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1、TD-SCDMA 无线网络规划与设计浅析概述随着青岛、保定等地的 TD-SCDMA 规模网络技术应用试验网的顺利实施，作为第三代移动通信系统的主流标准之一的 TD-SCDMA 系统，越来越成为大家瞩目的焦点。虽然目前还没有商用的 TD-SCDMA 网络，但已建成的青岛、保定、厦门、北京、上海 5 个城市的试验网可以说具有较为可观的规模，对 TDSCDMA无线网络规划的各环节实施和验证提供了有力的支持。本文主要结合 TD-SCDMA 的技术优势和建设特点，对 TD-SCDMA 无线网络规划与设计中的主要问题进行了探讨。1 TD-SCDMA 技术特点和优势第三代移动通信系统 TD-SCDMA 的关
2、键技术主要有：上行同步、联合检测、智能天线、接力切换、动态信道分配、功率控制等。由于 TD-SCDMA 采用的关键技术与 WCDMA/CDMA 2000 有一定差异， 所以相对于 WC DMA/CDMA 2000 来说其技术优势主要体现在以下几个方面：1.1 呼吸效应不明显小区的呼吸效应是 CDMA 系统网络规划的难点之一，但由于 TD-SCDMA 单时隙最多只能支持 8 个12.2k 的话音用户，单时隙用户数量少使得用户的自干扰比较少，同时由于 TD-SCDMA 系统智能天线和联合检测等关键技术，进一步抑制了 TD-SCDMA 系统的自干扰，使得 TD-SCDMA 系统呼吸效应不明显。因此在
3、网络规划中可以把覆盖分析与容量分析分开考虑，大大减小了网络规划的复杂性，使得网络扩容方式简单，容易做到扩大的容量最贴近业务量的实际增长，减小扩容成本；同时覆盖不会随着业务量的增大发生收缩，便于新业务的接入。1.2 多业务同径覆盖扩频系数不同，带来扩频增益的不同。扩频增益与业务速率成反比关系，速率越高，扩频增益越小，这就会带来不同速率业务在覆盖半径上的差异。TD-SCDMA 系统采用时分的帧结构，低速业务的 SF 系数本身不是很大（最大为 16）。其次高速业务可以分布在不同的时隙内，所以不同业务的扩频系数差异不大，例如 64K 业务的扩频系数为 2，128K 为1，384K 也为 1，所以不同业
4、务的覆盖半径差异很小。1.3 高效支持非对称业务通过改变上下行时隙的转换点的方式，使得 TD-SCDMA 可以适应对称或不对称的 3G 业务，从低比特速率的话音业务到高比特速率的数据业务，极大的提高了频谱利用率，使时隙的上下行传输能力和业务上下行负载的比例关系相匹配，避免因资源单向受限造成的容量损失。但在网络规划与组网时，应该合理对邻近小区的上下行时隙比例的分配，尽量避免交叉时隙干扰导致系统容量的损失 ，对干扰进行适当的规避。2 TD-SCDMA 无线网络规划2.1 TD-SCDMA 无线网络规划目标网络规划是网络建设的根本依据，它决定了网络的基本布局和建设思路。从设计目标方面考虑，一般包括覆
5、盖目标、容量目标、质量（Qos）目标、成本目标等。(1) 规划首先要考虑覆盖需求，确定网络需要完成连续覆盖的区域，将覆盖区域根据传播环境划分成不同传播类型，统计各区域的面积。并要明确运营商要求的通信概率，结合覆盖场景的差异，采取不同的解决方案。(2) 容量目标描述的是在系统建成后所能满足的话音业务用户数和数据业务用户数。该指标主要结合网络规模预测所提出的网络建设要求做出。在进行系统设计时，不仅要考虑到目前的用户数，还要考虑到未来发展需要所必须具备的系统扩容能力。(3) 质量目标包括无线信道呼叫阻塞率、延时、BLER（Block Error Rate 块错误率）等，对于 CS 业务的衡量标准是阻
