功率配比专题报告

1、项目概述【待修改】研究背景在TD-SCDMA无线网络规划中，基站的覆盖半径分析过程如下：（1）最大允许路径损耗分析：通过下行PCCPCH、上行/下行业务承载专用物理信道（DPDCH）的链路预算分析最大允许路径损耗；（2）传播模型校正：通过CW测试，对目标区域进行传播模型校正，获取路径损耗与传播距离的拟合表达式；（3）覆盖半径估算：最大允许路径损耗代入传播模型表达式，求取覆盖半径；实际网络测试分析中，下行覆盖以DwPTS、PCCPCH信道RSCP+C/I和DPDCH信道BLER评估，上行覆盖以UpPTS信道发射功率和DPDCH信道BLER评估。对于下行链路，DwPTS、PCCPCH信道覆盖应适当

2、大于或等于专用物理信道DPDCH的覆盖范围,以保障移动终端在与网络建立通信之前，首先获得下行同步，正确读取公共信道的系统信息。对于上行链路，UpPTS信道覆盖应大于或等于专用物理信道DPDCH的覆盖范围，以确保终端发起的Preamble在DwPTS信道与网络同步，发送接入请求信息，再在DPDCH信道建立业务承载。TDSCDMA物理层信道覆盖平衡关系如下图：TD-SCDMA物理层信道覆盖平衡关系基于以上分析，有以下结论：（1）网络规划时忽略了DwPTS、UpPTS与PCCPCH和DPDCH信道的匹配关系，按规划半径部署网络存在导频信道与物理层公共信道、专用信道覆盖不平衡和链路层BCH（映射于PC

3、CPCH信道）、PCH/FACH信道（映射于物理层SCCPCH信道）之间覆盖不均衡的可能，其结果将直接影响小区搜索成功率、信道指配成功率、寻呼成功率、接入成功率等关键性能指标。（2）实际网络中要求下行公共信道与业务信道覆盖平衡，下行链路与上行链路覆盖平衡，而信道覆盖的一致性取决于不同信道发射功率的设置，即信道的功率配比关系。（3）上行链路最大发射功率决定了小区最大覆盖半径，在最大允许覆盖半径内，通过调整下行链路信道功率配置改变基站部署半径。因此，实际网络部署策略决定不同场景的信道功率配比关系必然存在差异性，全网采用同一信道功率参数设置缺乏合理性。在城区场景以满足容量需求为主，可减小公共信道功率

4、比例，收缩基站覆盖半径，增加基站设置密度；在郊区、农村和交通干线等场景，以满足无线网络覆盖需求为主，可增加公共信道功率比率和专用信道最大允许发射功率门限，以增加基站覆盖范围，减少基站建设规模。综上所述可见，TD-SCDMA信道功率配比与无线覆盖、站点布局和网络性能密切相关，进行相关研究对于网络规划建设具有重要意义。研究目标本项目的实施将实现以下目标：（1）确立完善的无线网络覆盖指标评估体系；基于TDSCDMA物理层过程分析，分析无线网络覆盖指标。覆盖指标对于小区同步、小区搜索、寻呼成功率、信道支配成功率等网络性能指标的影响。（2）研究信道功率配比基本原理，确定典型场景下信道功率参数建议值，指导

5、网络规划部署；从理论角度研究信道功率配比参数设置原理和计算方法，以典型场景为例，分析信道功率配比参数设置方案，计算功率参数设置理论值。选取典型场景，验证信道功率配比理论分析结果。（3）无线链路预算与网络覆盖规划在确定功率配比关系下，可通过无线链路预算分析最大允许路径损耗，它是估算站点覆盖范围的基础。本项目将结合TD-SCDMA的特征技术（如：智能天线、多用户检测、时分复用等），研究无线链路预算参数取定原理和工程取定值，获得密集市区、普通市区、郊区、农村等四种典型场景下不同业务的链路预算结果，为无线网络规划提供基本依据。基于以上研究结论，结合无线传播相关理论，阐述TD-SCDMA无线网络覆盖规划

6、流程和规划方法。研究结论【待补充结论】无线覆盖规划信道功率配比无线覆盖指标分析无线覆盖指标体系架构TD-SCDMA系统中，上下行覆盖需要分别进行分析，主要是依据上下行信道的解调目标门限以及上下行链路预算各种参数取定分别进行链路预算分析，估算上下行覆盖范围，并找出无线覆盖受限因素。信道解调门限Eb/NoTD-SCDMA系统中，各种信道要正确解调，必须达到一定的信噪比SNR要求，也就是接收机的解调门限，而在无线通信系统中，通常习惯采用Eb/No来衡量。解调门限Eb/No与移动设备的业务类型、运动速度、小尺度信道模型直接相关。对于各种业务，不同的BLER要求，对应着一定的解调门限Eb/No。信道传播

7、环境定义根据协议3GPP TS 25.105-420，定义了2种典型信道传播环境，如下面1）和2）所述；考虑到TD-SCDMA系统采用了智能天线，本研究采用根据不同覆盖场景情况进行了修正的COST259信道模型，如3）所述。1）静态传播条件静态传播条件即为AWGN（Additive White Gaussian Noise）信道，在此传播模型下无衰落效应，也不存在多径效应。2）多径衰落传播条件下表列出了多径衰落环境下接收机解调性能测量的传播条件，所有抽头具有经典Doppler谱。经典Doppler谱定义如下：多径传播环境CASE1,3km/hCASE2,3 km/hCASE3,120 km/h

