第四章_TD-SCDMA无线网络规划

1、第四章TD-SCDMA无线网络规划无线网络规划设计目标是指导工程以最低的成本建造符合近期和远期话务需求，具有一定服务等级的移动通信网络。具体地讲，就是要达到服务区内最大程度的时间、地点的无线覆盖，满足所要求的通信概率；在有限的带宽内通过频率再用提供尽可能大的系统容量；尽可能减少干扰，达到所要求的服务质量；在满足容量要求的前提下，尽量减少系统设备单元、降低成本。4.1 TD-SCDMA无线网络规划概述无线网络规划是网络建设运营之前的关键步骤，主要是指根据实际的无线传播环境、用户业务需求、社会经济发展等多种因素，从“覆盖、容量、服务质量（Quality of Service，QoS）和成本控制”等

2、方面对网络进行宏观配置。网络的覆盖、容量、QoS这三个性能指标需要由无线系统中物理层关键技术、链路层控制协议、无线资源算法等各方面因素协同实现。在TD-SCDMA系统中，要采用“N次规划，分层建设”的网络规划原则。“N次规划”保证了建网实施与市场需求同步，可避免资源浪费；“分层建设”保证了多次规划结果的相互独立，使网络能健康发展。TD-SCDMA系统采用了FDMA、TDMA、CDMA结合SDMA的多址方式以及智能天线、联合检测、接力切换、动态信道分配等一系列关键技术和无线资源算法，极大地提高了系统性能。同时，新技术的不断应用也给网络规划带来了各种新的挑战。本节首先要介绍的就是TD-SCDMA无

3、线网络规划的新特点及难点。4.1.1 TD-SCDMA无线网络规划思想无线网络规划主要指通过链路预算、容量估算，给出基站规模和基站配置，以满足覆盖、容量的网络性能指标以及成本指标。网络规划必须要达到服务区内最大程度无缝覆盖；科学预测话务分布，合理布局网络，均衡话务量，在有限带宽内提高系统容量；最大程度减小干扰，达到所要求的QoS；在保证话音业务的同时，满足高速数据业务的需求；优化天线参数，达到系统最佳的QoS；在满足覆盖、容量和服务质量前提下，尽量减少系统设备单元，降低成本。网络规划是覆盖（Coverage）、服务（Service）、和成本（Cost）三要素（简称CSC）的一个整合过程，如何做

4、到这三要素的和谐统一，是网络规划必须面对的问题。一个出色的组网方案应该是在网络建设的各个时期以最低代价来满足运营要求：网络规划必须符合国家和当地的实际情况；必须适合网络规模滚动发展；系统容量以满足用户增长为衡量；要充分利用已有资源，应平滑过度；注重网络质量的控制，保证网络安全、可靠；综合考虑网络规模、技术手段的未来发展和演进方向。规划策略指导思想是覆盖点、线、面，充分吸收话务量。对于业务量集中的“点”，为重点覆盖区域，确保这些区域的覆盖称为“点”覆盖；对于业务量流动的“线”，把重点覆盖区域通过几条主要“线”连接在一起，保证用户满意度。确保这些区域的覆盖叫做“线”覆盖；对于业务量有一定需求的地区

5、“面”，为了进一步提高用户的满意度，同时尽量吸收更多的用户，把次要“点”和次要“线”连接起来，确保这些区域在一定程度上的覆盖，称为“面”覆盖。 “点”覆盖指的是重点覆盖区域包括：（省）市政府办公地、运营商办公地（楼）、高级写字楼、高档宾馆区、高档住宅区、大型商场、集市和娱乐场所、医院、大专院校等重点覆盖区的楼上或以重点覆盖区为中心50m之内的站点。 “线”覆盖指的是主要商业街、市区主要交通干道、城际高速公路、机场公路等主要交通干道。 “面”覆盖在上述主要站点选择之后，进行覆盖区的覆盖。主要是把各个独立的主要站点连接起来，保证网络的连续覆盖。对位于普通的居民住宅区的次要站点，站点的选择根据住宅的

6、疏密情况保持一致。一个覆盖良好、性能完善的网络，不是一蹴而就完成的，是经过多次规划不断建设完成的；也不是只有宏蜂窝的广域覆盖，就能解决道路、热点和重点建筑的覆盖。在组网过程中要灵活使用宏蜂窝、微蜂窝、射频拉远、直放站等不同的建设方案。4.1.2 TD-SCDMA无线网络规划特点与传统的无线网络规划方法相比，TD-SCDMA无线网络规划具有以下特点：（1）由于采用智能天线、联合检测等先进技术来抵抗干扰，TD-SCDMA网络中的呼吸效应不如WCDMA网络中明显，因此在规划的时候可以把覆盖和容量两个问题分开考虑。（2）由于TD-SCDMA网络中的呼吸效应不明显，不同速率的多种业务基本实现了均衡覆盖，

