TD-SCDMA无线网络覆盖方案探讨

TD-SCDMA无线网络覆盖方案探讨

摘要 文章首先介绍了TD-SCDMA网络的技术特点，给出了TD-SCDMA无线网络规划的一般流程；分析了与WCDMA和CDMA2000相比TD-SCDMA无线网络规划的特点；根据TD-SCDMA网络近期和远期规划的需求，提出了与GSM网络混合组网和独自组网的两种无线网络覆盖方案。

1、引言

随着TD-SCDMA产业链各环节突飞猛进的发展和TD-SCDMA产业化专项测试的完成，TD-SCDMA商用进程离我们越来越近，TD-SCDMA系统的网络规划正成为各方关注的焦点。无论是TD-SCDMA网络建设初期还是网络扩容期间，细致周密的网络规划对于网络成本的减少和运行质量的提高都具有极为重大的意义。一个TD-SCDMA系统的无线网络（基站）部分投资接近总投资的三分之二，进行合理高效的TD-SCDMA无线网络规划可以大大减少投资资本。一个优选的规划方案能辅助我们实现以最小的成本获得最佳的性能目标，最大限度的发挥网络的效用，发挥TD-SCDMA的技术优势，提高覆盖质量，提高通信服务的市场竞争能力，提高运行商的信誉。

由于第二代系统所使用的无线网络规划方法不能满足高性能需求，所以，我们需要有新的无线网络规划方法。由于TD-SCDMA采用了智能天线、联合检测、动态信道分配、上行同步等关键技术，其网络规划与WCDMA、CDMA2000存在一定差异。

2、TD-SCDMA网络简介

TD-SCDMA网络支持核心网GSM-MAP。该系统特别适合于在城市人口密集区提供高密度大容量语音、数据和多媒体业务。它在上行链路各终端发出的信号在基站解调器处完全同步，通过软件及物理层设计来实现，这样可使得正交扩频码的各个码道在解扩时完全正交，相互间不产生干扰，克服异步CDMA多址技术由于每个终端发射的码道信号到达基站的时间不同，造成码道非正交所带来的干扰问题。

TD-SCDMA网络特点可归纳为[1]：

（1）TDD方式便于提供非对称业务。工作在TDD模式下的TD-SCDMA系统在同一载波上交替进行上、下链路传输，这就使得系统可以根据不同的业务类型来灵活地调整链路的上、下行转换点，以适应传输对称业务和非对称业务的要求。同时TDD方式使得系统无需使用成对的频段。

（2）智能天线。该系统的上、下行信道使用同一载频，上、下行射频信道完全对称，从而有利于智能天线的使用。

（3）联合检测。TD-SCDMA系统采用的低码片速率有利用于各种联合检测算法的实现。

（4）同步CDMA。提高了TD-SCDMA系统的容量和频谱利用率，简化了电路，降低成本。

（5）软件无线电。在TD-SCDMA系统中，软件无线电可用来实现智能天线、同步检测、载波恢复和各

种基带信号处理等功能。

3、TD-SCDMA无线网络规划的流程[2]

如图1所示，TD-SCDMA无线网络规划是一个不断设计、修改、再设计、再修改的迭代过程，概括地说，可分为数据准备、规划方案和方案验证三大步骤。

图1 TD-SCDMA无线网络规划流程

（1）数据准备是整个无线网络规划的基础。这里的数据包括地理数据、业务密度分布、无线传播模型和其他系统干扰。

（2）链路预算是进行无线网络预设计最重要的手段。TD-SCDMA的链路预算可分为上行链路预算和下行链路预算，其中上行链路预算的各种因素为已知或准确估计，结果较为可靠，工程上一般通过上行链路预算对基站覆盖能力进行估算。上行链路预算计算公式如下：

最大允许空间路径损耗（dB）=移动台发射功率（dBm）+移动台天线增益（dB）-人体损耗（dB）-馈线损耗（dB）+基站接收天线增益（dBi）+软切换增益（dB）-建筑物或车体穿透损耗（dB）-慢衰落余量（dB）-功控余量（dB）-干扰余量（dB）-基站接收灵敏度（dBm）。

（3）容量估算通过对单小区所能满足的话音和数据用户数目的估算，估计实现网络容量目标需要的基站数目。

（4）性能分析以规划区的业务密度分布图、电子地图为基础信息，根据设计方案提出的站址信息、基站参数信息、系参数信息，建立无线网络模型，进行网络模拟，得到规划区内每点的移动台发射功率、接收功率；各点最强的Ec/Io、合并导频强度、超过覆盖门限导频数；每个小区负荷，用以分析设计方案是否满足了无线网络覆盖目标和容量目标。

4、TD-SCDMA无线网络规划的特点

由于TD-SCDMA采用第二部分中提到的关键技术，其无线网络规划与WCDMA、CDMA2000存在一定差异。主要差异体现在：

（1）TD-SCDMA小区呼吸效应不明显，覆盖对小区负荷不敏感，可按0负荷来设计覆盖。

（2）网络建设初期就可以一次完成切换区的合理规划，选择合理位置，一劳永逸。采用接力切换，

系统对切换比例不敏感，可以有效提高切换成功率和系统资源利用率。

（3）采用32个扰码组，对扰码规划要求较高。

（4）不同业务覆盖差异小，不同业务的连续覆盖能力有较好的一致性，在一定程度上简化网络规划的难度。当TD-SCDMA网络需要扩容时，可以直接在原有基站进行扇区化、加频点，从而缩短扩容时间、节省建设成本。