8、相对时延（ms）平均功率（dB）相对时延（ms）平均功率（dB）相对时延（ms）平均功率（dB）0000002928-1029280781-31200001563-62344-93）修正的COST259信道模型本报告中链路预算使用的信道模型基于协议规定的COST259信道模型根据不同场景情况进行了修正。对于密集市区、市区、郊区，时延功率模型根据25.943协议TU信道模型修改得到，农村信道模型根据25.943协议的RA信道模型修改得到，如下表所示。密集市区/普通城区/郊区信道的时延功率模型取定TapnumberRelativetime(s)averagerelativepower(dB)Dop

9、plerspectrum10-5.7Class20.1953-7.6Class30.5859-7.14Class40.5859-7.79Class50.9766-13.4Class61.1719-16.3Class71.3672-12.36Class81.5625-14.48Class91.7578-18.54Class101.9531-17.92Class112.1484-24.3Class乡村信道的时延功率模型取定Tap numberRelative time (s)average relative power (dB)doppler spectrum10-2.7484(-5.2,-6.4

10、)LOS:NLOSDirect path, +Class20.1953-5.8164Class30.1953-8.2688Class40.3906-13.6014Class50.5859-22.4Class在角度信息上，不同场景的角度分布为:各种覆盖场景下信道的角度分布模型密集城区普通城区郊区农村用户分布扇区（30o,150o）上的均匀分布扇区（30o,150o）上的均匀分布扇区（30o,150o）上的均匀分布（0o，360o）上均匀分布角角度扩散分布高斯高斯高斯Laplace角度扩散（均值）15度15度5度-角度扩散（根方差）15*1.3=19.5度15*1.3=19.5度5*1.3=6.5

11、度3度注：1).表中各符号的含义如下：AS：角度扩散AS： 角度扩散方差AOD：出波方向角AOD：出波方向角的方差业务BLER要求目前3GPP协议对业务BLER要求不明确，参考商用网络经验，各业务BLER的建议值如下：各种业务BLER取定业务类型上行承载（Kbps）下行承载（Kbps)BLERCS12.212.212.21%CS6464640.10%PS16/PS6416645%PS32/PS6432645%PS64/PS128641285%PS64/PS384643845%PS6464645%PS1281281285%PS3843843845%解调门限Eb/No取定实际网络规划中，通常采用设

12、备厂家的Eb/No值作为设计依据。各设备制造商在仿真计算其设备Eb/No解调门限时，使用的信道模型与3GPP并不完全一致，其取值一般会与3GPP的要求有一定的差异。取定方法如下，假设一个Eb/No值，信息源经过编码、调制、给定信道、解调、解码后，与信息源相比较，统计得到BLER的值。由此，得到一组Eb/No和一组对应的BLER，进行曲线拟合，就可以得到满足某个BLER的要求条件下Eb/No的范围。各种场景下的不同业务的解调门限如下表所示，其中对于密集市区/市区/郊区解调门限，三种场景在相同条件下的解调门限基本相同（单天线在角度扩散15度与5度下解调门限基本相同）。密集市区/市区/郊区，不同业务

13、信解调门限（运动速度50km/h）业务解调门限Eb/No（dB）上行下行AMR99.764CS9.910.116PS6.1-32PS6.5-64PS7.37.85128PS7.87.5384PS9.39.54农村，不同业务解调门限（角度扩散3度，运动速度120km/h）业务解调门限Eb/No（dB）上行下行AMR12.513.0164CS13.5214.0516PS7.8-32PS8.4-64PS10.310.9128PS10.510.5384PS10.310.7各种覆盖场景下，公共信道解调门限（dB）覆盖场景PCCPCHEb/NoFPACHEb/NoSCCPCH（FACH）Eb/NoDwPC

14、HC/IUpPCHC/I密集市区/一般市区/郊区9.066411.0939.193-3农村10.56612.99310.693-3注：1).DwPCH和UpPCH不存在处理增益，所以一般通过CIR值来表征检测门限；2).上述门限是假设N频点组网情况；3).上述门限是在CASE3信道仿真得到，其他环境如TU3、TU50、PB3等差别不大，基本可以通用。上行覆盖分析方法对于上行无线链路，在确定的阻塞概率和区域覆盖概率需求下，不同业务承载的最大允许路径损耗取决于移动台最大发射功率、基站接收机灵敏度、用户间的干扰水平、穿透损耗等因素。其中干扰水平随着接入用户数量也就是负载水平的变化而变化，在网络规划时

15、必须根据目标区域的系统负荷规划值，采用相应的干扰余量调整链路预算；不同业务上行链路质量采用BLER衡量，相应于一定的Eb/No解调门限；一定的边缘覆盖概率条件，在给定的无线传播环境中，对应着一定的阴影衰落余量；其他因素相对稳定，链路预算中的取值可依据各种业务承载最苛刻的要求来决定。在上行链路信号传输和处理过程中，信号的损耗包括发送端人体损耗、移动台天线接头损耗和墙体穿透损耗，无线传播环境中的路径损耗以及接收端基站馈线损耗、接头损耗等；信号的处理增益包括移动台天线发射增益、基站天线接收增益、软切换增益和扩频处理增益等。为了在接收端成功解调业务信道的用户信号，链路预算中还需考虑快速功控、信号衰落变

16、化、系统自干扰和接收机噪声的影响，并相应预留功率余量，以满足业务信道解调的门限要求。基于以上分析，上行链路信号传送和处理的链路等级图如下：上行链路预算分解依据上面所示的上行链路预算分解图，对于各种业务不同的解调门限要求，上行链路最大允许路径损耗可由下式表示：其中，各种符号的含义如下：是终端发射机等效全向发射功率，=终端最大发射功率终端发射天线增益终端馈缆和接头损耗；是基站接收机C/I门限，基站接收机噪声功率基站接收机目标Eb/No基站接收机处理增益，其中基站接收机噪声功率热噪声功率基站接收机噪声系数；基站智能天线单天线增益基站智能天线接收赋形增益接力切换增益；终端人体损耗基站馈缆损耗穿透损耗，

