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1、作者：Pan Hon glia ng仅供个人学习3G三种制式地无线网络设计规划比较(2006-1-1817:1)一、前言作为3G时代地开拓先锋，上海贝尔阿尔卡特全面支持 WCDMATD-SCDM;和CDMA200三 大国际标准，提出完善、成熟地多制式端到端3G网络解决方案,WCDMA网络设计规划已得到业界地普遍认可通过互相比较借鉴和吸收，上海贝尔阿尔卡特基于同一设计平台，将相应地网络规划手段移植拓展到 TD-SCDMA和CDMA2000开发出完善地设计规划工具链,形成完整 地全制式3G设计能力,保持3G规划领域地领先地位.WCDM系统地设计规划原理和方法已被广泛了解,本文将从比较TD-SCDM
2、A CDMA2000与WCDM制式设计规划方法地异同入手，说明TD-SCDMA和CDMA200设计规划方法和特点二、TD-SCDM与WCDM设计规划比较TD-SCDMA为我国提出地第三代移动通信地制式和 WCDM系统相比较教，在网络设计和 规划上既有共同地特点，也存在一定地区别以下分别从技术特点、设计方法、规划方法三个 方面来分析和阐述1. TD技术特点对容量和覆盖地影响TD-SCDMA统是一个综合了时分双功 （TDD、时分多址（TDMA、码分多址（CDMA、 频分多址（FDMA地一个系统其信道每帧长为10ms，由两个结构相同时长为 5ms地子帧构 成每个子帧由三个特殊时隙和七个常规时隙构成
3、，每个时隙又可以分为若干个码道 这种信 道结构对于TD-SCDMA系统容量和覆盖地计算都有影响 首先，在七个常规时隙中，除了 TS0和TS1地上下行关系确定外，其它时隙可根据需要进 行上下行关系设置因而，TD-SCDMA地容量计算多了其它系统所没有地一项新内容一一时隙 转换点地配置，即根据用户话务需求地特点，合理地配置上下行时隙地比例 其次，TD-SCDMA用户是通过占用某个时隙上某个码道进行通信地，因此TD-SCDMk务对资源地占用是以时隙和码道为单位地同时，在每个子帧三个特殊时隙种地主保护间隔（ GP为75卩s（96chip），这个时间长度 确定了在没有时隙间干扰地前提下 ,TD-SCDA
4、M系统地小区地基本覆盖范围为 11.3km.当然也 可以通过允许干扰或减少时隙地方法突破 11.3km地限制.2. TD-SCDMA与 WCDM无线网络设计地比较由于TD-SCDMA系统采用智能天线、多用户检测等关键技术，这些技术可以降低系统地干 扰，从而使得TD-SCDMAJ、区呼吸效应不象 WCDM系统这样明显，因此TD-SCDM地容量和覆盖 计算可分别考虑，然后根据系统受限地情况取定最终地设计规模总地流程如下图所示下面分别就覆盖和容量计算进行说明覆盖分析计算在TD-SCDMA地覆盖分析时，其原理和 WCDM类似，也是进行上行链路最大允许路径损耗地分析，只是在具体地参数取值与WCDM不同.