7、大大降低了网络设计的难度。（3）TD-SCDMA是在已经成熟的2G网络基础上发展起来的，在进行传播模型校正时，可以不采用工作量很大的CW测试法，而是利用现有2G网络己经开通的基站，通过测试具有固定发射功率值的公共信道的接收功率来进行传播模型校正。（4）TD-SCDMA网络规划对业务模型的准确性要求更高。在3GPP R4中TD-SCDMA所支持的最高传输速率为384Kbps，在R5中引入了HSDPA技术，单载波的峰值速率可以达到2.8Mbps。高数据传输速率大大增强了业务的接入能力，能支持更为广泛的业务类型，包括各种视频和音频业务。这对业务模型的规划带来了挑战，业务模型建立的准确度会影响到网络的

8、性能。（5）TD-SCDMA的仿真分析更复杂。TD-SCDMA的协议栈设计较为复杂，信道类型丰富，针对分组数据业务的特点，借助于不同的承载信道，接纳控制、负载控制、切换控制、分组调度等无线资源管理算法也更加灵活，这使得其仿真分析也更加复杂。（6）TD-SCDMA网络规划的自由度更大。标准通常只是制定各模块和各网元之间的接口，对模块内部的算法实现并未做统一规定，许多无线资源管理算法通常由设备商自行实现。TD-SCDMA的协议留给网络规划很大的自由度，实际网络的频谱效率很大程度上取决于规划质量的高低。4.1.3 TD-SCDMA无线网络规划难点TD-SCDMA无线网络规划难点，主要包括以下几个方面

9、：（1）与FDD网络不同，目前世界上没有真正的、公认的TDD无线网络规划的成熟技术和工具，这给网络规划带来了很大的挑战。工具的缺乏将导致规划设计方案得不到及时的验证，对一些TDD无线网络特有的规划尚不能很好的把握。（2）TDD方式成为国际标准的时间并不长，因此把它从基本的技术原理上升为可以支持实际应用的实用技术需要很长时间。而WCDMA和cdma2000在系统层方面，有2G的GSM和IS-95的规划经验，因此在规划设计上较TD-SCDMA要容易很多。（3）天线规划难度加大。在网络规划中，天线的性能和作用要在系统级反映，天线的算法和参数要在物理层进行验证和调整，而目前采用的天线性能评估技术是物理

10、层和系统级分离的，这给智能天线性能的评估带来不小的难度。（4）网络规划工具开发困难。TD-SCDMA的智能天线赋形和分时隙规划的要求，给规划软件带来了很大的计算量负担。天线模型的建立也是TD-SCDMA规划工具开发的一个难点。传统的天线，只需要给出360角的水平增益和垂直增益，即可近似计算出空间中任意一点的增益。而智能天线是一种自适应天线，其空间的增益与用户的具体位置、天线的自适应调整算法等有关，是一个动态的参数。4.1.4 TD-SCDMA无线网络规划关键技术要对TD-SCDMA无线网络进行良好的规划，应把握好以下几个关键技术： 资源调度算法资源调度算法是标准和技术规范中没有具体规定的内容，

11、TD-SCDMA的无线资源模型发生了变化，无线信道可以有频分、时分、码分和空分等多种形式，资源调度算法更加灵活，也更复杂。 上下行时隙分配TD-SCDMA无线网络的一个重要特点是支持上下行不对称的业务，通过调整具体的时隙分配，支持上下行不同的业务流量。但在时隙分配时，不能仅仅从业务流量的角度出发，还要考虑小区间的干扰等因素。 干扰分析由于智能天线的空分多址作用和TDD模式的时分多址作用，在很多情况下，理论上系统的干扰接近于0，因而干扰不再是TDD网络的主要矛盾。但是随着用户数的增加，空分多址方式有时并不能完全隔离掉干扰。同时由于传播时延和上下行时隙分配问题，可能导致相邻小区之间会产生比较大的干

12、扰。 站址规划。在建网初期，投入的资金相对较少，规划的基站数目也比较少。随着网络的发展，再通过滚动规划，提升系统的容量。 业务模型随着人们对数据业务的需求日益增长，提供丰富的数据业务应用成为运营商吸引用户的重要因素之一，TD-SCDMA网络在支持数据业务方面，比其他的3G系统更灵活。在3G的网络规划中，应尽可能保证业务模型预测的准确性。对于实时性要求不高的业务，规划的重点是提高网络和单个用户的吞吐量；对于实时性要求高的业务，规划的重点是缩短信道分配的时间。4.2 TD-SCDMA无线网络规划流程TD-SCDMA无线网络规划的简要流程如图4-1所示，本节概述各步骤所完成的内容，详细介绍请阅读后续

13、章节。图4-1 网络规划流程（1）网络建设目标：明确TD-SCDMA网络的建设目标是展开网络规划工作的前提条件，可以从行政区划分、人口经济状况、无线覆盖目标、所需容量目标和网络质量目标等几个方面入手。（2）无线网络规模估算：预先估计网络规模，如整个网络需要部署多少个基站，划分多少个小区等，其内容包含无线链路预算、传播模型校正、无线覆盖估算、业务预测分析、无线容量估算和网络规模平衡等。无线网络规模估算主要包括两部分，一部分是基于覆盖的规模估算，一部分是基于容量的规模估算。（3）站址规划：通过网络规模估算，网络规划工程师估算规划区域内需要建设的基站数目及其基站位置，但实际上受各种条件的制约，理论站

