TD-SCDMA无线网络规划中应注意的一些问题 （上）

摘要　TD-SCDMA系统由于采用了时分码分的多址方式、智能天线、联合检测、接力切换、动态信道分配等一系列新型关键技术和无线资源算法，为网络规划带来了很多新特点。本文就在TD网络规划中遇到的一些问题所形成的几个观点、看法做一介绍，包括覆盖能力、容量受限因素以及可变切换点等相关内容。

1、引言

　　移动通信网络的规划由网络规模预测、无线网络规划、传输系统规划、核心网络规划、电源配套规划、无线系统规划几大部分组成，其中，无线网络规划是移动通信系统规划中最为关键的部分，关系着整个移动通信网络建设的成败。TD标准作为中国自主研发3G标准，与3G的其他标准尤其是WCDMA相比，TD-SCDMA技术仍有许多“尚显稚嫩”的地方。不过，随着中国3G牌照发放的日益临近，作为国家大力扶持的TD-SCDMA技术也日趋成熟，因此，TD无线网络规划作为网络建设之前的关键步骤，其内容应随着TD技术的不断成熟而日趋完善。

2、覆盖能力问题

　　（1）链路预算仍为TD-SCDMA系统覆盖能力的关键指标

　　从覆盖角度分析TD-SCDMA的特点来看，由于TD-SCDMA系统采用了其他两种3G制式所没有的TDD（时工双分）方式，因此其覆盖能力主要取决于两方面的因素：一是与TD-SCDMA TDD方式有关的上下行切换保护时隙的长度；二是链路预算。

　　从TD-SCDMA系统的帧结构可以看到，采用低码片速率（LCR）的子帧由7个业务时隙和3个特殊时隙组成，如图1所示。3个特殊时隙分别是96 chip的下行导频时隙（DwPTS），96 chip的主保护间隔（GP）时隙及160 chip的上行导频时隙（UpPTS）。其中，主保护间隔时隙形成了固定的上下行。由于TD-SCDMA技术对上行同步的要求，基站侧信号的接收与发射必须同步，因此，终端的发射必须提前实施。如果终端接收到的下行信号有τ的延迟，那么它发射的上行信号就要提前τ，终端的接收与发射就有2τ的延迟。从图2可以看出，当2τ小于等于保护间隔时隙时长75μs（等于GP码数/码片速率）时，DwPTS与UpPTS之间不会产生干扰，因此小区无干扰的覆盖半径可达11.25 km（等于光速xGP时长/2）。如果允许DwPTS对UpPTS的影响（略微增大了UE初始小区的搜索时间）能够接受的2τ达到了（96+96）chip，小区覆盖半径从11.25 km扩展到22.5 km，进一步地，TD-SCDMA基站理论上的覆盖距离仍可扩大，通过DCA（dynamic channel allocation）来锁住第一个上行时隙，能够接受的2τ达到了（96+864）chip，这种情况下最大支持的小区覆盖半径达到112.5 km。
 
图1　TD-SCDMA无线子帧结构

 
图2　TD-SCDMA终端接收和发射的延迟

 

　　从帧结构上分析，TD-SCDMA的理论覆盖能力完全满足3G网络部署要求，因此，采用TD-SCDMA系统实际能够达到的覆盖范围取决于链路预算，而链路预算的结果则与信号的发射功率、接收机灵敏度、干扰及噪声强度、天线增益、处理增益等因素密切相关。

　　目前我国已进行的TD试验网测试中，一些厂商已实现上行导频时隙后延整个Ts1时隙的技术，即UpPTS shifting，使得保护间隔时隙扩大至960 chip，且在系统中可通过开关键的设置来启用或取消shifting操作，因而在TD系统大规模商用时，和3G其他制式一样，在网络规划中首先通过预定上行小区负荷，结合TD系统独特的智能天线、TDD双工方式、接力切换等关键技术在链路预算中的各种取值，通过链路预算获得各覆盖环境分区下的初步覆盖半径。

　　（2）多频点技术提升TD-SCDMA系统的下行覆盖能力

　　从图1可以看出导频信道和广播信道工作在独立的时隙，它们的干扰情况与业务时隙不同，同时，导频信道和广播信道需向全小区用户发射，因此这些公共信道发射采用的是全向赋形，而没有业务信道那样有智能天线的赋形增益，由此造成下行覆盖可能受限于公共信道的情况，因此公共信道的覆盖规划是覆盖规划时必须重点考虑的问题。

　　目前作为厂商极力推荐的TD-SCDMA小区多载频系统。除了可以提供系统更高容量及降低小区间干扰外，在覆盖方面，也提升了公共信道与业务信道覆盖匹配性，有效改善了公共信道下行覆盖受限的情况，其相关规范在中国通信标准化协会（CCSA）获得通过，并已报批国家3G技术行业标准。

　　TD-SCDMA多载频小区配置如图3所示，一个小区可配置N个载频（N=3），仅在小区/扇区的一个载频上发送DwPTS和广播信息（Ts0），多个频点使用一个共同广播。针对每一小区，从分配到的多个频点中确定一个作为主载频，其他为辅载频。在同一个小区内，仅在主载频上发送DwPTS和广播信息，辅载频仅发射业务信道，辅载频原先的公共信道空置。

 
 
图3　TD-SCDMA多载频小区配置

　　从图3可以看出，由于业务信道在3个载频共享发射功率，而公共信道仅在主载频上发射，因此可以独享发射功率，并可以弥补由于未采用智能天线而导致的赋形增益损失（当载频数量等于3时，相当于业务信道增加了5 dB的附加增益），提升了与业务信道覆盖匹配性，从而提高了下行覆盖的能力。