（5）适应业务量的增加，可以对时隙结构进行调整以调节上、下行流量的比例，使语音和数据业务可以互相转化。

5、TD-SCDMA无线网络覆盖方案

TD-SCDMA网络与GSM网络相比较最大的优点就是可以为用户提供高速可靠的数据业务服务。但是从现在移动用户所需要的业务来看，除了语音业务外，主要的数据业务是短消息业务，而对于其他数据的业务并没有达到非常渴求的程度，所以在TD-SCDMA网络规划初期不宜建设独立的大规模网络，而应该先在小范围建立与GSM混合的网络，逐步展现系统的优越性能，以达到消除用户各种顾虑、吸引用户的目的。另一方面，由于TD-SCDMA网络研制过长，TD-SCDMA网络研制开发商们都希望当国家发放3G牌照后能以最快的速度使网络投入到商用，所以在网络规划初期应充分利用2G网络的覆盖优势，实现TD-SCDMA快速部署。

5.1 与GSM混合组网

根据混合组网的要求，TD-SCDMA网络建设初期并不需要建立一张独立、全覆盖的新网，而应考虑在现有GSM网上按需、分阶段地实现TD-SCDMA的全覆盖。基于这个原则，TD-SCDMA无线网络的建设首先应该考虑在有大量语音业务及数据业务需求的密集市区、市区、机场、重点交通干线和旅游景点建网并保证这些区域的连续覆盖，而郊区和乡村的覆盖则仍由原有的GSM无线网络来承载。

在和GSM混合组网时，要保证两个连续。一个是网络的连续覆盖。在TD-SCDMA和GSM网络交界的边缘区必须产生切换以保证跨网络的连续覆盖，此种情况非常类似于原GSM网络的局间切换。另一个是用户业务的连续。为了保证用户业务的连续性，TD-SCDMA/GSM两个系统的互操作功能（主要指切换和漫游）的实现和双模终端的使用就显得尤为重要；另外在建设TD-SCDMA网络初期，从合理利用网络资源的目的出发，避免TD-SCDMA网络资源由于被语音电话过多占据而无法满足数据业务请求情况的出现；同时考虑到网络建设初期GSM的覆盖优于TD-SCDMA覆盖这个网络现状，建议对于语音业务只要求实现TD-SCDMA到GSM的单向切换。

综合以上分析，为了合理利用网络资源和保证3G用户的优先级，在混合网络中无线网络部分应遵循下列原则：

（1）为了使TD-SCDMA用户尽可能地享受3G网络服务，TD-SCDMA/GSM双模终端开机优先选择TD-SCDMA网络；

（2）空闲模式下支持TD-SCDMA/GSM之间双向小区重选，TD-SCDMA终端应优先驻留在TD-SCDMA网络；

（3）在连接模式下，语音业务采用TD-SCDMA到GSM的单向切换。

同时考虑到从电磁波传输的角度分析可以看出，TD-SCDMA完全可以组大网（宏蜂窝）。所以我们提出了TD-SCDMA和GSM混合组网的无线覆盖方案，如图2所示。

图2 TD-SCDMA和GSM混合组网的无线覆盖

在图2中，反映了在TD-SCDMA建网初期的无线覆盖方案。TD-SCDMA网络采用宏蜂窝方案建立基站覆盖区，以现GSM网络为依托人口较为集中的城市区域部署网络。当然两个网络共享站址资源远不是简单的重复，必须深入考虑到TD-SCDMA、GSM技术本身的特性，并加以合理利用，通过对站址资源的改造、扩建，尽量实现有效的资源共享。一般来说，我们需要考虑TD-SCDMA/GSM天线隔离度、话务量和业务类型、站址高度、城市规划对网络的影响问题和站址物理资源等问题。

5.2 独自组网

如图3给出TD-SCDMA独自组网的无线网络覆盖方案。随着TD-SCDMA网络不断和用户的不断增加，它最终必将完全取代GSM网络，形成一个独自的移动通信网络。在从混合网络向独自网络演变的过程中，可以采用扩容的方法实现独立的TD-SCDMA网络的无线覆盖取代原混合无线覆盖区。因为TD-SCDMA的无线覆盖半径保持稳定，所以可以直接在原有基站进行扇区化、加频点，仍然可以保持稳定的覆盖效果，可以很方便的实现独自TD-SCDMA网络无线覆盖。

图3 TD-SCDMA独自组网的无线覆盖

6、结束语

TD-SCDMA无线网络规划是整个移动通信系统规划最为关键的部分。TD-SCDMA无线网络规划应“一次规划，分步实施”，即从网络的全局出发，做到从全局把握网络的建设。为了实现TD-SCDMA网络的快速部署，减少网络建设初期的投入资本，提高网络的利用率，首先应该建立TD-SCDMA/GSM混合网络，推动TD-SCDMA网络的商业运行；然后通过对网络的不断优化和扩容，最终形成TD-SCDMA的独自移动通信网络。在TD-SCDMA建设前，进行合理的近期、中期和远期无线网络规划，必将有助于推动TD-SCDMA网络的商业运行和后期运作。

参考文献

[1] 施志勇，朱权，徐唐玖.关于WCDMA和TD-SCDMA混合组网的探讨[J].移动通信，2005（11）：50-53

[2] 啜钢等.CDMA无线网络规划与优化[M].北京：机械工业出版社.2005：92-100.