移动通信网络规划与工程设计第6章

1、第6章 TD-SCDMA无线网规划,6.1 概述,TD-SCDMA无线网络规划的特点 TD-SCDMA是由我国自主研发的第三代移动通信系统，是国际3G三个主流标准之一。系统融合了频分、时分、码分、空分多种技术，并采用了智能天线、联合检测、时分双功、动态信道分配等多种新技术，其空分特性可以使干扰源在时间上或空间上错开，因此极大的改善了CDMA系统内部的干扰，弱化了CDMA系统所特有的“软覆盖”和“软容量”的特性，呈现出“多业务均衡覆盖”、“硬容量”和码字资源受限的技术特点。,规划流程,无线网子系统RNS,网络结构与接口,无线网子系统RNS, 无线网络控制器RNC.无线网络控制器RNC（Radio

2、 Network Controller）是无线接入网的交换和控制单元。基NodeB. Node B是RAN重要组成部分，它一端通过空中接口Uu与终端连接，另一端通过Iub 物理接口和RNC相连，Iub支持E1/STM-1接口。其主要功能是完成协议规定的功能，包括空口与地面电路之间的信道转换与桥接。无线操作维护中心OMC-R. OMC-R是管理无线接入网RNS的子系统，管理对象包括：RNC、Node B和OMC-R的服务器。,6.3 空中接口,空中接口体系结构,单载波无线帧结构,TD-SCDMA的物理信道分系统帧、无线帧、无线子帧、时隙/码四层结构。一个10ms的无线帧分为两个子帧，每个子帧长度

3、为5ms，每个子帧又分成长度为675us的7个时隙、3个特殊时隙和和两个切换点。0时隙（TS0）为公共控制信道，用于发布广播信息及寻呼消息等。,时隙结构,TD-SCDMA系统常规时隙只有一种突发类型，它由两个352chip长度的数据块，一个144chip长度的训练序列码和16chip保护间隔组成。它提供了在上下行传送传输格式组合标识符TFCI（Transport Format Combination Indicator）的可能，对每个用户TFCI信息在10ms的无线帧里发送一次。每时隙中，包含有物理层控制命令。物理层控制命令包括了传输格式合成指示TFCI、发射功率控制TPC（Transmiss

4、ion power control）、同步偏移SS（Synchronous Shift）。,TD-SCDMA信道,TD-SCDMA系统物理信道及数据传输速率. TD-SCDMA系统的物理信道是载波、时隙、扩频码的组合，一个时隙内，由一个16位的扩频码字划分为16个虚拟资源单位VRU（Virtual Resource Unit）。每一个VRU中含有两个数据符号字段，每个数据符号字段有352个码片. 不同业务VRU的占用情况,信道模式,物理信道.TD-SCDMA的物理信道采用四层结构：系统帧、无线帧、子帧和时隙/码。 传输信道.传输信道作为物理层提供给高层的服务，分为以下两种:专用传输信道;公共传

5、输信道 . 逻辑信道.控制信道：传输控制平面信息; 业务信道：传输用户平面信息 ;,TD-SCDMA多载波无线帧结构,多载波配置基本原则, 同一小区的多个载频同属于一个逻辑小区，其中一个载频为主载频其余均为辅载频，公共控制信道Dwpts P-CCPCH PICH S-CCPCH PRACH等只配置在主载频上。辅载波中不使用TS0。 同一小区主辅载频使用相同的扰码和基本Midamble码。 业务占用多时隙，应限定在同一载频上。 同一用户的上下行配置在同一载频上。 多载频的频率配置原则见本章频率规划。 多载频的时隙规划原则见本章时隙规划。,6.4 TD-SCDMA关键技术对网络规划的影响,智能天线

