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1楼
发表于 2007-4-21 01:19
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【推荐】TD-SCDMA无线网络建设中的预规划
摘要 文章介绍了TD-SCDMA无线网络初步规划的必要性，重点讨论了TD-SCDMA无线网络初步规划中的链路预算以及容量设计，并得到一个预规划的结果，为TD-SCDMA无线网络的详细规划提供了一定的参考依据。
1、引言
目前，我国第三代移动通信系统即将进行商用，3G的3种国际标准TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000中，由于TD-SCDMA是我国自己研发的标准，得到了国家的大力支持，因此TD-SCDMA必然会在我国的移动通信市场中占有很大的比重。现在WCDMA无线网络规划的设计都已经基本成型了，TD-SCDMA由于相关设备的推出要比其他两种3G标准要晚一些，因此很多规划的工作并没有很好的开展开来。在核心网络规划中，TD-SCDMA和WCDMA有很多相同的地方，他们最主要的区别在于无线网络规划。3G无线网络规划一般分为：对覆盖区域进行环境划分和业务划分，分别进行覆盖设计和容量设计。覆盖设计所涉及的链路预算与容量设计就是本篇文章要讨论的重点。
2、TD-SCDMA无线网络初步规划的必要性
TD-SCDMA无线网络规划的目标就是在要提供业务的区域里，根据要保证的业务、要支持的业务量、需要服务的用户数量，通过采用一系列理论分析及工具仿真与预测，获得支持相应用户数量所需的网络设备的数量、配置和部署地点，以供核算网络投资，并为未来的工程设计提供参考依据。
3、TD-SCDMA中的链路预算
3.1 无线环境的划分
进行TD-SCDMA无线网络规划的链路预算之前，必须进行环境划分，环境划分的目的是在规划时将整个覆盖区域按照不同的传播和业务特性归类，在规划时区别对待。区域划分参考表如表1所示：
表1 区域划分参考表 区域类型
| 典型区域描述
| 密集市区
| 区域内建筑物平均高度或平均密度明显高于城市内周围建筑物，地形相对平坦，中高层建筑可能较多
| 市区
| 城市内具有建筑物平均高度和平均密度的区域；或经济较发达、有较多建筑物的城镇
| 郊区（乡镇）
| 城市边缘地区，建筑物较稀疏，以低层建筑为主；或经济普通、有一定建筑物的小镇
| 农村（开阔地）
| 孤立村庄或管理区，区内建筑较少；或成片的开阔地；或交通干线
|
由于我国幅员辽阔，各省、市的无线传播环境千差万别，除了上述4类基本的区域类型外，还包括山地、林区、湖泊、海面、岛屿等特殊地形，各地在实际操作过程中应根据当地的实际情况和分类方式进行适当调整。
3.2 TD-SCDMA上行链路预算
在3G无线网络规划中，链路预算分为上行和下行，下行链路预算非常复杂，从无线电波传输的角度来看，一般基站的发射功率远大于手机的发射功率，因而小区的有效覆盖半径一般都取决于上行链路的最大允许路径损耗，所以一般通过计算上行链路来确定小区覆盖半径。
下行链路预算不同于上行链路预算，小区内所有的用户同时分享基站功率，基站的功率分配是让小区内所有与之连接的用户服务，都能满足相关业务的QoS。下行往往受限于容量，但当小区负荷加大时，有可能出现下行链路受限的情况。对于TD-SCDMA来说，智能天线的使用会大大减少下行的干扰，因此下行链路容量受限的机会会比WCDMA FDD少很多。
各地区各类型区域的基站覆盖半径与其各自的无线电波传播模式及链路预算有关，CDMA网络的容量、覆盖和质量是紧密关联的，实际的无线网络规划中必须通过专业的CDMA无线规划软件进行仿真。上下行链路之间的平衡，要借助规划软件进行叠代计算，先对上行做覆盖预测，再对下行做功率分配，如总功率没有超出基站最大发射功率，则链路平衡。如下行所要求的总功率超出基站最大发射功率，则须减少覆盖面积，重新做下行功率分配，直至总功率小于等于基站最大发射功率。
对于TD-SCDMA系统而言它的路径损耗计算公式如下：
最大允许空间路径损耗=移动台发射功率（dBm）+移动台天线增益（dB）-人体损耗（dB）-馈缆损耗（dB）+基站接收天线增益（dBi）+软切换增益（dB）-建筑物或车体穿透损耗（dB）-慢衰落余量（dB）-功控余量（dB）-干扰余量（dB）-基站接收灵敏度（dBm）