5、这些参数主要是：1）处理增益TD-SCDM与 WCDMI相比处理增益计算公式更为复杂,由于TD-SCDM/码片速率只有1.28Mchip/s,扩频因子为1至16,所以总体来讲 TD-SCDM/系统地处理增益比 WCDM要小.2）Node B接收机灵敏度TD-SCDM与WCDM接收机灵敏度地定义是一致地，是指仅对于热噪声,达到给定质量所 需要地最小接收电平，由于TD-SCDMA地 GP与WCDM小了十几个dB,而其它参数取值比较接 近因而造成TD-SCDMA接收机灵敏度比 WCDM低 .TD-SCDMA除话音业务外，其它业务地接收 机灵敏度差别较小这样就使得TD-SCDMA个业务之间覆盖范围地差
6、别不象WCDM那样大，各业务覆盖区域比较一致因而使得TD-SCDM齟网更简单3）阴影衰落量由于存在阴影衰落地影响，为了保证一定地覆盖概率，必须保留一定地阴影衰落余量，其大小与阴影衰落标准方差和覆盖概率有关同时，由于WCDM有软切换，软切换可以降低阴影衰落余量但TD-SCDMA地切换是接力切换，因此不考虑软切换地增益例如：假定阴影衰落标 准方差8dB,要求地区域覆盖概率 95%则WCMD需要保留4.7dB阴影衰落余量,TD-SCDMA需 要保留8.7dB阴影衰落余量，这差值地4dB就是软切换增益4）快衰落余量WCDMA500HZ地快速功控可以在一定程度上对抗快落，因此需要保留一定地功率作为储备用
7、于补偿快衰落，即快衰落余量.TD-SCDMA200HZ地功控速度无法对抗快落，因此不考虑快 衰落余量5）天线增益TD-SCDMA系统采用了智能天线，智能天线增益地典型值： 全向天线为89dBi,定向天线 1415dBi,同时还要考虑智能天线赋形增益8或9dB.WCDM采用普通地天线6）馈线损耗考虑到馈线及接头带来地损耗 ,WCDM系统保留一定地余量，通常取3dB.但TD-SCDMA系 统设备结构中功放位于天线下端，因此馈线损耗取OdB.7）噪声增加量考虑到CDMA系统是一个自干扰系统容量，随着用户地增长，系统地干扰上升，小区覆盖 减小,这就是小区呼吸效应.WCDM系统小区呼吸效应明显，为了平衡
8、容量和覆盖地关系 ，我 们通常采用迭带地算法简化计算时也可采用固定负载地方法 ，噪声增加量取3dB由于TD-SCDMA系统采用智能天线、 多用户检测降低小区干扰等地技术，因而，噪声增加量较小，通常在12dB范围以内.链路预算在确定了上述参数后，通过链路预算可以计算出在各种区域地小区地覆盖范围在密集市区、话音业务情况下,比较TD-SCDM/和WCDM地链路预算,虽然TD-SCDMA接收机灵敏度比 WCDM小了十几个 dB,但由于智能天线、馈线损耗等因素地作用,TD-SCDMA地 MAPL比 WCDMA只小了 23dB.如果比较分析TD-SCDM各种不同速率地业务之间地差距就会发现各业务和覆 盖区
9、域比较一致.容量分析计算由于WCDM系统小区呼吸效应比较明显 ，小区地容量和覆盖密切关联 .小区覆盖范围受 到小区内用户数和业务量地影响在用户密度确定地前提下，小区内地用户数和业务量又决定于小区地覆盖范围因此，阿尔卡特采用对话务量分析和链路预算进行迭代分析地处理方 法，使设计结果更为合理准确.在TD-SCDMA系统地容量分析方面，由于TD-SCDMA系统容量和覆盖可以分别进行 ，因此 TD-SCDMA系统地容量分析与 WCDM相比较简单.由于TD-SCDMA系统上下时隙配比可以进行灵活地设置，因此容量分析计算首先需要通过上下行话务量地计算确定时隙分配虽然每个小区地上下行时隙比例都可以单独设置，
10、但考虑到如果相邻小区上下行时隙比例设置不一致，会造成小区间上下行时隙干扰 因此时隙设置时应该使成片地小区设置一致由于TD-SCDMA采用地多项技术使得其上下行容量接近码道极限，并且TD-SCDMA各种业务对资源地占用是以时隙和码道为单位地.系统定义一个时隙地扩频因子为16地码道为一个BRU因而所有业务对资源地占用都是用BRU衡量地.由于所有业务对资源地占用都是用BRU这个统一地单位衡量，这种方式很适合采用扩展背包模型.下图为话务模型和其他常见地话务处理模型地比较示例从比较示例可以看到，对于同样地话务和质量需求条件下，上海贝尔阿尔卡特地话务模型与其他常见地话务处理模型相比，对系统资源地需求是最小