6、、联合检测、同步技术是TD-SCDMA系统三大核心技术，也正是由于这三项技术使TD-SCDMA系统具有了码资源受限、呼吸效应弱和多业务均衡覆盖等不同于其它3G-CDMA系统的独有特点。 6.4.1智能天线 由于智能天线SA（Smart Antenna）能极大提升系统性能，因此是移动通信中最具吸引力的技术之一。而在3G系统中只有TD-SCDMA系统的基站是专门为采用智能天线而设计的。,6.4.2 联合检测,联合检测JD（Joint Detection）是多用户检测技术的一种，因此又称为多用户联合检测。在CDMA系统中，由于各个用户的信号之间存在一定的相关性，因此存在多址接入干扰MAI（Multi

7、ple access interference），联合检测技术则能够充分利用MAI所有用户的信息，通过多用户联合检测算法，使系统在相同误码率的情况下，大大降低系统所需的信噪比SNR（Signal to Noise Ratio），因此提高了接收性能和系统容量。,6.4.3 时分双工,TD-SDCMA采用了TDD（Time Division Duplex）时分双工和可变切换点技术，这种技术特别适合使用智能天线技术和非对称业务的需求，提高频谱利用率。但也产生了一些特殊的问题，首先由于TS0作为主公共控制信道，用作整个小区的下行系统信息广播，不能使用同一频率，因为同频会使小区间产生强干扰，因此需要采用

8、特殊的N频点技术进行频率规划。另外在不同时隙配置的边界区域极易发生上、下行业务交叉时隙间的强干扰，因此在不同时隙配置的边界区域需要特别规划上、下行时隙。,6.4.4 接力切换,接力切换BH（Baton Handover）是TD-SCDMA核心技术之一，接力切换的优点是切换成功率高，并且不需要额外配置切换专用的信道，资源利用率较高，因此规划时，不需要像CDMA2000和WCDMA系统那样，需要根据不同区域要求，认真规划和控制切换区域的大小，并配置一定数量的软切换信道。在这一点上，TD-SCDMA的规划，原则上与其它采用软切换的CDMA系统不同，而与采用TDMA技术的GSM系统规划方法大致相同。,

9、6.4.5 动态信道分配,动态信道分配DCA（Dynamic Channel Allocation）技术是TD-SCDMA系统采取的抗干扰技术之一，其原理是在终端接入和链路持续期间，根据本小区内和小区间的干扰情况，进行信道的分配和调整，以便能有效的分配空、时、频、码信道资源，DCA的实现是根据干扰情况，利用空余的信道资源来进行调整，因此当信道资源不足或者没有多余信道时，DCA就无法进行动态信道分配，所以在无线网络规划中需要根据具体要求来规划信道资源的冗余度，综合考虑系统资源利用率和DCA的均衡点。,6.4.6同步CDMA（Synchronous CDMA）,同步是数字移动通信网的关键技术。前面

10、已经介绍TD-SCDMA系统对同步要求较高，上下行均需要同步。TD-SCDMA的同步包括网络同步、节点同步、Iu接口定时调整、传输信道同步、无线接口同步。,6.5 覆盖规划,TD-SCDMA覆盖规划的基本原则 系统的技术特点 技术发展 设备特点 3G业务的特点 规划区内不同地物类型的特点,6.5.4 链路预算, 上行链路预算公式 上行链路预算中各参数的取值 估算小区覆盖半径使用的传播模型 链路预算结果,6.5.5 基站布局,考虑到地物对电波传播影响，基站布局的最佳蜂窝结构应通过仿真来确定。由于TD-SCDMA系统呼吸效应弱，负荷对覆盖区大小影响不大，因此TD-SCDMA通过仿真确定基站布局时，