3.3 TD-SCDMA系统无线覆盖的传播模型
在网络规划过程中，基站覆盖能力的分析十分关键，直接关系到网络质量和投资。由于我国各地的地形地貌和建筑物存在巨大差异，因此，应当通过电测工作研究分析当地的无线传播环境，选择合适的电波传播模型并进行实地校正，以确保无线网络规划的合理性和建网的经济性，具体传播模型和适用范围如表2所示：
表2 传播模型与应用范围 传播模型
| 适用范围
| 基于COST231 Hata的模型
| 一般用于宏蜂窝基站。适用于1500MHz到2GHz频率的无线链路。基站天线高度在15m-200m，接收机的高度在1m～10m
| Walfisch-IkegamiRay Tracing
| 一般适用于在密集市区的微蜂窝基站
|
目前各种3G标准所使用的传播模型中，COST231-Hata模型即适用于WCDMA系统，也适用于TD-SCDMA系统，它是一个经验模型，具体的公式如下：
Lu（dB）=46.3+33.9lg（f）-13.82lg（Hb）-a（Hm）+[44.9-6.55lg（Hb）]lg（d）+Cm
其中：
a（Hm）=[1.1lg（f）-0.7]Hm-[1.56lg（f）-0.8]
其中：Hm为接收机天线高度、Lu为路径损耗值、f为基站工作频率、Hb基站天线的挂高、d为小区的覆盖半径（单位为km）。
根据地理环境的不同，对各种地形取修正值如下：
密集市区：Cm=3dB；市区：Cm=0dB；郊区：Cm=-12.28dB；农村：Cm=-22.52dB。
设移动台输出功率为27dBm，智能天线成行后增益为26dBi，馈线和接头损益取5dB，其他参数均取标准中TD-SCDMA系统设备的标准值。可计算出功率（上行、下行）路径如表3、表4所示。
表3 接收端功率路径损耗表
| 接收端
| 单位
| 基站
| 移动台
| 备注
| A
| 接收机输入灵敏度
| dBm
| -110
| -108
|
| B
| 干扰恶化设备
| dB
| 3
| 3
|
| C
| 馈线和接头损耗
| dB
| 5
| 0
|
| D
| 天线增益
| dBi
| 20
| 0
|
| E
| 等效接受灵敏度
| dBm
| -128
| -105
| E-A+B+C-D
| F
| 身体对信号造成的损耗
| dB
| 0
| 3
|
|
表4 发送端功率路径损耗表
| 发送端
| 单位
| 移动台
| 基站
| 备注
| G
| 输出信号电平
| dBm
| 24
| 22
|
| H
| 馈线和接头损耗
| dB
| 0
| 5
|
| I
| 天线增益
| dBi
| O
| 20
|
| J
| ERIP
| dBm
| 24
| 43
| J=G-H+1
| K
| 身体对信号造成的损耗
| dB
| 3
| O
|
| L
| 路径损耗
|
| 143
| 139
| L=J-E-3
|
上述上行链路预算的直接结果是得到了移动台与基站之间的最大允许路径损耗值，将它带入无线传播模型中即可得到小区的覆盖半径。
链路预算的整个过程如图1所示。
  yg1.jpg (20 KB)
2007-1-10 12:23 AM
图1 链路预算的流程示意图 当取定路径损耗139dB、接收机天线高度为1.5m、f取2020MHz、基站天线的挂高为30m时，先计算得到基站的覆盖半径R，再根据蜂窝组网的方式可知，小区的覆盖面积为0.62*π*R*R，结果如表5所示。
表5 基站覆盖半径与覆盖面积 区域
| 覆盖半径（千米）
| 覆盖面积（平方千米）
| 密集市区
| 0.80
| 1.27
| 市区
| 0.98
| 1.87
| 郊区
| 2.19
| 9.34
| 农村
| 4.27
| 35.63
|
4、TD-SCDMA的容量设计
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6、结论
无线网络的预规划是网络规划工作中的重要内容，预规划的结果直接影响无线网络的详细规划，并间接影响建成后网络的覆盖及建设成本。因此我们在进行无线网络的规划时必需认真的做好预规划中的链路预算和容量设计，为设计最终得出结果提供良好的依据。
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