11、地 ，是最优地设计根据TD-SCDMA地特点，还开发了相应地网络设计工具，将话务模型集成在当中3. TD-SCDMA与 WCDM无线网络规划比较上海贝尔阿尔卡特在三种制式无线网络规划中采用地是统一规划工具A9155,这个工具是以FORSK公司开发地规划工具 Atoll为基础，通过功能定制、二次开发、集成第三方功能 以及参数预制等形成地.同样这三种制式无线网络规划流程也基本一致.通常分为下列几步： 数据地收集和分析,传播模型地选择,覆盖预测，Monte Carlo 仿真以及基于仿真结果地业务 预测等基于A9155地网络规划流程如下图所示：在TD-SCDM系统地规划方面,其规划流程与 WCDM基本
12、一致,并且TD-SCDM规划效果主 要取决于规划工具功能.TD-SCDMAB划产生了一些新地规划图和统计结果由于TD-SCDMA系统采用智能天线、多用户检测、动态信道分配等技术，因此要求TD-SCDMA系统地规划工具必 须充分考虑TD-SCDMA关键技术，才能获得准确地规划结果同时，由于WCDMATD-SCDMAh具 体地信道结构、关键技术等方面存在地差异，使得三种制式在具体地网络规划结果（图、统计报表等）上也略有差别三、CDMA2000 1X EVD侧络设计和规划1. CDMA2000 1x EVDO地主要技术特点CDMA2000 1x EVD啄统主要是针对非实时、非对称地高速分组数据业务而
13、设计地，其基本设计思想是将高速分组数据业务和低速语音和数据业务分离开来，利用单独载波提供高速分组数据业务因此，从无线链路设计地角度上，系统设计优化地重点是前向链路.为了解决前向链路地高速传输问题，EVDO采用了前向链路时分复用、自适应编码调制，HARQ，智能调度算法，虚拟软切换等多种新技术，对反向链路也进行了一定优化 在无线网络设计和规划中， 必须充分考虑这些新技术带来地影响.下面首先对这些特点进行介绍与CDMA2OO0X相比，EVD（地下行链路采用了新地技术体制 ，前向覆盖特性也明显不同， 主要包括以下特点：1）前向链路时分复用EVDO充分利用了数据通信业务地不对称性和数据业务对实时性要求不
14、高地特征,前向链路设计为时分复用（TDM）CDMAt道对于前向链路,用户将得到1X EV-DO载波地全部功率. 另外,不管是传输控制信息还是传输业务信息,EV-DO地载波总是以全功率发射2）自适应调制编码和 HARQEVDO前向采用了自适应调制编码方式和 HARQ能够自动适应信道条件变化,选择相应地 速率和编码方式，同时降低了对测量误差和时延地敏感性 从网络设计地角度来看，降低了对 系统解调门限地要求，获得了系统增益3）智能调度算法EVDO前向链路采用智能调度算法 ，无线条件好地用户，可以获得较高地速率，具有较高 地优先级相对于CDMA2000 1x系统,EVDO可以获得一定地多用户分集增益4
15、）虚拟软切换EVDO前向链路采用虚拟软切换，可以直接进行业务协商和建立业务连接 ，降低了对系统 信道资源地占用率，加快可切换速度但相对于CDMA2OO0X来说,无宏分集增益.虚拟软切换 增益比软切换增益要低在反向链路，EVDO与CDMA2000IX相似,都采用码分方式,主要区别为反向信道地设计和 反向速率地考虑,EVDO采用反向链路速率控制,反向速率与系统反向负载、当前传输速率等 因素有关EVDO与 CDMA2000 1x地主要区别如下表所示 .2. CDMA2000 1x EVDO 地网络设计通常情况下，CDMA20001x会与EVDO昆合组网，由于CDMAIX和EVDO需要分配不同地载 波,在网络设计中，必须充分考虑EVDO和 CDMA2000 1x技术体制地差异及其对网络地影响需要同时对CDMA 1X和EVDO上下行链路分别进行链路预算和覆盖分析，同时通过恰当地话务模型，结合用户密度，进行容量分析，判断覆盖受限还是容量受限，选择合理地小区半径策 略1）反向链路在反向链路，反向链路设计与 CDMA2OO0X相似,采用最大允许路径损耗 （MAPL地计算， 二者地覆盖范围也非常接近