11、对负荷取值要求并不像其它CDMA系统那样严格。 基站布局规划最好一步到位，避免后期大的调整，扩容则采用以增加载波为主的方法，这一点与GSM靠局部地区增加基站密度来提高密度容量的做法不同。 TD-SCDMA连续覆盖区内小区天线的方向应尽量保持一致，同时扇区之间的夹角应尽量保持120度，因为扇区的过度重叠会降低智能天线的空分效果。,6.5.6 基站选址原则, 数据业务主要集中在热点区域和室内，因此基站选址要根据覆盖区域类型的划分，分别来制定方案。 连续覆盖区域内基站选址（包括与GSM共址站点的选择），应尽量符合蜂窝结构要求。 站址尽量选在业务密集的中心区域，避免此区域成为切换区，利于减少切换和掉话

12、。 城区话务密度高的主要街道在规划时，基站选址应尽量选在靠近街道两旁，避免此区域成为切换区。, 基站近场区要求，天线高度应适度，在满足覆盖要求的前提下，3G基站天线不宜过高，一般控制在2545米为宜，同时同一连续覆盖区域内的各基站天线高度不要相差悬殊，一般高差应控制在510米以内。在选择天线安装位置时，应注意天线波束前方100米内不应有明显阻挡。 其它区域的基站选址则根据覆盖要求，同时还要考虑对网络质量的影响、成本等因素。,6.5.9 与GSM共站址规划,TD-SCDMA与GSM基站共址时，需要考虑的主要问题有： 原有资源的可利用度，如机房、天面、传输、电源等。 TD-SCDMA与GSM天线共

13、用天面时，天线间的隔离度。 TD-SCDMA与其它移动通信系统间的干扰。,6.6 容量规划,TD-SCDMA容量规划的特点和分析方法 TD-SCDMA系统由于采用联合检测、智能天线和同步CDMA等技术，极大的降低了网内干扰，因此TD-SCDMA系统容量整个表现为码资源受限系统，所以TD-SCDMA系统容量估算不宜采用干扰分析方法，当然网络设计不好，TD-SCDMA也会成为干扰受限系统。此外，由于TD-SCDMA的TDD双工模式，可变切换点，容量规划时还与时隙配置、干扰控制等因素有关。,基于码资源受限容量分析,在TD-SCDMA系统中其物理信道是由频率、时隙、信道码和突发类型共同决定，一个码道称

14、为一个基本资源单位BRU或VRU（Virtual Resource Unit 虚拟资源单位），一个时隙内，由一个16位的扩频码字划分的码道有16个，一个载波共有6业务个时隙，因此一个载波共有96个VRU。,6.6.5 混合业务模型, 电路域业务.电路域业务主要有AMR12.2kbit/s的语音业务和CS64kbit/s的数据业务，这两种业务都可用用户忙时话务量来描述. 分组数据业务.分组数据业务主要的承载方式有CS64、PS64、PS128、PS384四种，具体应用主要有流媒体、移动游戏、Web浏览、E-Mail、FTP下载、彩信等。其特征参数主要有：忙时渗透率、会话次数、承载速率、平均包长、

15、平均会话次数、呼叫间隔、包数/会话、误块率。同样PS数据业务用户也可以分为高、中、低三类。,6.7 TD-HSPA规划,6.7.1 TD-HSDPA规划 TD-HSDPA（High Speed Downlink Packet Access）高速下行分组接入是TD-SCDMA的无线增强技术，由于它可以显著提高下行数据业务的承载能力，尤其对于上下行流量不对称的数据业务，如Web浏览，视频点播业务等，对用户有很强的吸引力，因此HSDPA是提高下行容量、数据业务速率和市场竞争力的一种重要技术。单载波TD-HSDPA技术下行数据传输速率可以达到2.8Mbps，对同一UE进行3个载波捆绑时，单用户下行最大

16、速率可达到6.72Mbps，6个载波捆绑时，单用户下行最大速率可达到13.44Mbps。 TD-HSDPA可以通过空分复用技术，进一步提升小区的吞吐量或接入能力。,关键技术,自适应编码调制AMC（Adaptive Modulation Coding） 混合自动重传请求HARQ（Hybrid automatic repeat request） 快速调度算法,信道结构,HS-DSCH（High Speed-Downlink Shared Channel）信道为HSDPA用于承载高速数 据业务的专用传输信道，不同用户以时分和码分共享。 HS-SICH（SH- Shared Information C