17、如果计算室外最大允许路径损耗则不考虑穿透损耗；干扰余量快衰落余量阴影衰落余量，其中快衰落余量即为功控储备。依据以上链路预算表达式和不同覆盖场景、不同业务和信道取定的链路预算参数，就可以得到各种场景中不同业务和信道的上行链路预算结果。下行覆盖分析方法对于下行无线链路，小区内所有用户共享同一Node B的功率资源，Node B将依据系统负荷和用户地理位置分布动态地分配发送给每一用户的下行功率，因此下行链路覆盖半径的分析相对于上行链路较为复杂。信号的损耗包括发送端基站天线接头损耗、无线传播环境中的路径损耗以及接收端终端的馈线和接头损耗、穿透损耗等；信号的处理增益包括基站智能天线发射增益（单天线增益、

18、多天线增益、赋形增益）、移动台天线接收增益、接力切换增益和扩频处理增益等。为了在接收端成功解调业务信道的用户信号，链路预算中还需考虑快速功控、信号衰落变化、系统自干扰和接收机噪声的影响，并相应预留功率余量，以满足业务信道解调的门限要求。基于以上分析，下行链路信号传送和处理的链路等级图如下：下行链路预算分解依据上面所示的下行链路预算分解图，对于各种业务不同的解调门限要求，下行链路最大允许路径损耗可由下式表示：其中，各种符号的含义如下：为基站侧用户EIRP，用户基站单天线发射功率基站馈缆和接头损耗基站智能天线单天线增益基站智能天线多天线增益基站智能天线发射赋形增益为终端接收机C/I门限，终端接收机

19、噪声功率终端接收机目标Eb/No处理增益，其中终端接收机噪声功率热噪声功率终端接收机噪声系数；终端天线增益接力切换/小区重选增益；终端人体损耗终端馈缆和接头损耗穿透损耗，如果计算室外最大允许路径损耗则不考虑穿透损耗；干扰余量功控余量阴影衰落余量。依据以上链路预算表达式和不同覆盖场景、不同业务和信道取定的链路预算参数，就可以得到各种场景中不同业务和信道的下行链路预算结果。无线覆盖与网络性能下面，从TD-SCDMA系统的物理层过程角度，分析各种传输信道/物理信道的作用及其正确解调与否对网络性能的影响。UE的呼叫总体流程如下图所示。可以发现，UE开机后，首先进行小区搜索物理层过程，实现下行同步并读取

20、系统广播信息，驻留到某个小区。在开始建立呼叫之前，要进行随机接入过程，实现上行同步两个物理层过程，即小区搜索和随机接入过程。UE通过小区搜索过程，实现下行同步，并识别扰码和基本训练序列码，同时读取系统广播消息。呼叫总体流程小区搜索在初始小区搜索中，UE搜索到一个小区，建立下行导频时隙同步，获得扰码和基本midamble码，控制复帧同步，然后读取BCH信息。初始小区搜索利用DwPTS和BCH进行。初始小区搜索按以下步骤进行：搜索DwPTSUE通过识别下行导频时隙DwPTS中下行同步码SYNC_DL，实现与某一小区DwPTS的同步，通常是通过一个或多个匹配滤波器（或类似的装置）与接收到的从PN序列

21、中选出来的SYNC_DL进行匹配实现。TD-SCDMA系统共有32个下行同步码，在这一步中，UE必须识别出该小区使用的是哪一个SYNC_DL。扰码和基本训练序列码识别UE接收到PCCPCH上的midamble码，DwPTS紧随在PCCPCH之后。每个DwPTS对应一组4个不同的基本midamble码，系统共有128个互不相同的基本midamble码。基本midamble码的序号除以4就是SYNC_DL码的序号。因此，32个SYNC_ DL和PCCPCH的32个midamble码组一一对应。UE采用试探法和错误排除法就可以确定PCCPCH到底采用了哪个midamble码。在一帧中使用相同的基本m

22、idamble码。由于每个基本midamble码与扰码是相对应的，知道了midamble码也就知道了扰码。根据确认的结果，UE可以进行下一步或返回到第一步。实现复帧同步UE搜索在PCCPCH上BCH的复帧MIB（Master Indication Block），它由经过QPSK 调制的DwPTS的相位序列（相对于在PCCPCH上的midamble码）来标识。控制复帧由调制在DwPTS上的QPSK符号序列来定位。n个连续的DwPTS可以检测出目前MIB在控制复帧中的位置。读广播信道BCHUE利用前几步已经识别出的扰码、基本训练序列码、复帧头读取被搜索到小区的BCH上的广播信息，根据读取的结果，U

23、E可以得到小区的配置等公用信息。由上可以发现，小区搜索过程主要使用DwPCH和PCCPCH（BCH）两个物理信道。上行同步过程在CDMA移动通信系统中，下行链路总是同步的。所以一般所述同步CDMA都是指上行同步，即要求来自不同距离的不同用户终端的上行信号能同步到达基站。上行同步通常用于系统的随机接入过程，因此我们在下述的随机接入过程中说明上行同步过程。随机接入过程随机接入准备当UE处于空闲模式下，它将维持下行同步并读取小区广播信息。从该小区所用到的DwPTS，UE可以得到为随机接入而分配给UpPTS物理信道的8个SYNC_UL码（特征信号）的码集，一共有256个不同的SYNC_UL码序列，其序

