信号一般来自距离较近的宿主基站。因此，在传播模型的选择上，TD-SCDMA系统以采用短距离传播模型为宜。在实际组网时，可实测无线传播损耗，以满足TD-SCDMA移动用户的接收参考灵敏度，从而确定覆盖范围大小。

　　（2）智能天线和频段的影响。

　　由于TD-SCDMA系统的上、下行信道使用同一载频，上、下射频信道完全对称，从而有利于智能天线的使用。如前所述，智能天线的突出优点是可增加覆盖范围，其正常算法和参数是在物理层验证和系统调整的，而目前采用的性能评估是物理层和系统级分离的，其赋型增益的取值需进一步在商用网上进行实验确定，由于对不同业务需求的Eb/No要求不同，究竟采用多少也有必要通过商用网的实验结果来确定。

　　另外，由于受频段影响TD-SCDMA工作在2000 MHz附近，比800 MHz～900 MHz频段的2G系统要高出一倍以上，由于高频段电磁波空间传播路径损耗比低频段要大得多，因此其无线覆盖范围比2G系统要小。但根据相关分析，在TD- SCDMA帧结构中，由于有一个"保护时隙"（75微秒），用于保护和区分上、下行时隙，有可能实际小区最大半径达10 Km以上。

　　（3）穿透损耗的影响

　　由于TD-SCDMA系统的核心频段在2 GHz范围，小区建筑物和车辆的穿透损耗是影响无线覆盖的重要因素之一，对建筑物内部通信，在覆盖规划时，一般假设有15～30 dB的穿透损耗，对汽车要考虑3～6 dB。小区覆盖设计的重要准则在于对90%以上位置区域和99%时间内，使移动台和基站处的接收信号要满足TD-SCDMA系统规定的参考灵敏度。对基站收发信机，其门限为-108 dBm，对移动台为-104 dBm。

　　（4）承载业务速率的影响

　　在3G系统中，采用了多种速率的承载方式，而由于对不同速率承载的处理增益不同，要求的Eb/No值也不同，因而引起系统对不同速率承载的覆盖能力有明显的差别，通常承载速率越高的业务，其覆盖区域便变小。进行覆盖规划时，需满足连续覆盖的承载速率要求。从链路预算看，因TD-SCDMA的带宽窄，噪声较低，且在智能天线赋形和干扰余量等方面，得到较大的增益，其各种业务覆盖半径虽有不同，但差异较小。

　　（5）网络负荷的影响

　　TD-SCDMA是基于CDMA技术的，存在"小区呼吸效应"，即小区覆盖范围随负荷改变而改变，低负荷时，覆盖范围大；高负荷时，覆盖范围小。因此，必须考虑负荷水平对覆盖变化的影响。但对TD-SCDMA系统，因采用时分帧控的帧结构，即同一时隙码分的用户比较少，加之采用智能天线及JD 等关键技术，能最大限度消除码间干扰，故负荷变化对覆盖影响相对较小，这与WCDMA、CDMA2000完全码分的系统是不同的。