中科院无线通信讨论课报告

1、TD-SCDMA无线网络优化讨论报告1. TD-SCDMA发展背景及优化内容第三代移动通信系统是在第二代移动通信技术基础上进一步演进的以宽带CDM技术为主，并能同时提供语音数据综合服务和移动多媒体服务的移动通信 系统，亦即未来移动通信系统， 是一代有能力彻底解决第一、 二代移动通信系统 主要弊端的最选进的移动通信系统。第三代移动通信系统将会以宽带CDMA系统为主及码分多址技术。3G与2G相比，具有更大的通信容量和覆盖范围以及更高速数据率。同时提 供高速电路交换和分组交换业务，支持多种同步业务。国际电信联盟在 2000 年 5月确定 W-CDMACDMA20Q0TD-SCDM为无线接口标准，写入

2、 3G技术指导性文2000年国际移动通讯计划。其中T-SCDM有我国电信工业协会研发，目前由 中国移动运营商进行推广应用。在TD-SCDM无线通信技术中，一个非常重要的研究方向就是TD-SCDM网络 优化。目前我国自主研发的TD-SCDM技术采用的是时分多址技术，支持的典型 数据速率为384kbps，可以满足用户高速In ternet服务要求。其频谱利用率较 高，对功率控制要求低， 更高的频谱利用率和频谱灵活性； 特别适合于非对称移 动数据应用；更低的无线发射功率及更高的接收灵敏度。同时TD-SCDMAi术采用了智能天线和联合测试，引入了空中分级。但是 TD-SCDM无线通信技术仍有许多不足和

3、待优化的地方。例如TD-SCDM在高速移 动信道条件下表现欠佳，同步要求较高 ,码资源有限，小区蜂窝干扰等。因此，TD-SCDM无线通信技术的优化就显得十分重要。目前，针对TD-SCDMA 优化可以从以下几个方面展开。射频优化：射频部分决定了 TD-SCDM系统的组网方式、覆盖范围。针对密 集区域、一般城区、郊区、农村采用不同的传播损耗模型进行信道仿真。射频优 化调整包括 : 天线方位角、天线倾角、位置、迁站、加站。其中覆盖优化最常用 的方法是调整天线的方位角及倾角。容量优化：TD-SCDMA勺容量优化主要包含链路优化，数据语音覆盖能力的 优化。对通信容量的估算可以使用 post Erlang

4、-B 方法、 Campbell 方法。对于 混合业务容量估算方法可以采用 Kaufman Roberts 算法。参数优化：由于信号的传播受到频率资源、无线环境等因素的影响和干扰， 而无线通信用户独有的移动特性决定了七业务量，具有较高的流动性和突发性。 通过对无线参数的优化和调整， 能够改善网络质量， 取得较好的通信质量。 对无 线参数的优化可以节省硬件成本，不需要添加设备就能改善通信的效果。室内优化: 室内墙面都是有钢筋混凝土组成，并且大都是封闭式的，这样的 信道环境让电信号衰减很大， 严重影响通信。 加上各种信号放射， 信号的多经效 应也比较严重。 对室内覆盖方式、 天线位置以及天线口径等进

5、行合理的安排、 设 置，可以减少信号的衰减。TD-SCDM无线网络优化还有 HSDPA优化、系统间优化、业务优化等。通过 研发人员不断的努力，相信我国自主研发的 3G通信技术定会逐步完善，提供更 加高速稳定的数据通信业务，同时能够适应各种复杂的通信信道环境。2. TD-SCDMA优化关键技术2.1 TD-SCDMA频率组网方式2010年TD建设中，将会出现仅支持A频段的网络和支持F+A频段的网络两 种，规划策略将按照以上两种网络进行制定。图 1 TD-SCDMA F+A频段仅支持A频段的网络沿用3期时的A频段HSDPA不完全同频组网方案。1、倾向于R4的KPI:室外小区主载波为1X6频率复用模

6、式，4个频点用于 R4载波，1个频点用于HSDPA载波，即同频组网，1个频点用于HSPA载波，即 同频组网。室内小区为 03站型，配置1个R4载波（主载波），1个HSDPA载 波（辅载波），1个HSPA载波（辅载波）。2、倾向于HSDPA勺KPI:室外小区主载波为1X6频率复用模式，3个频点用 于R4载波，2个频点用于HSDPA载波，1个频点用于HSPA载波，即同频组网。 室内小区为03站型，配置1个R4载波（主载波），1个HSDPA载波（辅载 波）, 1个HSPA载波（辅载波）。支持F+A频段的网络建议新增HSPA载波不论室外还是室内小区都由 F频段承载，其频率配置不 影响现有A频段网络的频

7、率配置。同样，由于现在发货的 HSDP熬端也是支持F频段的，所以建议用于扩容的 HSDPA载波也使用F频段1、F频段目前我们建议使用18801900频段频点，共计12个频点左右（Ff1- Ff12 表示）。2、考虑到F频段可能与PHS的干扰，Ff1-Ff9用于室外，Ff10-Ff12用于室 内。3、保证室内外异频，室内共有 6 个频点，室外共有 15个频点。4、A频段作为核心频段频点，做小区主载频，同时避免 PHS DCS的干扰影 响。5、保证HSDP与R4业务载频的异频。6室内环境可以根据R4业务和H业务的需求比例，灵活配置F+A频段频点。2.2 TD-SCDMA关键技术 HSDPAHSDP

