中科院無線通信討論課報(bào)告

1、TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化討論報(bào)告1. TD-SCDMA發(fā)展背景及優(yōu)化內(nèi)容第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)是在第二代移動(dòng)通信技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步演進(jìn)的以寬帶CDM技術(shù)為主，并能同時(shí)提供語音數(shù)據(jù)綜合服務(wù)和移動(dòng)多媒體服務(wù)的移動(dòng)通信 系統(tǒng)，亦即未來移動(dòng)通信系統(tǒng)， 是一代有能力徹底解決第一、 二代移動(dòng)通信系統(tǒng) 主要弊端的最選進(jìn)的移動(dòng)通信系統(tǒng)。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)將會(huì)以寬帶CDMA系統(tǒng)為主及碼分多址技術(shù)。3G與2G相比，具有更大的通信容量和覆蓋范圍以及更高速數(shù)據(jù)率。同時(shí)提 供高速電路交換和分組交換業(yè)務(wù)，支持多種同步業(yè)務(wù)。國際電信聯(lián)盟在 2000 年 5月確定 W-CDMACDMA20Q0TD-SCDM為無線接口標(biāo)準(zhǔn)，寫入

2、 3G技術(shù)指導(dǎo)性文2000年國際移動(dòng)通訊計(jì)劃。其中T-SCDM有我國電信工業(yè)協(xié)會(huì)研發(fā)，目前由 中國移動(dòng)運(yùn)營商進(jìn)行推廣應(yīng)用。在TD-SCDM無線通信技術(shù)中，一個(gè)非常重要的研究方向就是TD-SCDM網(wǎng)絡(luò) 優(yōu)化。目前我國自主研發(fā)的TD-SCDM技術(shù)采用的是時(shí)分多址技術(shù)，支持的典型 數(shù)據(jù)速率為384kbps，可以滿足用戶高速In ternet服務(wù)要求。其頻譜利用率較 高，對(duì)功率控制要求低， 更高的頻譜利用率和頻譜靈活性； 特別適合于非對(duì)稱移 動(dòng)數(shù)據(jù)應(yīng)用；更低的無線發(fā)射功率及更高的接收靈敏度。同時(shí)TD-SCDMAi術(shù)采用了智能天線和聯(lián)合測(cè)試，引入了空中分級(jí)。但是 TD-SCDM無線通信技術(shù)仍有許多不足和

3、待優(yōu)化的地方。例如TD-SCDM在高速移 動(dòng)信道條件下表現(xiàn)欠佳，同步要求較高 ,碼資源有限，小區(qū)蜂窩干擾等。因此，TD-SCDM無線通信技術(shù)的優(yōu)化就顯得十分重要。目前，針對(duì)TD-SCDMA 優(yōu)化可以從以下幾個(gè)方面展開。射頻優(yōu)化：射頻部分決定了 TD-SCDM系統(tǒng)的組網(wǎng)方式、覆蓋范圍。針對(duì)密 集區(qū)域、一般城區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村采用不同的傳播損耗模型進(jìn)行信道仿真。射頻優(yōu) 化調(diào)整包括 : 天線方位角、天線傾角、位置、遷站、加站。其中覆蓋優(yōu)化最常用 的方法是調(diào)整天線的方位角及傾角。容量優(yōu)化：TD-SCDMA勺容量優(yōu)化主要包含鏈路優(yōu)化，數(shù)據(jù)語音覆蓋能力的 優(yōu)化。對(duì)通信容量的估算可以使用 post Erlang

4、-B 方法、 Campbell 方法。對(duì)于 混合業(yè)務(wù)容量估算方法可以采用 Kaufman Roberts 算法。參數(shù)優(yōu)化：由于信號(hào)的傳播受到頻率資源、無線環(huán)境等因素的影響和干擾， 而無線通信用戶獨(dú)有的移動(dòng)特性決定了七業(yè)務(wù)量，具有較高的流動(dòng)性和突發(fā)性。 通過對(duì)無線參數(shù)的優(yōu)化和調(diào)整， 能夠改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量， 取得較好的通信質(zhì)量。 對(duì)無 線參數(shù)的優(yōu)化可以節(jié)省硬件成本，不需要添加設(shè)備就能改善通信的效果。室內(nèi)優(yōu)化: 室內(nèi)墻面都是有鋼筋混凝土組成，并且大都是封閉式的，這樣的 信道環(huán)境讓電信號(hào)衰減很大， 嚴(yán)重影響通信。 加上各種信號(hào)放射， 信號(hào)的多經(jīng)效 應(yīng)也比較嚴(yán)重。 對(duì)室內(nèi)覆蓋方式、 天線位置以及天線口徑等進(jìn)