17、hannel）为上行物理信道，使用扩频因子 SF=16，主要用于承载与HS-DSCH有关的信令信息，包括ACK/NACK（确认/否认）应答、下行链路CQI，在CQI中含有推荐的调制方式RMF和传输块大小RTBS。,HS-SCCH（HS-Shared Control Channel）为下行物理信道，使用扩频因子SF=16， 主要用于承载下行链路的信令信息，包括信道化码集、时隙信息、调制方式RMF、传输块大小RTBS、HARQ进程号HARQ Process ID、冗余版本、新数据标志、HS-SCCH循环序列号、UE ID等等。 A-DPCH（Associated-Dedicated Physica

18、l Channel）又称为伴随DPCH信道，分上行 伴随DSCH和下行DSCH，UE在进行HSDPA业务时，必须有伴随DSCH信道。下行A-DPCH信道用于承载上层信令和与上行DPCH有关的TPC/SS命令字；上行A-DPCH信道用于承载高层信令、上行数据或上行回应的数据包、TCP ACK及下行功率控制命令字TPC。,6.7.2 TD-HSUPA规划, 概述. HSUPA指高速上行分组接入（High Speed Uplink Packet Access），用于实现TD-SCDMA高速上行数据业务，可以使单载波的TD-SCDMA的上行的数据速率最高达到2.25Mbps，对于如博客、照片上传等有大

19、量上传需求的业务的用户，具有很强的吸引力，因此HSUPA是提高上行容量和数据业务速率的一种重要技术。 HSUPA与HSDPA关键技术的不同. HSUPA虽然与HSDPA类似，但在技术上有很大的不同，原因是HSUPA必须充分考虑上行链路的特点，如上行软切换、功率控制、UE峰均比PAR（Peak Average Ratio）等，所以没有采用在HSDPA中使用的AMC、16QAM调制技术，而是采用了物理层混合重传、基于NodeB的快速调度和短帧传输三项物理层技术。并增加了相应的专用传输信道和物理信道，同时硬件方面，在RNC中增加了MAC-es实体，在NodeB中增加了MAC-e实体，用来处理MAC-

20、d数据流和HARQ相关功能。,6.8 TD-MBMS规划,MBMS关键技术对网络规划的影响 为了满足用户对音频、视频和数据等多样化服务的需求，TD-MBMS采用了一些独特的关键技术，主要有宏分集技术、单频网（SFN）、随机相位偏转、同步、支持灵活的广播区域配置和资源配置、Iub口传输共享等。 覆盖能力分析容量,6.9 TD-LTE规划,概述. TD-LTE是TD-SCDMA向4G演进的过渡阶段，目的是在3G平台上使用4G技术和向4G做平滑升级。 TD-LTE通过MIMO+OFDM等核心技术，在20MHz带宽内支持数据传输峰值速率，下行可达到100Mbit/s，上行可达到50Mbit/s。而3G

21、PP TR36.913规范中，更是将LTE-Advanced系统的未来目标定为下行1Gbit/s，上行500Mbit/s的峰值速率。,6.9.2 TD-LTE系统架构,6.9.5 覆盖能力,用户分配到的RB资源块数对覆盖的影响 自适应调制编码方式对覆盖的影响 (3) 天线类型对覆盖的影响 (4) 呼吸效应的影响 链路预算,6.9.6 容量估算, 用户吞吐量 在线并发用户数 VoIP容量,6.9.7TD-LTE与TD-SCDMA及GSM系统间的干扰,TD-LTE与TD-SCDMA及GSM系统共存时，存在系统间的干扰。由于TD-LTE规范制定较晚，并且在制定规范时已经考虑了与其它系统共存要求，因此

