TD-SCDMA完全可以独立组网

TD-SCDMA完全可以独立组网

自TD-SCDMA诞生以来，有诸多论调，认为TD-SCDMA采用时分模式，会受到速度影响，不适用于高度运动用户；还有人认为TD-SCDMA只适用于人口密集地区，只适合作为其它系统的补充技术。为此，TD－SCDMA产业联盟于4月30日在杭州召开产业发展专题会议，专门讨论TD－SCDMA是否可以独立组网的问题。在此会议上，华为，中兴，大唐，普天等系统设备厂家分别发表演讲，并进行了热烈讨论，各厂家从TD－SCDMA的技术，市场和网络方面进行了论证，一致认为TD－SCDMA具有独立组网的能力。西安海天肖良勇教授更是从智能天线的角度，通过理论分析和仿真试验数据证明，TD－SCDMA相对其他两个3G标准，具有更强的独立组网优势。
普天信息技术研究院通过计算和仿真试验证明TD-SCDMA系统在系统覆盖方面、容量方面和终端移动速度方面均能满足各种条件下的需求，所以TD-SCDMA系统完全能够独立组网。

一、系统覆盖方面
对于TD-SCDMA，有种观点认为它只适用于微小区或微微小区的覆盖。实际上，我们采取的新型技术，完全使其能够支持各种无线网络环境，支持宏小区、微小区及微微小区等各种条件下的使用。
TD-SCDMA系统的覆盖半径主要取决于两方面的因素：一是系统的发射电平及接收灵敏度，二是收发时间间隙，主要是上下行保护时隙的宽度以及电波传播速度之间的关系。
就系统的发射电平和接受灵敏度而言，TD- SCDMA 系统与FDD系统是相同的。而且由于采用了智能天线，利用上、下行波束赋形技术，获得了额外的系统增益，使得系统的链路预算要优于WCDMA系统，在同等发射功率条件下覆盖半径也明显大于WCDMA系统。初步的推算为：由于TD-SCDMA的带宽只有WCDMA的1/3，较WCDMA系统所获得的增益为5dB，智能天线带来的额外系统增益为9dB，但由于采用了TDD多时隙的方案，使TD-SCDMA多失去8dB，所以在相同的传播情况下，TD-SCDMA的链路预算要比WCDMA系统多6dB，相当于覆盖半径要大50%。根据ITU规定的环境下最大通信距离的计算结果， WCDMA系统在8K的语音及384K的数据传输情况下的覆盖半径分别为10Km和5Km，而TD-SCDMA的这一数值分别为10Km和16Km，这一结果已经在1998年向ITU提交建议时一并提交，并获得认可。

图1 1 TD－SCDMA时隙结构
就收发时间间隙而言，TD-SCDMA在进行帧结构设计时就充分考虑到了基站系统在作为宏小区应用时所需要的保护时隙，系统的设计完全能满足广域覆盖要求。TD-SCDMA帧结构中的上下行保护时隙为t=75us，它就是用于区分上下行时隙，使距离较远的终端能实现上行同步。此时，小区的最大半径就是：  ，其中 为光速。当需要的小区覆盖半径超过11Km时，我们可以通过灵活设置保护时隙来实现基站的超远距离覆盖，比如，我们将保护时隙增加，牺牲掉一个业务主时隙TS1，系统容量降低了大概16%，小区半径却增长为：  。当然，这只是个理论值，实际的覆盖半径还要受到链路预算的限制，但这说明了保护时隙并不能成为TD-SCDMA覆盖的限制，同时，即使我们牺牲了这一部分容量，但TD-SCDMA系统容量要远远大于WCDMA系统，仍然可以使系统的容量比WCDMA系统高。
以12.2kbit/s的话音业务为例，用户环境为120km/h（此种环境下为最恶劣的信道环境）的移动速度，覆盖区域内接入概率为95％。故TD－SCDMA系统在网络覆盖方面，是完全能够满足独立组网条件的。各种无线环境下语音及数据用户的覆盖范围见表1-1、1-2。
表 1 1语音用户的小区覆盖范围（用户速度3km/h）

 天线增益 18dBi 天线增益11dBi
传播环境 室外 室内 室外 室内
密集城市区 2.95 0.8 1.87 0.83
城市区 3.96 1.48 2.5 1.54
郊区 8.82 4.59 5.58 4.77
农村 43.61 31.45 27.6 19.9

表 1 2数据用户的小区覆盖范围（用户速度3km/h）
 天线增益 18dBi 天线增益11dBi
传播环境 室外 室内 室外 室内
密集城市区 3.25 0.91 2.06 0.56
城市区 4.51 1.69 2.76 1.04
郊区 10.06 5.23 6.16 3.2
农村 49.71 35.85 30.44 21.96

如果TD-SCDMA用来对微蜂窝或者微微蜂窝覆盖，它具有更多的技术优势来实现对热点区域的专门覆盖和重点业务的高质量服务。采用智能天线技术，跟踪用户对其进行波束赋形，可以实现对负荷的自动平衡和满足不同业务的QoS需求。
TD-SCDMA系统可以采用动态扇区调节方式和波束负荷方式两种方式进行负荷负担。动态扇区调节方式通过调节波束的方向和波宽来调节和分布扇区的大小和位置，从而平衡高负荷程度。波束负荷方式则通过将一些窄波束定向到“热点”地区来平衡网络流量负荷。通过负荷平衡，可以大大降低高负荷水平同时提高网络的通信能力。图1-2为动态扇区调节方式示意图，图1-3为波束负荷方式示意图。