14、点并不一定可以设站，因而实际站点同理论站点并不一致，这就需要对备选站点进行实地勘察，并根据所得数据调整基站规划参数。其内容包括：基站选址、基站勘察和基站规划参数设置等。（4）无线网络仿真：网络仿真是通过仿真运算实现对于一个实际网络建设方案的检验，并且对网络结构和设备重要参数进行优化调整，为实际组网提供仿真上的依据。仿真内容包含对P-CCPCH的RSCP值、P-CCPCH的C/I值、业务上行覆盖、业务下行覆盖等的仿真。（5）网络参数设计：包括频率规划、码资源规划、时隙比例规划、RNC区规划、寻呼区规划、邻区规划和接口带宽核算等内容。网络参数设计合理，可使接通率、切换成功率等系统性能参数得到良好保

15、证。4.3 网络建设目标分析TD-SCDMA网络建设目标的确立需要经过全方位的思考、多角度的平衡，关键要考虑覆盖、容量、质量和成本四大要素之间的平衡。本节将详细介绍这些分析过程。4.3.1 基本数据采集建设TD-SCDMA网络之前首先要明确该网络将会部署于什么样的环境当中，包括自然环境，社会环境，经济环境等方面，这涉及到网络性能、服务质量、投资效益等运营商比较关注的问题，因而需要采集一些基本数据，为分析建网目标提供理论依据。数据采集包括如下内容：（1）地理环境特征对网络建设区域内的地形，如平原、山地、丘陵等进行分类统计，并在地图上做出标记。对交通干线，如重要的国道、省道和城区内交通或商业比较繁

16、忙的街道进行分类统计。对规划区域内的重要建筑物及楼宇，如市政单位、公共场所、居民区、商业区等也要分类统计。（2）城市行政区划及面积统计城区、郊区面积，乡镇、行政村和经济开发区统计。（3）人口分布、组成和教育状况（4）行业构成、生产总值统计（5）站点布局及网络覆盖现状（6）网络用户数（7）语音和数据业务密度分布4.3.2 无线网络覆盖目标4.3.2.1 地物环境分类无线网络规划中的区域分类指按一定的规则对有效覆盖区进行划分和归类，不同区域类型的覆盖区采用不同的设计原则和服务等级，以达到建网质量和建设成本的平衡，获得最优的资源配置。按照无线传播环境，移动服务区域一般可以分为密集城区、普通城区、城郊

17、和农村4大类。（1）密集城区密集城区指大中城市的中心，特点是周围大多数建筑物高于30m（10层以上），区域内有较多的二十层以上的高层建筑物，建筑材料以钢筋混凝土和砖混结构为主。商务区建筑物以商务楼为主，平均楼高在45m以上，建筑材料以钢筋混凝土框架结构为主。城中村是密集城区内一种比较特殊的场合，其建筑以59层砖混结构的自建民宅为主，建筑密度极高，楼间距仅为13m左右。村中除了24m宽的小巷外，缺少市政道路。城中村的电磁传播环境非常恶劣。（2）普通城区普通城区一般地处市区，周围建筑物平均高度一般在2530m之间，以居民小区（7层以下中低建筑）为主，材料以砖混结构为主。（3）城郊城郊指城市的边缘地

18、区，以15m以下砖混低矮楼房为主要建筑。周围建筑物平均楼间距约在3050m之间。基站附近的建筑物一般分布比较均匀，建筑物之间有较宽的空间。（4）农村农村房屋以砖混结构为主，平均房高46m，周围建筑物散落分布，建筑物之间或周围有较大面积的开阔地。4.3.2.2 不同区域的业务覆盖需求对于特定的业务覆盖类型，用于描述覆盖效果的主要指标是通信概率。通信概率是指用户在时间和空间上通话成功的概率，通常用面积覆盖率和边缘覆盖率来衡量。面积覆盖率描述了区域内满足覆盖要求的面积占区域总面积的百分比。边缘覆盖率是指用户位于小区边界区域的通信概率。在给定传播环境下，面积覆盖率与边缘覆盖率可以相互转化。面积覆盖率的

19、典型值为90%-98%，边缘覆盖率的典型值为75%-80%.我国幅员辽阔，经济发展很不平衡，应针对不同覆盖区域、不同发展阶段，合理制定覆盖目标。在覆盖方面，规划区域可以分为有效覆盖区和无效覆盖区。覆盖范围是指按需要实现无线网络覆盖的目标地区。在覆盖范围内，按照覆盖性质的不同，可以分为面覆盖、线覆盖和点覆盖。面覆盖是指室外大范围的覆盖，以实现整个区域的广覆盖；线覆盖是指对道路、河流等线状目标的覆盖；点覆盖是指对重点楼宇、地下建筑物等的深度覆盖。在分期建设的情况下，应逐期给出覆盖范围，如表4-1所示。表4-1 不同业务覆盖类型网络建设周期目标覆盖区域覆盖类型覆盖区域统计单位第一期面覆盖km线覆盖k