22、TD-LTE对TD-SCDMA及GSM的干扰较小，而TD-SCDMA及GSM带外杂散较大，会对TD-LTE产生带外干扰。干扰带来的危害是抬高接收端的噪声电平，降低接收机的灵敏度，进而影响覆盖及数据吞吐量。在工程上允许的最大干扰功率，通常是以接收机灵敏度下降不超过0.8dB为标准。,6.9.8 频点及带宽配置, 带宽配置 根据相关规范TD-LTE支持5MHz 10MHz 15MHz 20MHz等多种带宽；本节TD-LTE容量规划分析按20MHz带宽配置。 子载波间隔15kHz，资源块带宽RB = 15KHz12 = 180KHz。 频点配置 支持2.3 GMz， 2.6GMz；本节TD-LTE的

23、链路预算按2.3 GMz频点估算。,6.10 频率规划,N频点技术. 下面总结一下N频点技术的主要技术特征： 主载波和辅载波覆盖同一扇区，具有相同的无线环境。 公共控制信道DwPCH、P-CCPCH、PICH和FPACH只配置在主载波上，辅载频的 TS0时隙禁用。 主载波和辅载波配置相同的扰码和基本Midamble码。 同一用户的上下行配置应在同一载波上。 主载波和辅载波的时隙上、下行转换点配置应一致。,频率规划原则, 在保证网络质量的前提下，频率规划的目标应是频谱利用率尽可能高。要作到这一点，良好蜂窝结构的基站布局是关键。 从降低公共信道的干扰，提高网络质量出发，主载频可根据所使用带宽，采取

24、尽可能大的复用系数。 辅载频依据业务量的大小来配置。 每个扇区的主载波，可以在本扇区以外的其它小区做为辅载波使用。,软频率复用技术,TFFR算法又称为“动态频率复用”技术或者“软频率复用”。TFFR算法是在N频点技术和有限的频率资源条件的基础上，保留了N频点技术的基本特性，通过网络侧的算法，使小区内的不同UE选择不同的驻留载波，网络侧通过根据UE的上报的测量报告，动态调整UE的工作频率，使处于小区边界的UE尽量工作在主载波上，而使处于小区中心地区的UE尽量工作在辅载波上，因此尽量保证了小区交界地带的UE工作于异频，从而降低了同频干扰。,6.11 码组规划,TD-SCDMA系统中使用的码 扩频码

25、 导频码 :下行同步码SYNC_DL ;上行同步码SYNC_UL 扰码 midamble 码,6.11.3 码组规划,簇复用规划法. 软件规划方法及其流程,6.11.4 规划原则, TD-SCDMA系统扰码以码组为单位进行规划。 多载波系统码规划要紧密结合频率规划。 使用相同广播信道复合码的小区间的空间复用距离应足够大，以防止广播信道互相干扰。 尽量保证同频同扰码小区间的复用距离达到最大。 避免在相邻小区使用同频同码字，也应避免采用同频同码字的两个小区分布在两圈小区以内的位置。 在不同省市的边界，应协调基站的扰码分配，以避免扰码冲突。,6.13 位置管理规划,6.13.2位置区（LA）规划 规划原则. 划分位置区要结合交换区和RNC控制范围来划分，一个位置区原则上可以包括一个或多个RNC，但应同属于一个交换机。但由于TD-SCDMA的RNC容量都较大，因此一个RNC也可以划分为一个位置区或分成几个位置区。 位置区的划分一般要考虑行政区划，但同时也应从全网考虑，不要受行政区划的限制。 在保证信令负荷能力的情况下，位置区应尽可能划得大一些，以避免频繁的位置区更新。 各位置区应有明显地理边界，不要互相交叉，来减少切换和系统资源消耗。 交通道路沿线的NodeB，由于用户处于快速移动状态，应尽量划在同一位置区，以减少切换次数。 位置区的划分以尽可能减少切换次数为设计原则，为此位置区间的边