6、塞率，对于 PS 业务的衡量标准是最大延迟时间和延迟概率。块误码率（BLER）是指数字电路中错误块数与接收到的总块数之比。BLER 一般用于 W-CDMA 性能需求测试（多路条件下的检波测试等） 。(4) 在系统规划过程中，最终的目标是实现系统性价比最优。在满足覆盖、容量和质量目标的基础上，尽可能降低建设成本，使运营企业的成本最小化。设定合理的成本目标，并与上述 3 个目标有机的联系起来，在设计实施过程中实现，是网络规划人员应该考虑的问题。2.2 TD-SCDMA 无线网络规划流程TD-SCDMA 网络规划流程如图 1 所示。图 1 TD-SCDMA 网络规划流程2.3 无线网络覆盖估算根据运
7、营者的覆盖要求和区域内的无线传播环境，通过链路预算对通信链路中的各种损耗和增益的核算并应用合适的传播模型，可以快速地估计基站的大致覆盖距离和站间距，从而估计基站站点的大致数目。Node B 数量 覆盖面积 i/单 NodeB 的覆盖面积 i2.4 无线网络容量估算T D- S C D M A 所支持的业务与 WCDMA 的业务类型一样，遵循 3GPP 对业务的统一要求。3G 系统支持的业务种类繁多，业务分成 4 个 Qos 传输等级：会话类、流类、交互类、后台类。网络设计人员需要利用合适的方法预测移动网络的发展趋势，获得网络在未来几年内所需满足的业务规模。做出合适业务量预测之后，就可以利用混合
8、业务的容量估算方法得出容量受限下的基站规模。2.5 无线网络规模估算根据覆盖估算和容量估算分别得出所需基站数量，以数量最大者为最后的网络设计结果，从而确定网络规模。若容量受限时需要较多数量基站时，可以考虑在单站的小区载波配置数量上进行调整，以缩小容量受限和覆盖受限情况下基站数量的差异。2.6 仿真分析及规划调整仿真分析是目前移动通信网络规划的基本方法和重要手段。TD-SCDMA 系统仿真可以输出 P-CCPCH RSCP、Eb/Io、小区内干扰、小区外干扰、上下行覆盖概率等若干个图层，如图 2 为 P-CCPCH RSCP 图层。规划调整包含很多内容，常用的手段有基站调整和天馈系统的调整。增加
9、或调整基站分为两种情况：一种方式是要解决无覆盖或弱覆盖的区域，保证覆盖的连续性；另一种方式是由于业务负载过大，在容量需求上要加一个新的基站来分担部分话务量。由于无线传播环境的不同，在进行场强预测和覆盖分析时，有可能在某些地区或区域存在如信号覆盖不理想等问题。解决覆盖的手段主要有调整基站的发射功率、调整天线的挂高、调整天线的水平角或下倾角，或在原有网络布局的基础上采用微基站、直放站等方式进行补盲。3 TD-SCDMA 网络无线参数规划设置3.1 频率规划若运营商分配到多个频点，则建议采用 N 频点技术，即多频点小区仅在主载频上发送导频（如DwPTS、UpPTS 等）和广播等其它公共信道信息。多频
10、点小区中，同一个扇区的 N 个载频同属于一个逻辑小区，其中仅一个载频为主载波，其余为辅载频，承载公共信道的载频称为主载频，不承载公共信道的载频称为辅载频。在业务信道同频组网的情况下，P-CCPCH 类似于异频组网，可以有效降低干扰；P-CCPCH 可以共用多个频点的总功率，扩大覆盖范围；相当于下行导频码增加 N 倍，频点与码字资源充足，规划简单方便；能改善终端测量。对于 5M H z 带宽， 载波配置为 S-333 频率规划方案如图 3 所示，其中图中红色的表示主载频：图 2 P-CCPCH RSCP 仿真图层对仿真结果和规划的预期目标对比情况进行评估，若不满足规划的要求，则需对网络进行适当的
11、调整，并将调整后的各网络参数导入到软件中重新进行仿真，如此循环迭代，直到满足规划的要求，使得网络性能得到最大化的提高。图 3 5M 同频组网频率分配示意图结合网络覆盖应用场景，可以在局部地区采用 HCS 分层组网方案解决室内覆盖的需求。综合考虑频率资源的充分利用，以及对容量、覆盖规划的要求，对于 15M 带宽可以采用低 5MHz 带宽进行宏站组网，高 5MHz 带宽用于微基站补盲、室内分布系统等，中间 5MHz 带宽作为预留，根据需要补充分配到宏站或室内分布系统中去。宏站和室内微基站采用异频分配方案，可以使宏站和室内微基站的频率、码规划具有相对的独立性。3.2 扰码规划TD-SCDMA 系统码