20、m点覆盖个第二期面覆盖km线覆盖km点覆盖个第X期面覆盖km线覆盖km点覆盖个在规划过程中，规划工程师运用网络规划软件，预测规划区内的每个点接收和发送无线信号的质量和强度，根据预先设定好的覆盖门限，判断该点是否被覆盖，然后对整个规划区进行统计，确定覆盖概率是否达标。对于TD-SCDMA系统，下行链路覆盖指标有终端接收导频信号P-CCPCH C/I和RSCP，上行链路以终端发射功率为判断准则。TD-SCDMA系统的覆盖判断参考指标如表4-2所示，表中的3各指标必须同时满足，否则该点即为覆盖盲区。表4-2 判断覆盖的3个指标参考业务类型终端最大发射功率(dBm)P-CCPCH RSCP(dBm)P

21、-CCPCH C/I(dB)话音12.2KbpsCS64KbpsPS64KbpsPS128KbpsPS384Kbps在有效覆盖范围内，覆盖区域根据业务特征可分为话务密集区、高话务密度区、中话务密度区和低话务密度区4类；根据无线环境又可以分为密集市区、一般市区、郊区和农村4类。不同区域、不同阶段、不同竞争环境下，运营商可以选择不同的无线覆盖目标。规划要对每一区域类型定义无线覆盖目标，参见表4-3。表4-3 不同区域无线覆盖目标区域类型穿透损耗要求面覆盖率密集市区室内98%一般市区室内95%郊区室内85%农村车内75%4.3.3 无线网络容量目标容量目标描述系统建成后所能提供的业务总量，即可用总话

22、务量（Erl）或数据总吞吐量（Kbps）来表示，也可用符合一定话务模型的总话音用户数和总数据用户数来表示。根据用户预测和业务预测来设置网络建设的容量目标，优先满足话音业务的需求。网络容量还和网络拥塞概率相关，该指标在不同的区域有不同的要求，TD-SCDMA系统的网络服务等级参考指标如表4-4所示。表4-4 话音业务和数据业务的服务等级业务类型区域类型服务等级话音业务市区拥塞率：2%话音业务农村拥塞率：5%CS数据业务市区拥塞率：5%PS数据业务市区交互业务：90%的概率条件下，数据传输时延5s；后台业务：不作要求4.3.4 无线网络质量目标话音业务的质量可从接续、传输和保持等3个方面来衡量。接

23、续质量表征用户通话被接续的速度和难易程度，可用接续时延和阻塞率来衡量。传输质量反映用户接收到的话音信号的清晰、逼真程度，可用业务信道的误帧率来衡量。对于数据业务，目前通常采用吞吐量和时延来衡量业务质量。业务保持能力表征了用户长时间保持通话的能力，可用掉话率和切换成功率来衡量。在业务质量中，与无线网络业务质量密切相关的指标有接入成功率、忙时拥塞率、接入时延、误块率（Block Error Rate，BLER）、切换成功率、掉话率等。4.4 无线网络规模估算无线网络规模估算包括无线覆盖规划、容量与资源配置核算两项基本内容。其中无线覆盖规划包括传播模型概述、无线链路预算分析、基站覆盖能力与网络规模估

24、算；容量与资源配置规划包括业务模型分析、极限容量核算、时隙比例分配、资源配置核算。该部分是无线网络理论规划核心内容。4.4.1 TD-SCDMA网络无线覆盖分析4.4.1.1 传播模型校正在TD-SCDMA网络中，传播模型是进行网络规划的重要工具，传播预测的准确性将大大影响网络规划的准确性。在实际工程中，使用的传播模型基本是经验模型，如Okumura-Hata 模型、COST 231-Hata模型、 CCIR模型和SPM模型等。在这些模型中，影响电波传播的主要因素，如收发天线距离、天线高度和地物类型等，都以变量函数的形式在路径损耗公式中反映出来，但是，在不同的地区，地形起伏、建筑物高度和密度以

25、及气候等因素对传播影响的程度不尽相同，所以，这些传播模型在具体环境下应用时，对应的变量函数式各不相同，为了准确预测传播损耗，需要找到能反映本地无线传播环境的合理的函数式。传播模型校正就是指根据实际无线环境的地形地貌、建筑物高度和密度、街道分布等本地环境特征，以及与无线电波环境有关的系统参数（如信号频率、基站天线高度等），校正现有经验模型公式，使其计算出的服务区内收发两点间的传输损耗更接近实测值。关于传播模型校正方法，请参见第三章3.5小节。4.4.1.2 无线链路预算分析链路预算是对一条通信链路中的各种损耗和增益的核算，来计算出链路所能允许的最大空中损耗或小区最大覆盖距离。通过链路预算可以预先

26、了解一个系统的上下行覆盖平衡性。链路预算是移动通信无线网络覆盖分析最重要的手段之一，不仅应用于网络规划设计阶段，也应用于网络的优化和运营维护阶段。在采用FDMA技术的第一代移动通信系统和采用TDMA技术的第二代移动通信系统中，链路预算主要用于分析网络的覆盖，并可以通过调整上下行链路预算中的各种参数来达到上下行的链路平衡，扩大网络的覆盖范围和提高网络的覆盖质量。在采用CDMA技术的第三代移动通信（3G）网络中，由于引入了小区负载、业务速率等参数，链路预算不仅和网络的覆盖相关，而且与网络的容量及质量也密切相关。链路预算关键是为得到链路最大允许路径损耗所应考虑的参数，包括有效发射功率、衰落余量、穿透