24、号除以8就是DwPTS中的SYNC_DL的序号。从小区广播信息中UE可以知道PRACH信道的详细情况（采用的码、扩频因子、midamble码和时隙）、FPACH信道的详细信息（采用的码、扩频因子、midamble码和时隙）以及其它与随机接入有关的信息。随机接入过程在UpPTS中紧随保护时隙之后的SYNC_UL序列仅用于上行同步，UE从它要接入的小区所采用的8个可能的SYNC UL码中随机选择一个，并在UpPTS物理信道上将它发送到基站。然后UE确定UpPTS的发射时间和功率（开环过程），以便在UpPTS物理信道上发射选定的特征码。一旦NodeB检测到来自UE的UpPTS信息，那么它到达的时间和

25、接收功率也就知道了。NodeB确定发射功率更新和定时调整的指令，并在以后的4个子帧内通过FPACH（在一个突发脉冲/子帧消息）将它发送给UE。一旦当UE从选定的FPACH（与所选特征码对应的FPACH）中收到上述控制信息时，表明NodeB已经收到了UpPTS序列。然后，UE将调整发射时间和功率，并确保在接下来的两帧后，在对应于FPACH的PRACH信道上发送RACH。在这一步，UE发送到NodeB的RACH将具有较高的同步精度。之后，UE将会在对应于FACH的SCCPCH的信道上接收到来自网络的响应，指示UE发出的随机接入是否被接收，如果被接收，将在网络分配的UL及DL专用信道上通过FACH建

26、立起上下行链路。在利用分配的资源发送信息之前，UE可以发送第二个UpPTS并等待来自FPACH的响应，从而可得到下一步的发射功率和SS的更新指令。接下来，基站在FACH信道上传送带有信道分配信息的消息，基站和UE间进行信令及业务信息的交互。由上可以发现，随机接入过程主要使用UpPCH、FPACH、PRACH（RACH）、SCCPCH（FACH）四个物理信道。无线覆盖对网络性能的影响由上物理过程分析可知，DwPCH信道是下行导频信道，起导频和下行同步的作用，对小区覆盖半径的大小起决定作用。如果DwPCH信道的功率值设置过小，导致小区边缘的UE无法正确检测DwPCH信号，将会直接影响到小区的覆盖范

27、围、小区搜索时间、同步时间。但是，设置过大会造成对其他小区造成干扰，且对本小区性能无明显改善。PCCPCH承载BCH，是系统广播信道，对小区覆盖半径的大小起决定作用。UE通过读取PCCPCH上的BCH，可以获得小区配置的共用信息。因此，系统中的所有终端都需要对其解调获取基本配置参数。如果PCCPCH信道的功率值设置过小，导致小区边缘的UE无法正确检测PCCPCH信号，则无法获取系统配置信息，将直接影响到小区的覆盖范围、信道估计精确度、同步时间和接收质量；另一方面，设置过大会造成TS0容量的损失，对其他小区造成干扰，且对本小区性能无明显改善。SCCPCH承载FACH、PCH信息。如果SCCPCH

28、信道的功率设置过小，会导致UE无法正确检测FACH和PCH信道，UE则无法成功完成随机接入过程，或者无法获取寻呼信息，降低RRC连接建立成功率和寻呼成功率指标。PICH是寻呼指示信道。如果PICH信道的功率设置过小，会使得小区边缘UE无法正确接收寻呼信息，有可能进行读取PCH信道的误操作，影响UE对寻呼信道的侦听，降低寻呼成功率，而且浪费UE电池，并影响下行公共信道覆盖，从而最终影响小区覆盖。如果设置过大，则会对其它信道产生干扰，并且占用下行发射功率，影响小区容量。FPACH是快速随机接入信道。如果FPACH信道的功率设置过小，会使得基站无法响应UE发送的UpPCH信息，那么UE无法收到发射功

29、率更新和定时调整指令。PPACH承载RACH信息。如果FPACH信道的功率设置过小，会导致基站无法正确检测RACH信道，UE则无法成功完成随机接入过程。PCCPCH信道RSCP和C/I指标在TD-SCDMA系统中，PCCPCH信道是信标信道，是其他公共信道下行最大允许发射功率配置的基础，也是专用信道开环功率控制的依据。因此，在确定的信道功率配比关系下，PCCPCH的覆盖强度RSCP和覆盖质量Ec/Io间接地反映了网络的覆盖强度和质量；从上下行业务信道覆盖平衡，以及公共信道与业务信道之间覆盖平衡的角度来看，PCCPCH信道的覆盖指标必须存在一定约束方能保证上下行业务的质量。对TD-SCDMA无线

30、覆盖指标的分析，主要基于保证上下行业务信道覆盖平衡以及业务信道和公共信道覆盖平衡下的确定功率配比的角度来推导PCCPCH的RSCP和Ec/Io要求。PCCPCH RSCP门限推导PCCPCH RSCP定义为PCCPCH信号接收码功率，在已知Node B侧PCCPCH信道发射功率的前提下，其与PCCPCH RSCP之差即为下行链路PCCPCH信道的路径损耗。TD-SCDMA系统中，如果是单频点组网，那么公共控制信道和专用业务信道被安排在相同频率的不同时隙上；如果是多频点组网，那么公共控制信道和专用业务信道被安排在不同频率的时隙上，例如N=3频点组网，频点差仅为1.6M，相差不大。另一方面，上下行