(a)波束负荷之前           (b)波束负荷之后 
图 1 3波束负荷示意图
TD-SCDMA系统可以采用专用波束分配来满足不同业务的QoS需求。由于智能天线的波束方向、宽度、距离可调，所以可以通过波束的调节来同时满足不同特性服务的需求。对于语音服务，移动性更重要，而数据服务，速度与通信质量是关键要素。为满足不同的服务需求，可以给语音服务分配专用的多波束，提供给数据服务专用的窄波速。图1-4为专用波束分配示意图，其中，(a)中，数据与语音使用相同的波束，(b)中数据与语音使用不同的波束。

(a)专用波束分配前                   (b)专用波束分配后
图 1 4专用波束分配示意图
因此，在TD-SCDMA单独组网时，在农村等业务量较少的地区可采用大区值的覆盖方式，而在业务较多地区可采用微蜂窝或微微蜂窝，并利用智能天线的灵活的赋形技术，实现对热点区域的重点覆盖和不同业务的差异服务。

二、容量方面
TD-SCDMA系统本身具有容量方面的优势，表1-3、1-4分别是系统仿真得到的语音和数据的频谱效率。显然，单基站所支持用户数多就同时减低了每用户的分摊费用，为运营商带来成本的降低。
表 1 3频谱效率仿真结果（语音）
业务 信道 频谱效率（kbit/s/MHz/cell）
语音增强全速率 车载A信道 60km/h 140
 车载A信道 120km/h 120
 户外到户内A信道 120km/h 130
表 1 4频谱效率仿真结果（数据）
业务 信道 频谱效率（kbit/s/MHz/cell）
  上行 下行
分组数据64kbit/s 车载A信道 3km/h 430 425
 车载A信道 60km/h 310 345
 车载A信道 120km/h 310 295
 户外到户内A信道 120km/h 290 310
分组数据144kbit/s 车载A信道 3km/h 370 405
 车载A信道 60km/h 280 325
 车载A信道 120km/h 280 280
 户外到户内A信道 120km/h 260 295
分组数据384kbit/s 车载A信道 3km/h 320 335
 车载A信道 60km/h 240 280
 户外到户内A信道 120km/h 225 245
另一方面，在FDD系统中，在数据业务较多时，下行流量明显高于上行，此时上行信道的容量就被浪费。而TD-SCDMA系统由于TDD方式和DCA技术的采用，使得TD-SCDMA在传输中很容易设置一个上行和下行链路的转换点，来适应业务在传输方向、空间、时间上的三维变化，其灵活设置的转换点就如同十字路口的交通灯，在DCA算法的调控下，根据不同方向、不同区域、不同时间的流量来自动轻松设置。对于像因特网这样的“不对称”传输业务，可使其转换“不对称”，而对于像语音这样的“对称”传输业务可以使其转换“对称”，这样就使总的频谱效率更高，实现的实际流量更大；而移动网络中不同区域内不同业务种类的比重是不同的，同时其又随社会的发展而变化，这种变化都能在DCA算法的监控调配下，在TD-SCDMA系统中很好的得到适应，这是任何其它系统所不能比拟的。
普天信息技术研究院根据系统独立组网的容量需求，开发了单载波基站、3载波基站和9载扇基站，能够满足客户的不同容量需求。其中，9载扇基站能够提供400Erl/基站左右的话务容量，相当于2部S-8/8/8的GSM基站提供的话务容量，完全能够满足系统热点覆盖的需求，适合于架设在高业务量的密集商务地区中。3载波基站能够提供120Erl/基站左右的话务容量，相当于1部S-6/6/6的GSM基站提供的话务容量，能够满足普通市区这种中业务密度需求的地区。单载波基站适合于郊区和农村的业务容量需求。
设备容量的多样性可满足不同业务密度的需求，而上下行链路的灵活配置则赋予系统对业务变化的适应性，因此，采用TD-SCDMA可满足运营商对容量的各种需求。

三、终端移动速度方面
TD-SCDMA系统能够满足终端高速移动条件的要求。从目前的仿真结果分析，在终端的移动速度达到250km/h，系统仍能够具有较好的性能。从目前的现场测试的结果来分析，在终端的移动速度达到120km/h（由于目前测试条件的限制，终端的最高移动速度为120km/h）时，系统具有较好的性能。具体的试验数据还会从目前北京和上海的现场试验中获得。
四、结论
综上所述，TD-SCDMA完全具备单独组网的能力，并且TD-SCDMA技术具有频谱利用率高、支持多种标准的通信接口、频谱灵活性强、系统性能稳定、能与传统系统进行兼容、支持高速移动通信、系统设备成本低运维成本低、支持与传统系统间的无缝漫游切换功能等诸多特点，完全能够满足运营商在各种覆盖和传播环境下的覆盖要求。