27、损耗和接收机灵敏度等。这些参数总体上可以分成发射端和接收端两部分，下面就分别从这两部分分析有效发射功率。（1）发射端链路预算参数分析有效发射功率是指考虑天线增益、馈线损耗后从天线端发射出去的功率。有效发射功率有两种表示方法：EIRP和ERP。两者区别在于，EIRP是等效各向同性辐射功率也称为等效全向辐射功率，它是施加到天线的功率与在给定方向上天线绝对增益的乘积；ERP是等效辐射功率，它是施加到天线上的功率与在给定方向相对于半波偶极子的天线相对增益的乘积。在工程设计中，通常使用EIRP这个概念。为得到发射端的EIRP，可以从单天线最大发射功率、用户每天线最大发射功率、发射天线数、用户多天线最大发

28、射功率、发射天线增益、发射天线馈线、接头和合路器损耗、人体损耗和发射天线赋形增益等几个方面考虑：单天线最大发射功率：单天线最大发射功率分为上行最大发射功率和下行最大发射功率。对于上行，TD-SCDMA终端功率等级参见表4-5。表4-5 TD-SCDMA终端功率等级表功率等级最大输出功率允许偏差1+30dBm+1dB/-3dB2+24dBm+1dB/-3dB3+21dBm+2dB/-2dB4+10dBm+4dB/-4dB目前厂家所提供的终端功率等级均为2，即最大输出功率为24dBm。TD-SCDMA基站单天线最大发射功率，即单个TPA功放的最大发射功率为30dBm。在宏基站每个小区支持3载波，3

29、个载波共享1W功放功率。假设功放功率平均分配在3个载波上，则每载波单天线最大发射功率为30-10lg（3）=25dBm。BBU+RRU设备最大发射功率为33dBm，支持6载波，单载波的平均功率与宏基站一致。在TD-SCDMA系统中，单天线最大发射功率上行取24dBm，下行取25dBm。用户每天线最大发射功率：在下行链路方向，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。下行方向用户每天线最大发射功率计算过程为：用户每天线最大发射功率（dBm）= 单天线最大发射功率 + 10lg（单用户占用的BRU数/该时隙最大承载BRU数）= 2

30、5dBm+10lg（2/16）dB+2dB =18dBm （4-1）其中在三载波共享发射功率的情况下，单天线最大发射功率值取25dBm，单用户占用2个BRU，每时隙最多承载16个BRU，2dB是移动台低速移动时为抵抗快衰落而设置的功控余量。式（4-1）是按照最保守的方法估算得到的用户每天线最大发射功率。在实际网络中，不是每一个用户都是按最大发射功率进行通信的。此外，小区使用功率池技术后，同时工作的多个用户之间功率可以共享，带来功率共享增益。用户多天线最大发射功率：由于TD-SCDMA系统采用了智能天线技术来改善基站的收发性能，因此在计算最大容忍路径损耗时需要考虑用户多天线最大发射功率。智能天线

31、一般采用8天线均匀圆阵列，其模型如图4-2所示：图4-2 8天线均匀圆阵列智能天线模型用户多天线最大发射功率的计算方法是：用户多天线最大发射功率（dBm）=用户每天线最大发射功率+10lgN（N为智能天线根数）。当N=8时，在下行方向上用户多天线最大发射功率=18+10lg8=27dBm。在上行方向上，终端一般都是单天线的，所以用户多天线最大发射功率和用户每天线最大发射功率一样为24dBm。发射天线馈线、接头和合路器损耗：发射天线的馈线一般在塔放与天线接口之间，如图2-8所示。馈线损耗会降低接收机接收电平，从而对覆盖能力产生影响。由于TPA紧邻天线，损耗较小，因而发射天线馈线，接头和合路器损耗

32、一般取值1dB。TD-SCDMA的TPA能自动补偿馈线损耗，补偿值一般在1216dB。在上行方向不存在发射天线馈线部分故不需要考虑这一类型损耗。图4-3 发射天线馈线示意图人体损耗：人体损耗是指UE离人体很近造成的信号阻塞及吸收所引起的损耗。人体损耗取决于UE相对于人体的位置。根据业务使用习惯，数据业务的人体损耗参考值为0dB，话音业务的人体损耗参考值为3dB。人体损耗只在上行方向的发射端和下行方向的接收端考虑。发射天线赋形增益：智能天线在窄带传输条件下采用窄带波束形成器，记波束形成权向量为，则阵列输出信号可表示为： （4-2）根据不同的准则，选取加权向量可使某个方向上的信号得到合并，而其他方