31、业务信道被安排在相同频率的不同时隙上。所以可以认为，上行链路和下行链路，公共控制信道和专用业务信道经历着相同的路径损耗。为了保证UE与Node B之间能建立相应的专用信道连接，PCCPCH信道的路径损耗必须小于专用业务信道上行链路和下行链路最大允许损耗两者中的较小值。定义PCCPCH信道最大允许路径损耗、基本业务信道下行链路最大允许损耗、基本业务信道上行链路最大允许损耗三者中最小值为最大允许耦合路径损耗。那么，PCCPCH RSCP的门限要求值等于PCCPCH信道的发射功率减去最大允许耦合路径损耗，用公式表示导频RSCP门限值要求为：式中为PCCPCH信道接受码功率，为导频信道发射功率，为上下

32、行链路最大允许耦合路径损耗。PCCPCH信道与其他公共信道的覆盖平衡主要在信道功率配比关系中考虑，而业务信道上下行的平衡分析实质上就是上下行链路预算过程，通过链路预算分析最大允许耦合路径损耗，并进一步求取PCCPCH RSCP的门限要求，分析过程如下：PCCPCH RSCP门限要求分析流程图覆盖场景下，PCCPCH RSCP门限求取过程分为四步：第一步：确定目标区域基本业务基本业务指目标区域连续覆盖的受限业务，为了考查小区最大覆盖半径，报告中假设为满码道工作。第二步：分别计算业务信道上行链路最大允许路损和业务信道下行链路最大允许路损以及PCCPCH信道最大允许路损。各种信道链路算的详细过程参见

33、第3章。第三步：计算PCCPCH信道对应的最大允许耦合损耗。TD-SCDMA系统中，上下行链路为时分双工系统，故可以认为上下行链路业务信道经历着相同的路径损耗。业务信道和公共信道配置在不同的时隙上，可以是相同频点，也可能是不同频点上。如果是N频点组网，假设下行业务信道和公共控制信道在不同频点上，参考COST231HATA模型，频率差异导致的路径损耗差异约等于0.1dB，可以忽略。因此，同样可以认为控制信道和业务信道经历着相同的路径损耗。所以，PCCPCH信道对应的最大允许耦合路损为：min,第四步：PCCPCH RSCP门限值要求计算得到了保证上下行链路业务信道质量的最大允许耦合损耗，就可以从

34、PCCPCH发射功率的设定值出发，计算得到PCCPCH RSCP要求。PCCPCH Ec/Io门限推导PCCPCH Ec/Io定义为UE侧接收PCCPCH信道每个码片积累的能量与干扰功率谱密度的比值，直接反映着PCCPCH信号的覆盖质量。由于PCCPCH信道与其他公共信道确定功率配比关系，因此它的覆盖间接地反映着其他公共信道的覆盖质量。【待补充完善】TD-SCDMA无线链路预算分析无线链路预算是覆盖规划的前提，其目的是通过计算特定业务在一定质量要求（Eb/No）下的最大允许路径损耗，来求得一定传播模型下该业务的覆盖半径，从而能够确定满足连续覆盖条件下基站的规模。本报告中，无线链路预算是实现上下

35、行链路平衡、业务信道和公共信道平衡以及公共信道自身平衡的依据。下面，首先概述TD-SCDMA系统无线链路预算的特点，然后详细阐述链路预算各种参数的取定过程，最后给出各种场景、不同业务和信道的链路预算结果。TD-SCDMA无线链路预算特点TD-SCDMA系统独特的帧结构TD-SCDMA系统不仅具有CDMA系统特性，同时也拥有TDMA系统特性，导频信道和BCH等公共信道和业务信道分配在不同的时隙，不同类型的信道在某一时刻独占发射机的功率，使用不同的扩频因子且使用不同的辐射形式，而且具有不同的干扰情况。所以，导频信道、BCH信道等公共信道和业务信道的链路预算中的功率分配、干扰储备和天线增益需要分别进

36、行考虑，从而应分别针对公共信道和业务信道做出相应的链路预算。对于公共信道，可以独占基站的发射功率，干扰储备只需考虑公共信道带来的噪声上升；采用普通全向波束或定向波束发射，不存在智能天线赋形增益。对于业务信道，所有用户共享基站的发射功率，干扰储备只需考虑业务信道带来的噪声上升；采用智能天线赋形波束发射，存在发射和接收赋形增益；此外，由于所有用户共享基站发射功率，存在多用户功率共享增益。智能天线它的基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的接收和发射。在TDD模式中，上行链路和下行链路使用同一个频带，基站端可根据在上行链路上得到的接收信号来估测信道信息，就能较准确地判断下行

37、链路的多径信道的衰落特性，实现良好的下行波束成形，同时采用很低成本的低输出功率放大器。通过多波束形成使期望用户接收的信号功率最大，而使其他位置上的非期望用户收到的干扰最小。这将大大降低多址干扰，增加基站侧等效接收灵敏度和等效发射功率，增加最大等效增益为79dB左右，这对提高TD-SCDMA的覆盖起了关键作用。TD-SCDMA系统采用了智能天线，故除上下行单天线本身的增益外还带来下行多天线功率合成增益、上下行赋形增益。联合检测在CDMA通信系统中，由于多个用户的随机接入，所使用的扩频码集一般并非严格正交，同时由于用户离基站远近不同，基站接收到的各用户信号功率可能相差很大，而即使各用户到基站距离相

38、等，多径衰落的存在也会使到达基站信号各不相同，到达接收机的各用户信号将会互相干扰，这样强信号会淹没弱用户信号，产生远近效应。联合检测是把所有用户的信号都当作有用信号，而不是干扰信号来处理，这样就可以充分利用各用户信号的码号、幅度、定时和延迟等信息，从而大幅度地降低多径多址干扰。TD-SCDMA是一个时域和帧控的TDMA方案，因此，每载波的用户大都被分布到每个帧的各传输方向的时隙，最终使每时隙中并行用户的数量很少。可通过较低的计算量和较低的信干比要求即可被有效地检测到。联合检测已应用在从8kbps到384kbps等多种传输速率的TD-SCDMA技术中。智能天线和联合检测降低了小区干扰，从而大大提