12、资源共 32 个码组，含下行同步码、上行同步码、扰码、基本中间码四种码资源，其中扰码为 128 个, 每个扰码用于 UE 区分不同的小区。多频点小区方案为主、辅频点共用相同的扰码和基本中间码。码规划以码组为单位进行，主要是基于扰码和下行导频码的规划，采取先扰码后导频码的规划原则，同扰码组码字尽量取较大的空间隔离，同码字复用距离尽可能大，避免码间干扰，需要遵循下面原则：(1) 相邻小区不采用同频、同码字；(2) 若两个小区同属一个小区的邻区，则该两个小区不能采用同频、同码字。如图 4 所示，Cell B 、Cell C 分别为 Cell A 的相邻小区，则 Cell B 、Cell C 小区不能
13、采用同频、同码字。图 4 邻区关系示意图若规划 Node B 数量较多，则扰码规划的计算量会比较大，所以建议扰码规划需要借助规划工具来完成，减少码规划和核查的工作量。3.3 邻区规划邻区规划表可以由仿真工具给出，作为网络的初始化配置，同时邻区表需要在网络运行过程中不断的进行优化调整。邻区的设置一般考虑如下条件：物理距离近、无线信号质量好、互配率高等，但是由于 TD-SCDMA 系统采用了同频算法的干扰消除等技术，所以邻区配置与其他系统又有些差异，对于个别物理距离远但存在一些越区覆盖的现象，为了消除干扰，可以把这个越区覆盖的基站加为邻区，同时需通过调整 RSCP_DL_ADD、RSCP_DL_C
14、OM 参数来增加个性偏移或提高切换门限，以限制切换的发生。3.4 功率规划功率规划涉及到各个公共信道的配置，如承载于 TS0 的 P-CCPCH、S-CCPCH.、FPACH 等以及DwPCH，其中 PCCPCH 发射功率是网络的重要标定参数，其场强的大小直接影响到网络的覆盖效果，也是未来优化工作需调整的重要参数之一。PCCPCH 初始的发射功率可以根据网络的覆盖需求、质量需求来调整设定，可以借助仿真工具，尽量避免出现覆盖空洞或过覆盖现象，同时还应注意到各个公共信道的码道功率平衡问题。4 TD-SCDMA 站址选择和天馈设计需注意问题4.1 站址选择需要注意的问题(1) 站点的选择应遵循蜂窝状
15、的拓扑结构，站点的选择整体上应符合预规划输出结果；(2) 要避免天线附近有高大建筑物的阻挡，天线附近的阻挡会严重影响无线电波传播，产生大尺度衰落；(3) 基站天线安装条件需要满足天线挂高应高出周边建筑物平均高度约 58 米的要求，同时设置合适下倾角以减小对其他小区的干扰；可参照表 1 来设置天线挂高。表 1 天线挂高建议表(4) 基站选址时要考虑天馈系统安装的可行性，注意现有安装位置的荷载和空间是否能满足要求，同时走线路由是否便利和可行。42 天馈设计需要注意的问题天馈设计是无线设计的一个关键环节，天馈设计是否适当直接影响到网络运行指标，需要注意以下问题：(1) 根据安装环境的不同选择合适的天
16、馈安装方式。目前 TD-SCDMA 系统天馈常用的安装方式有女儿墙抱杆方式、落地式抱杆方式、增高架、铁塔等多种安装方式，这些方式已经在试验网中得到了广泛的应用，效果良好，经受住了海风等多方面的考验。同时随着部分厂商推出 6 单元智能天线和单塔放产品，天馈系统的荷载和风载需求不断降低，因此 TD-SCDMA 天馈系统的安装将会越来越便利。(2) 注意保证与其他天馈系统安装的隔离度。目前国内商用的 2G 网络基站在市区的密度已经很大，在未来的 TD-SCDMA 系统的建设工程中与 2G 网络共站址的概率很大，这样规避系统间的干扰问题则是网络设计工程师常需要解决的问题。不同的系统隔离度有着不同的要求，目前系统间天线进行垂直隔离是常用方式之一，垂直隔离便于操作和实现。(3) 合理天馈的方向角、下倾角的初始设置，并为后期优化提供适度的调整空间。合适的初始设置会给后续的优化工作减少相应调整的工作量。由于天面条件的复杂性特别是与其他系统共站的情况下，合适的安装位置不是太多，这样就给天馈工程设计带来一定的难度。天线的方向角、下倾角的初始设定可以