33、向上的干扰和信号则被抑制。理论上，8单元智能天线可获得9dB的赋形增益，实际的波束赋形增益会有些损失，根据系统仿真与测试结果，波束赋形增益一般取7dB。上行方向的发射端不采用波束赋形，该增益为0。根据以上分析，可得发射端的等效全向辐射功率（EIRP）为：发射端EIRP=天线最大发射功率+发射天线增益-发射天线馈线、接头和合路器损耗-人体损耗+发射天线赋形增益在密集市区无线环境和承载业务类型为电路交换12.2Kbps语音业务的条件下，对发射端上下行链路预算参数的取值总结如表4-6所示。表4-6 发射端上下行链路预算参数取值TD-SCDMA链路预算表发射端上行下行承载类型（Kbps）CS12.2C

34、S12.2单天线最大发射功率（dBm）2425用户每天线最大发射功率（dBm）2418发射天线数18用户多天线最大发射功率（dBm）2427发射天线增益（dBi）015发射天线馈线、接头和合路器损耗（dB）01人体损耗（dB）30发射天线赋形增益（dB）07等效全向辐射功率（EIRP）（dBm）2150（2）接收端链路预算参数分析在分析接收端时，需要考虑接收天线增益、接收天线馈线和接头损耗、接收天线赋形增益、人体损耗、接收端总增益、热噪声密度、噪声系数、处理增益、要求的、接收机灵敏度、干扰储备、接力切换增益、快衰落储备和最小接收电平等参数。接收天线增益、接收天线馈线和接头损耗、接收天线赋形增益

35、、人体损耗等参数在分析发射端链路参数时已经讲述过，下面就着重分析其他参数。热噪声功率谱密度：热噪声功率谱密度的表示方式是，其中，K是波尔兹曼常数，取值为。表征自由电子热运动能量和温度的关系，热噪声在整个频谱范围内均匀分布。T指的是绝对温度（K），地面通信环境取标准室温290K。故得：热噪声功率谱密度 （4-3）在计算白噪声功率时，可用公式得出，由于TD-SCDMA系统带宽为1.28MHz，故白噪声功率为：。 （4-4）接收机噪声系数：接收机输出的信噪比不但与噪声功率有关，还与输入信号的信噪比有关。一般情况下，系统中都用噪声系数（Noise Figure）来表示系统的噪声性能。噪声系数计算示意图

36、如图4-4所示。图中是输入信噪比，为输出信噪比，NA是接收机所产生的噪声功率，KP是设备的增益。图4-4 噪声系数计算示意图由图4-4可得， ，。噪声系数通常被定义为网络输入端信号信噪比和网络输出端信号信噪比之间的关系，值越小说明系统硬件的噪声控制越好，可以通过下面公式计算： （4-5）从式（4-5）可看出，信号经过该设备后载噪比变差了，这个变化量即为接收机的噪声系数。一般情况下基站噪声系数取5dB，终端噪声系数取7dB。解调门限决定的前提是质量要求，即目标BER或BLER。然后在一定的质量要求的前提下，无线信道的特征将影响门限。决定无线信道特征的参数主要有UE的移动速度、信道多径种类方式以及

37、UE使用的业务的传输速率等。解调门限中，为每比特能量，为单边带高斯白噪声功率谱密度。根据解调门限要求： （4-6） （4-7）其中，S为信号功率；N为噪声功率；E为信号能量；为比特速率；B为信号带宽。在TD-SCDMA中，一定BLER目标值和无线环境条件下的参见表4-7：表4-7 设备门限参考表业务类型上行（dB）下行（dB）BLER12.2Kbps语音7.57.51%64KbpsCS7.59.50.1%64KbpsPS67.25%128KbpsPS66.85%384KbpsPS67.55%在相同BLER、相同条件下，越小，频谱效率越高；在相同，相同条件下，BLER越小，系统性能越优。接收机灵

38、敏度接收机灵敏度定义为接收机满足一定误码要求时，可以解调的最小有用信号电平。3GPP标准给出的在高斯加性白噪声环境下接收机参考灵敏度如表4-8，表4-9：表4-8 Node B接收机灵敏度BS类型参考信道业务速率BS参考接收灵敏度BER宏蜂窝BS12.2Kbps-110dBm0.001%微蜂窝BS12.2Kbps-96dBm0.001%表4-9 UE接收机灵敏度参考信道业务速率UE参考接收灵敏度BER12.2Kbps-108dBm0.001%TD-SCDMA移动通信系统是一个自干扰系统。在实际系统中，接收机可用灵敏度与环境条件、系统负荷密切相关，在做覆盖分析时，需要采用接收机可用灵敏度进行计算

39、。干扰储备在TD-SCDMA系统中，一个时隙仅有16个码道。对于12.2Kbps语音业务来说，单时隙支持8个语音信道，满负荷时其他7个用户为干扰。对于高速率数据业务，同时隙内干扰用户更少，甚至没有。另外，由于TD-SCDMA采用了动态信道分配、智能天线和联合检测等技术，同一个时隙的其他用户不一定成为干扰，因此，相对于WCDMA和cdma2000系统，TD-SCDMA系统更多的是码资源受限，而不是干扰受限。干扰储备是为系统容量预留的干扰余量。根据上下行目标负载和极点容量的计算结果，确定系统分析的负载。目前还没有一个成熟的干扰估算模型，根据系统仿真和测试结果，一般上行方向取2dB，下行方向取3dB