39、高了系统容量。干扰余量较小TD-SCDMA系统在同一个载频下，用户业务信道与系统公共信道之间没有干扰。CDMA系统的自干扰特性被限定在一个业务时隙内，且由于智能天线的SDMA效果和联合检测技术，干扰裕量相对其他标准体制有所减小。接力切换增益TD-SCDMA系统没有采用软切换技术，而是采用接力切换，由于不需要同时和两个甚至三个基站联系，不产生宏分集增益。但是，接力切换的中断时间非常短，并且切换成功率较高，因此可以实现快速切换。这样多个小区阴影衰落的互补特性可以得到充分利用，得到覆盖的增益，所以TD-SCDMA系统存在接力切换增益。下面，在3.2节中，将对TD-SCDMA系统无线链路预算的各种参数

40、进行详细说明和取定。覆盖规划参数TD-SCDMA链路预算中的参数可以分为系统特性、基站特性、终端特性、环境特性四个方面。系统特性工作频率对应20102025共9个频点。信道带宽TD-SCDMA的码片速率为1.28Mchip/s，码片基带信道带宽为1.28MHz，射频信道带宽为1.6MHz。热噪声功率热噪声功率NK（波尔兹曼常数）T（绝对温度）B信道带宽（Hz）其中，热噪声密度= K（波尔兹曼常数）T（绝对温度）。式中各参数取值如下，K=1.381023 （J/K），T=290K （常温），B1.6106 （Hz），代入上述公式，可求得热噪声密度为-174dBm/Hz，热噪声功率N=-111.9

41、6dBm。处理增益扩频就是将每一个数据用户符号与一个包括N个比特的码序列（码片）相乘。最后得到的扩展后的数据速率为原来数据速率的N倍，扩频因子为N。将信号速率乘以N相当于用户数据信号的带宽扩展，在相关检测中，用户的信号幅度比其他未采用扩频技术的系统平均增大了N倍，这种增强抗干扰的效果简称为处理增益。对于TD-SCDMA系统，采用码分多址（CDMA）和时分多址（TDMA）相结合的方式，高业务数据速率可通过用几个时隙并行传输得到，处理增益与扩频因子，编码方式，调制方式有关。根据3GPP TR 25.928可知，单码道处理增益为：其中，：信道编码器速率（取决于服务），等于编码器输入比特速率/输出比特

42、速率；：数据符号表的大小；：用户带宽；：每符号码片数；：码片时长。用户处理增益为：其中，为每时隙每个用户使用的码道的个数。对于单个CDMA码道，。其中，表示每个数据符号的比特数，表示编码器输出的比特持续时间，表示一个净信息比特传输的持续时间。因此，公式等价于，也就是，其中，表示一个净信息比特的持续时间。对于每个用户，其的计算为单个码道C/I乘上每个用户占用的CDMA码道个数。因此，每个用户的是每个CDMA码道的的倍，其中，表示每个用户每个时隙的CDMA码道的个数。根据不同的业务类型，上下行编码速率、调制方式、扩频因子、码道数配置、时隙配置如下所示。上行链路，不同业务的编码、调制、扩频和时隙配置

43、参数业务类型上行编码速率上行调制方式上行码道数上行扩频因子上行时隙数CS12.20.3971QPSK181CS640.4882QPSK121PS160.3038QPSK141PS320.2707QPSK121PS640.5173QPSK121PS1280.4967QPSK111PS3840.4840QPSK113下行链路，不同业务的编码、调制和时隙配置参数业务类型下行编码速率下行调制方式下行码道数下行扩频因子下行时隙数CS12.20.3971QPSK2161CS640.4882QPSK8161PS640.5173QPSK8161PS1280.4409QPSK9162PS3840.4840QPS

44、K113由此，可计算得到各种业务的处理增益，如下表。TD-SCDMA不同业务的处理增益业务类型上行处理增益（dB）下行处理增益（dB） CS12.2K10.03110.031CS64K3.1573.157PS16K/64K8.1842.886PS32K/64K5.62.886PS64K/64K2.8862.886PS64K/128K2.8863.04PS64K/144K2.8862.56PS64K/256K2.8860.12PS64K/384K2.8860.05基站特性基站特性主要考虑智能天线增益和接收机特性。基站单天线最大发射功率根据基站配置的功放功率的不同，单天线最大发射功率（即基站额定发

45、射功率）会有所不同。如果配置1W功放，基站单天线最大发射功率为30dBm；如果配置2W功放，基站单天线最大发射功率则为33dBm。此外，如果单个扇区配置多个载波，那么这多个载波是共用天线发射功率的。例如，考虑1W功放，单小区3载波组网，那么在业务时隙上，每载波单天线最大发射功率为30-10lg（3）25.23dBm。对于公共信道则有所不同，例如PCCPCH在TS0时隙上是配置在主载频发送，因此主载频独享单天线最大发射功率的。基站单天线最大发射功率基站功放配置基站单天线最大输出功率1W30dBm2W33dBm注：如果小区为多载波组网，基站单天线最大输出功率在多个载波间共享。基站用户每天线最大发射