8、是在3GPPR5中引入的一种新技术，HSDPA是为UMTSS供一种高性价 比、高峰值速率、低延迟的面向分组的无线宽带业务.HSDPA坚持平滑演进的理念，HSDPAI R99结构的增强，新增实体实现快速自动重传、调度以及自适应调 制和编码，并在物理层新增 3个专用信道（HSPDSCHHS-SCCI和HS-SICH ）。在物理层采用自适应调制编码技术和 HARQ引入16QAM高阶调制以提高频 谱利用率，采用5ms的短帧（TTI）以实现快速调度，并且通过码分多址和时分 多址实现各个UE之间的共享信道调度。HSDPA传输信道可以承载背景业务，流 业务，交互式业务等。HSDPA资源为所有用户共享，可以根

9、据用户需要及当前 信道条件动态调度，资源利用率更高 。下面是HSDPA应用的一系列新技术： 自适应调制和编码技术1. 靠近基站的用户接收信号功率强，采用高阶调制方式（如 16QAM，） 使用户获得尽量高的数据吞吐率；2. 当信号较差时，贝诞取低阶调制方式（如QPSK和低速率信道编码（1/4编码 速率）来保证通信质量。图2 TD-SCDMA HSDP两种幅度调制方式星座混合自动重传请求技术快速调度技术在物理层采用自适应调制编码技术和 HARQ引入16QAM高阶调制以提高频 谱利用率，采用5ms的短帧（TTI）以实现快速调度，并且通过码分多址和时分 多址实现各个UE之间的共享信道调度。HSDPA专

10、输信道可以承载背景业务，流 业务，交互式业务等。HSDPA资源为所有用户共享，可以根据用户需要及当前 信道条件动态调度，资源利用率更高 。2.3 TD-SCDMA频率压缩技术TD-SCDMA码片速率为1.28Mcps,通过滚降系数为0.22的低通滤波器，得到 信道带宽大致为1.6Mhz .为了进一步提高频率利用率，在信道环境允许的情况下， 对载波间隔进行压缩优化。通过压缩载波间隔、增加载波数量的方法，可以降低同频干扰，改善网络质 量。同时可以增加系统容量，提高系统承载能力，增加TD系统组网的灵活性。因此对载波间隔压缩优化的方法在现网应用将带来巨大的经济效益和社会效益。表1 A+F频段载波压缩性

11、能增加情况频段带宽(MHz)1.6MHz1.4MHz增加频点数量增加比例A15910111.11%F201214216.67%合计352124314.29%2.4 TD-SCDMA智能天线技术及工程优化智能天线工作原理TD- SCDM的智能天线使用一个环形天线阵，由8个完全相同的天线元素均匀地分布在一个半径为R的圆上所组成。智能天线的功能是由天线阵及与其相连 接的基带数字信号处理部分共同完成的。 该智能天线的仰角方向辐射图形与每个 天线元相同。在方位角的方向图由基带处理器控制，可同时产生多个波束，按照通信用户的分布，在360°的范围内任意赋形。为了消除干扰，波束赋形时还可 以在有干扰

12、的地方设置零点，该零点处的天线辐射电平要比最大辐射方向低约 40dB。TD-SCDM使用的智能天线当N= 8时，比无方向性的单振子天线的增益 分别大9dB （对接收）和18dB （对发射）。每个振子的增益为8dB,则该天线的 最大接收增益为17dB,最大发射增益为26dBo由于基站智能天线的发射增益要 比接收增益大得多，对于传输非对称的IP等数据、下载较大业务信息是非常适 合的。智能天线工作原理根据以上基本原理，在CDMA系统（无论是TDD或FDD方式）中，采用智能 天线和波束赋形技术，能够在多个方面大大改善通信系统的性能， 概括地讲主要 有：提高了基站接收机的灵敏度，提高了基站发射机的等效发

13、射功率， 降低了系 统的干扰，增加了 CDMA系统的容量，改进了小区的覆盖，降低了无线基站的成 本。由于采用智能天线后，应用波束赋形技术显著提高了基站的接收灵敏度和等 效发射功率，能够大大降低系统内部的干扰和相邻小区之间的干扰，从而使系统 容量扩大一倍以上；同时也可以使业务高密度的市区和郊区所要求的基站数目减 少。在业务稀少的乡村，无线覆盖范围将增加一倍，这也意味着在所覆盖的区域 的基站数目降至通常情况的 1/4。天线增益的提高也能够降低高频功率放大器（HPA的线性输出功率。因为HPA的费用占收发信机成本的主要部分。所以， 智能天线的采用将显著降低运营成本、提高系统的经济效益。智能天线工程优化1. 弱覆盖优化：小区中某些地方的 PCCPCH RS（值过低。 分析原因：（1）建筑物等引起阻挡（2）发射功率配置低等 优化方法：（1）调制智能天线水平波瓣宽度，增加天线的增益，从而提高接收功率。（2）增加发射功率，工程参数调整。图3智能天线水平波瓣角及 3dB衰减示意图2. 越区覆盖优化：某个基站的覆盖超过了特定的范围。3. 孤岛效应优化：在某个远场区域出现信号特别强的现象，一般有反射等因素 有关。3. TD-SCDMA网络优