40、。计算公式：干扰储备（dB）= -10lg（1负载因子）处理增益：系统的处理增益是系统把接收到的信号处理成为比特能噪比的过程中所获得的增益。换句话说，系统处理增益可以改善接收机的接收信号信噪比。TD-SCDMA处理增益的计算：处理增益并不单是指扩频增益。TD-SCDMA系统结合了TDMA和CDMA两种技术，因此在考虑系统处理增益时，需要结合编码方式、调制方式、扩频因子同时考虑。单位比特持续时间如式（4-8）： （4-8）其中，为扩频因子，每符号码片数；为单位码片持续时间，单位为s；为编码器速率；M为调制方式符号表大小。综合式（4-6），式（4-8）可得： （4-9）由公式，其中为处理增益，可得

41、处理增益为： （4-10）对于TD-SCDMA网络传输12.2Kbps语音业务时，处理增益取值10.0115dB。接力切换增益接力切换是TD-SCDMA系统的一种特有技术，是介于硬切换和软切换之间的一种切换方式。接力切换使用上行同步方式，在切换过程中，UE从原小区接收下行数据，向目标小区发送上行数据，即上下行通信链路先后转移到目标小区，提高切换成功率。在切换过程中，Node B侧建立目标小区的上行无线链路成功后，RNC同时向两条下行无线链路发业务数据，一个UE有两条下行无线链路。UE先断开原小区的上行业务连接，然后再建立目标小区的上行信令链路，并在目标小区建立下行信令链路之后，断开原小区的下行

42、业务连接。根据仿真可以得到在以下业务环境下的接力切换增益，如表4-10所示：表4-10 不同业务环境下接力切换增益环境市区郊区农村典型增益（dB）（50%相关性）32.52最大增益（dB）（衰落独立）654在GSM系统中，由于硬切换过程中业务中断时间比较长，这样一般不会考虑切换带来的覆盖增益；在TD-SCDMA网络中采用接力切换技术，切换引起的业务中断时间非常短，并且切换成功率比较高，可以提高网络的覆盖率。影响接力切换增益的因素： 阴影衰落方差：方差越大，增益越大； 切换门限：门限越低，增益越大； 切换频度：允许的切换频度越高，增益就越大； 运动速度：UE运动速度越高时，切换的测量、判决和执行

43、速度跟不上快衰落的变化，切换增益会减小。（3）传播路径分析影响传播路径损耗的因素 电波传播损耗 阴影储备 穿透损耗 基站天线高度多径衰落信道损耗 路径损耗：无线电波在自由空间传播引起的损耗，其特点为在大范围内的变化趋势，变化最为缓慢。 慢衰落损耗：由于建筑物的阻挡等产生的损耗，其特点是在中等范围内的变化趋势，变化较缓慢。 快衰落损耗：由多径传播引起的损耗，分为空间选择性衰落、频率选择性衰落和时间选择性衰落，其特点是在小范围内的变化趋势，变化最快。传播模型传播模型采用COST231Hata模型，该模型是EURO-COST组成的COST工作委员会开发的Hata模型的扩展版本，应用频率在1500MH

44、z到2000MHz之间，适用于小区半径大于1km的宏蜂窝系统，发射有效天线高度在1m到10m之间。COST231Hata模型路径损耗计算的经验公式是：（4-11）其中：对于大城市，； （4-12）对其他地区， ； （4-13）为大城市中心校正因子，对于大城市中心，取值3dB，对于中等城市和郊区取值0dB；郊区校正因子：； （4-14）农村校正因子：； （4-15）对于平原（即农村开阔地）：； （4-16）Hb：基站天线高度（m）。有效高度在30200m之间；Hm：移动台天线高度（m）。有效高度在110m之间；d：发射和接收间的距离（km）。参数取值在不同的业务区环境下，各无线路径分析参数的取值

45、如表4-11所示：表4-11不同业务区环境下，各无线路径参数取值四种地理分区的传播模型阴影衰落标准偏差（dB）穿透损耗（dB）阴影衰落余量（dB）天线高度（m）密集城区102011.535一般城区815935郊区785.8940农村664.0540路径损耗的部分取值如表4-12所示：表4-12 路径损耗的部分取值路径损耗基站天线高度（m）35工作频率（MHz）2010标准偏差（dB）10传播模型COST231Hata边缘通信概率（%）87.50阴影储备（dB）11.50穿透损耗（dB）20室外最大允许路径损耗（dB）141.94141.97室外最大覆盖距离（km）1.151.15室内最大允许路

46、径损耗（dB）121.94121.97室内最大覆盖距离（dB）0.310.31覆盖仿真结果TD-SCDMA系统的多业务的覆盖范围受限于CS64k业务。4.4.2 TD-SCDMA网络容量估算4.4.2.1 业务模型分析（一）、业务预测业务预测是网络规划设计的基础，主要是对用户的总数量、类型和分布等进行预测。TD-SCDMA系统主要提供12.2Kbps语音及64Kbps、144Kbps及384Kbps速率的数据业务，将来还可提供2Mbps甚至更高速率的数据业务。为了估算系统的容量目标，需要对某个业务区的各种业务的用户总量及在各种区域的分布情况、比例和所能提供的各种应用的比例情况进行预测。采用时间