46、功率及下行多用户功率共享增益由于基站的全部发射功率需要分享给不同的用户使用，用户每天线最大发射功率取决于业务承载类型和每个时隙规划的容量，公式如下：用户每天线最大发射功率dBm单天线最大发射功率dBm10LOG10(每个时隙业务承载所占BRU数/每个时隙总BRU数)dB多用户功率共享增益在下行方向，TD-SCDMA系统使用一种称为“功率池”的技术，因为用户距离基站的远近不同，采用功控技术可以保证基站和用户仅以满足链路质量要求的最低功率进行发射，同时工作的多个用户之间可以共享功率，每个用户的最大可用发射功率并不是对总发射功率的平均分配，引入了多用户功率共享增益。功率池技术引入的多用户功率共享增益

47、的大小可以通过仿真得到。具体方法是在仿真中为单用户最大发射功率设置不同的门限，选择使系统性能（覆盖和容量）最佳的门限值，取该门限为每用户的最大可发射功率的合理值。仿真系统参数：TD-SCDMA下行多用户功率共享增益仿真参数参数上行链路下行链路仿真类型Snapshot（=800次）Snapshot（=800次）传输参数MCL(包括天线增益)BSMS：70dBBSMS：70dB接收天线增益扇区单元天线的增益：15dB6SA最大赋形增益：7.78dB0dBi发射天线增益0dBi扇区单元天线的增益：15dB6SA最大赋形增益：7.78dB对数正态衰落(dB)BSMS：10BSMS：10BS馈线损耗0.

48、6dB0.6dB人体损耗(仅12.2k话音)3dB3dB功控模式基于C/I基于C/I功控步长Perfect PCPerfect PC功控误差0%0%Outage条件C/I没达到C/I目标值0.5dBC/I没达到C/I目标值0.5dB噪声参数噪声指数47噪声功率-109dBm-106dBm发射功率基站最大发射功率38dBm终端最大发射功率24dBm功率控制范围70dB30dB用户分布根据面积随机均匀分布根据面积随机均匀分布智能天线OnOn12.2k目标C/I-1.03dB-0.33dBCS64k目标C/I5.89dB8.49dB仿真模型如下：宏小区的扇区区形状采用的是六边形的形状，即通常所说的蜂

49、窝，站址的位置在每三个六边形的交界处。为了保证有足够的干扰，使用了48个扇区区的模型，在计算路损时使用了 Wraparound方法。阴影衰落假设为相关对数正态分布，基站间相关性0.5。平均路径损耗模型：L=140.09+34.21*log(d/km)。同时考虑了40%用户为室内用户，有额外18dB的穿墙损耗。联合检测模型：上下行链路均采用同频邻小区联合检测算法。多用户功率共享增益仿真模型系统评价准则：采用 95%用户覆盖率准则。不考虑切换预留码道，仿真结果为系统极限容量。仿真和测试的经验值如下表所示。TD-SCDMA下行多用户功率共享增益仿真结果同时隙用户数（多载波）482412632每用户最

50、大发射功率相对于基站总发射功率偏置值876532由此，可以得到3载波组网单业务时隙下不同业务的功率共享增益如下表。3载波组网下行业务多用户功率共享增益取定业务类型CS12.2KCS64KPS64KPS128KPS384K多用户功率共享增益6.002.002.002.001.00基站智能天线增益基站智能天线增益包括三个部分，即智能天线阵元中单天线增益、智能天线赋形增益和智能天线阵元中多天线增益。单天线增益：全向天线的增益为8dBi，定向天线的增益为15dBi。智能天线单天线增益在上下行是相同的。即接收、发送时的增益相同。赋形增益：基站的智能天线一般有69dB的赋形增益，这里根据不同业务取平均增益

51、，不同场景下、发射/接收赋形增益取值有一些区别，见下表。多天线增益：基站智能天线一般由6根或者8根天线组成阵列，故存在多天线增益，多天线增益dB10lg(智能天线根数)。下行多天线最大发射功率（dBm）下行单天线最大发射功率（dBm）+10lg（智能天线根数）。广州TD-SCDMA试验网中，智能天线数均为6根。基站智能天线赋形增益场景密集市区一般市区郊区乡村基站智能天线发射赋形增益888.58.5基站智能天线接收赋形增益7.87.88.58.5基站馈线损耗和连接损耗基站侧，在从TPA到天线的一段馈线及相应的接头的损耗，一般小于1dB，这里取1dB。天馈线和接头损耗在发射和接收方向上是相同的。基

52、站等效噪声系数基站等效噪声系数反映了基站本身产生的信噪比降级，是一个产品特性。TD-SCDMA基站设备的噪声系数通常取45dB。基站Eb/No目标值对于扩频通信系统，一般采用Eb/No作为信号质量的参考。该指标直接反映了基站设备特性，是其信道解调能力的体现。对于给定的误块率指标要求，不同的业务均有相应的Eb/No目标值。通常，各种信道的Eb/No目标值由链路层仿真提供，根据不同信道环境下不同的BLER要求确定Eb/No的需求值。上行不同业务和信道的解调门限参第1节。基站接收灵敏度基站接收灵敏度是基站接收机的产品特性，它与基站的噪声系数、业务的Eb/No目标值以及业务的处理增益相关。基站的接收灵

53、敏度实际上就是为满足业务Eb/No目标值要求在基站端的最小接收信道强度。基站接收灵敏度（dBm）热噪声功率（dBm）基站等效噪声系数（dB）Eb/No目标值（dB）处理增益（dB）终端特性终端最大发射功率UE的每业务信道最大发射功率就是其额定总发射功率。需要说明的是，虽然RNC可以通过信令对UE最大发射功率进行限制，但在进行链路预算时，通常假设该最大发射功率设置为UE的额定发射功率值。根据协议规定，TD-SCDMA终端有四个功率等级，如下表所示。终端功率等级终端功率等级终端单天线最大输出功率允许偏差130dBm+1dB/-3dB224dBm+1dB/-3dB321dBm+2dB/-2dB410

54、dBm+4dB/-4dB本研究中，终端单天线最大发射取第二个等级，也就是24dBm。此外，终端一般是单天线发射，而且每个用户独享终端的发射功率，因此终端单天线最大发射功率即为终端用户每天线最大发射功率。终端天线增益通常情况下，终端天线增益很低，一般认为这些增益用以抵消接头等损耗，可以取定为0dBi。此外，与基站侧不同，终端一般是单天线，因此不存在多天线增益和赋形增益。终端天线损耗通常情况下，终端天线损耗很小，一般认为和终端的天线增益抵消，取0dB。终端的天线口发射功率终端的天线口发射功率终端最大发射功率（dBm）+终端天线增益（dBi）-终端天线损耗。终端等效噪声系数终端等效噪声系数反映了终端

55、本身产生的信噪比降级，是一个产品特性，一般取为7dB。终端Eb/No目标值对于扩频通信系统，一般采用Eb/No作为信号质量的参考。Eb/No与业务速率、误块率及终端产品特性相关。下行不同业务和信道的解调门限参第1节。终端接收灵敏度终端接收灵敏度是终端接收机的产品特性，它与终端的噪声系数、业务的Eb/No目标值以及业务的处理增益相关。终端的接收灵敏度实际上就是为满足业务Eb/No目标值要求在终端侧的最小到达信号功率。终端接收灵敏度（dBm）热噪声功率（dBm）终端等效噪声系数（dB）Eb/No目标值（dB）处理增益（dB）环境特性终端人体损耗人体损耗仅针对终端而言，是指因终端离人体很近造成的信号

56、阻塞和吸收引起的损耗。人体损耗取决于手机相对于人体的位置。根据业务使用习惯，对于AMR语音业务，终端人体损耗一般取23dB；对于可视电话以及数据业务，可以不考虑终端人体损耗的影响，即终端人体损耗取为0dB。终端人体损耗在发射和接收方向是相同的。本研究中，CS12.2K话音业务终端人体损耗取为3dB，CS64K和PS数据业务终端人体损耗取为0dB。建筑物穿透损耗建筑物穿透损耗是指当移动用户在室内与室外基站进行通信时，由于建筑物结构而带来的射频信号衰减。当使用室外宏蜂窝进行室内覆盖时，需要在链路预算中考虑建筑物穿透损耗。该参数属于传播相关参数，其具体取值随建筑物的结构材料、建筑布局、用户在建筑物内

57、的位置、与基站的接近程度和方向而变化，范围一般在540dB之间。参考其它城市的现场测试结果，本研究中取定，密集城区建筑物穿透损耗典型值为20dB，市区为15dB，郊区为8dB，乡村地区为6dB。阴影衰落余量平均接收场强因为一些人造建筑物或自然界阻隔而发生的衰落现象称为阴影衰落。此外，大气环境因素的变化也可能导致场强中值的变化，这也属于阴影衰落。为了克服阴影衰落的变化、保证通讯的可靠性而预留出来的余量称为阴影衰落余量，它是与一定的小区边缘通信概率要求和慢衰落标准差相对应的，需要在链路预算中加以考虑。阴影衰落储备的取值可以通过对运营商要求的边缘通信概率求出其标准正态分布累计函数的逆函数值后，再与阴

58、影衰落方差相乘得到，该计算可通过Excel中的NORMSINV函数简单进行。阴影储备阴影衰落标准差NORMSINV(边缘通信概率)。实际工程中，面积覆盖效率定义为在半径为的圆形区域内，接收信号强度大于接收门限的位置占总面积的百分比，边缘覆盖概率和面积覆盖概率可按下列对应关系转换：，式中，-面积覆盖概率； -小区边缘处的边缘覆盖概率； -要求达到的接收信号门限值； -处的接收信号均值； -阴影衰落余量； -路径损耗指数； -阴影衰落标准差。其中函数的定义是：本研究中，对各类场景的阴影衰落标准差、整网覆盖率的要求按下表取定，并可据此得到边缘覆盖率和阴影衰落余量。各类场景的阴影衰落余量区域类型阴影衰

59、落标准差(dB)整网覆盖率(%)边缘覆盖率(%)阴影衰落余量(dB)密集城区1095%88%11.6一般城区895%88%11.6郊区795%86%8.7农村695%86%8.7干扰余量TD-SCDMA系统保留了CDMA系统自干扰的特性，当基站接收某一移动台的信号时，会受到本小区和邻近小区其它移动台所发信号的干扰，而移动台在接收所属基站发来的信号时，会受到所属基站和邻近基站向其它移动台所发信号的干扰，此外，由于TD-SCDMA可能在相邻小区间配置交叉时隙，即一个基站可以将某个时隙配置为上行方向使用，而邻基站可以将该时隙配置为下行方向使用，因此还可能引入基站对基站之间的干扰和移动台对移动台之间的

60、干扰，特别是基站之间的干扰会对接收移动台的信号产生极大的干扰。干扰的存在会使接收机的性能恶化，因此在链路预算中必须设置干扰储备，以保证小区边缘用户接收到的信号强度足以克服干扰，即干扰余量是为系统容量预留的干扰储备。小区负载直接影响到覆盖效果，随着系统负载的增加，系统的底噪会随之加大，干扰储备反映了移动台之间的干扰程度，与负载的关系是：干扰余量的取定有两种方法。第一种方法是根据业务平衡方程公式计算获得，即考虑干扰受限，根据上下行目标负载和极点容量的计算结果，可以确定系统分析的负载，据此可以取定干扰余量。具体过程如下。TD-SCDMA系统的干扰主要分为三部分，包括小区内干扰、小区间干扰和热噪声，分