47、序列作为业务预测的输入，其优点是采用时间序列作为自变量，简单方便；缺点是准确度稍差，只能对短期情况做一些预测。在业务预测时涉及到的因素比较多，比如用户数、ARPU值、话务资费、用户个人收入、消费指数、贸易量等。（一）业务预测方法（1）移动平均数模型一次移动平均该模型使用如下公式计算： （4-17）其中，表示第t+1期的预测值，、和等表示将被平均的以往观测值，n表示移动平均的项数，即移动期数。一次移动平均法是根据时间序列逐期移动，依次计算包含一定项数的时间序列平均数，形成一个平均时间数序列，并据此进行预测，如图4-5所示。图4-5一次移动平均数业务预测图4-5是选用三期和十期移动期数进行预测的曲

48、线图，从图上可以看出：移动期数为三的黄线比移动期数为十的红线起伏大，能跟上实际值的变化，但不能反映变化趋势；而红线比黄线平稳，能反映变化趋势，但预测值带有明显的滞后偏差。印刷后分不清是红线还是黄线二次移动平均以一次移动平均值为基础，再进行一次移动平均分析，如表示式（4-18）： （4-18）其中，表示二次移动平均数；表示第t+1期的预测值。加权移动平均该模型采用下式计算： （4-19）其中，F表示预测值；A表示实际值；， （4-20）N表示移动平均的项数，即移动期数（2）指数平滑模型实际上是一种改良的加权平均法，其计算公式如下： （4-21）可变形为： （4-22）其中，F表示预测值；A表示实

49、际值；表示平滑系数，一般取值0.10.5。这个模型比较简单，只关系到预测时刻的前一个时刻的值。把这个公式展开可得： （4-23）即： （4-24）可以看出，由于和都小于1，所以时间上越是靠近预测时刻的值的权值越大。（3）回归分析模型一元线性回归模型当只有两个变量（一个自变量和一个因变量），并且它们之间存在线性关系时，可用一元线性回归模型来描述。线性模型： （4-25）一元非线性回归模型当变量x和y之间的关系不能用线性关系来描述时，则需要建立一元非线性回归模型。对数模型： （4-26）指数模型： （4-27）乘幂模型： （4-28）多项式模型： （4-29）多元线性回归模型当自变量有两个或两个以

50、上，且因变量与这些自变量之间呈线性组合关系时，就构成了多元线性回归模型。多元非线性回归模型多元非线性回归模型用来描述因变量与多个自变量之间呈非线性组合关系的情况。（4）组合预测对同一个问题可以采用不同的预测方法进行预测，从不同的角度分析加深对问题整体的认识。评价预测方法优劣的标准：预测相关系数和预测误差的平方和。不同的预测方法往往能够提供不同的有用信息，如果简单地将预测项系数比较小或者预测误差平方和比较大的一些地方舍弃掉，可能会丢一些有用的信息，造成浪费。根据发展的趋势来预测。组合预测的流程如图4-6所示：图4-6 组合预测流程图（二）业务预测应用上面详细分析了业务预测所使用的各种方法，下面以

51、组合预测法为例讲一下在实际中的具体应用。表4-13为某地从19992003连续5年的实际移动用户数，采用组合预测方法预测以后若干年的移动用户数量。表4-13 某地从19992003连续5年的实际移动用户数年份19992000200120022003移动用户数（万）146.54322.1540.4840.81257.3在横轴表示年份、纵轴表示用户数的坐标系中，标出这五年数据在坐标系中的点，然后采用不同的数学方法进行曲线拟合。图4-7、4-8、4-9、4-10、4-11分别为采用线性模型、对数模型、多项式模型、指数模型和乘幂模型进行拟合所得到的。图4-7 线性模型拟合结果图4-8 对数模型拟合结果

52、图4-9 多项式模型拟合结果图4-10 指数模型拟合结果图4-11 乘幂模型拟合结果图4-7、4-8、4-9、4-10、4-11分别给出了曲线拟合公式和相关系数R2（R2范围在0到1之间）。如果为1，样本则具有很好的相关性，y的估计值和实际值之间没有差别。反之如果相关系数为0，则回归方程不能用来预测y值。按照以上的拟合公式分别预测20032008年的移动用户数，如表4-14所示，其中可以对2003年实测和预测值进行比较。表4-14 各预测方法所得到的移动用户数（单位：万）年份200320042005200620072008x取值5678910线性1105.291357.921610.55186

53、3.182115.812368.44对数987.9791096.4691188.1971267.6551337.7411400.436多项式1155.3321532.9981960.6762438.3662966.0683543.782乘幂1098.9181387.871690.7042005.9512332.472669.34指数1317.6962190.1823640.3686050.76610057.1616716.31对各预测方法采用的权重如表4-15所示：表4-15 各预测方法采用的不同权重预测方法权重 线性 20% 对数5%多项式20%乘幂5%指数50%2003年实测和预测值的比较，如表4-16所示：表4-16 2003年实测值和预测值的比较2003实测值预测值移动用户数（万）1257.31215.317各种预