5、行合理的安排、 設(shè) 置，可以減少信號(hào)的衰減。TD-SCDM無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化還有 HSDPA優(yōu)化、系統(tǒng)間優(yōu)化、業(yè)務(wù)優(yōu)化等。通過 研發(fā)人員不斷的努力，相信我國自主研發(fā)的 3G通信技術(shù)定會(huì)逐步完善，提供更 加高速穩(wěn)定的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，同時(shí)能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的通信信道環(huán)境。2. TD-SCDMA優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)2.1 TD-SCDMA頻率組網(wǎng)方式2010年TD建設(shè)中，將會(huì)出現(xiàn)僅支持A頻段的網(wǎng)絡(luò)和支持F+A頻段的網(wǎng)絡(luò)兩 種，規(guī)劃策略將按照以上兩種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行制定。圖 1 TD-SCDMA F+A頻段僅支持A頻段的網(wǎng)絡(luò)沿用3期時(shí)的A頻段HSDPA不完全同頻組網(wǎng)方案。1、傾向于R4的KPI:室外小區(qū)主載波為1X6頻率復(fù)用模

6、式，4個(gè)頻點(diǎn)用于 R4載波，1個(gè)頻點(diǎn)用于HSDPA載波，即同頻組網(wǎng)，1個(gè)頻點(diǎn)用于HSPA載波，即 同頻組網(wǎng)。室內(nèi)小區(qū)為 03站型，配置1個(gè)R4載波（主載波），1個(gè)HSDPA載 波（輔載波），1個(gè)HSPA載波（輔載波）。2、傾向于HSDPA勺KPI:室外小區(qū)主載波為1X6頻率復(fù)用模式，3個(gè)頻點(diǎn)用 于R4載波，2個(gè)頻點(diǎn)用于HSDPA載波，1個(gè)頻點(diǎn)用于HSPA載波，即同頻組網(wǎng)。 室內(nèi)小區(qū)為03站型，配置1個(gè)R4載波（主載波），1個(gè)HSDPA載波（輔載 波）, 1個(gè)HSPA載波（輔載波）。支持F+A頻段的網(wǎng)絡(luò)建議新增HSPA載波不論室外還是室內(nèi)小區(qū)都由 F頻段承載，其頻率配置不 影響現(xiàn)有A頻段網(wǎng)絡(luò)的頻

7、率配置。同樣，由于現(xiàn)在發(fā)貨的 HSDP熬端也是支持F頻段的，所以建議用于擴(kuò)容的 HSDPA載波也使用F頻段1、F頻段目前我們建議使用18801900頻段頻點(diǎn)，共計(jì)12個(gè)頻點(diǎn)左右（Ff1- Ff12 表示）。2、考慮到F頻段可能與PHS的干擾，F(xiàn)f1-Ff9用于室外，F(xiàn)f10-Ff12用于室 內(nèi)。3、保證室內(nèi)外異頻，室內(nèi)共有 6 個(gè)頻點(diǎn)，室外共有 15個(gè)頻點(diǎn)。4、A頻段作為核心頻段頻點(diǎn)，做小區(qū)主載頻，同時(shí)避免 PHS DCS的干擾影 響。5、保證HSDP與R4業(yè)務(wù)載頻的異頻。6室內(nèi)環(huán)境可以根據(jù)R4業(yè)務(wù)和H業(yè)務(wù)的需求比例，靈活配置F+A頻段頻點(diǎn)。2.2 TD-SCDMA關(guān)鍵技術(shù) HSDPAHSDP

8、是在3GPPR5中引入的一種新技術(shù)，HSDPA是為UMTSS供一種高性價(jià) 比、高峰值速率、低延遲的面向分組的無線寬帶業(yè)務(wù).HSDPA堅(jiān)持平滑演進(jìn)的理念，HSDPAI R99結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)，新增實(shí)體實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)重傳、調(diào)度以及自適應(yīng)調(diào) 制和編碼，并在物理層新增 3個(gè)專用信道（HSPDSCHHS-SCCI和HS-SICH ）。在物理層采用自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)和 HARQ引入16QAM高階調(diào)制以提高頻 譜利用率，采用5ms的短幀（TTI）以實(shí)現(xiàn)快速調(diào)度，并且通過碼分多址和時(shí)分 多址實(shí)現(xiàn)各個(gè)UE之間的共享信道調(diào)度。HSDPA傳輸信道可以承載背景業(yè)務(wù)，流 業(yè)務(wù)，交互式業(yè)務(wù)等。HSDPA資源為所有用戶共享，可以根

9、據(jù)用戶需要及當(dāng)前 信道條件動(dòng)態(tài)調(diào)度，資源利用率更高 。下面是HSDPA應(yīng)用的一系列新技術(shù)： 自適應(yīng)調(diào)制和編碼技術(shù)1. 靠近基站的用戶接收信號(hào)功率強(qiáng)，采用高階調(diào)制方式（如 16QAM，） 使用戶獲得盡量高的數(shù)據(jù)吞吐率；2. 當(dāng)信號(hào)較差時(shí)，貝誕取低階調(diào)制方式（如QPSK和低速率信道編碼（1/4編碼 速率）來保證通信質(zhì)量。圖2 TD-SCDMA HSDP兩種幅度調(diào)制方式星座混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求技術(shù)快速調(diào)度技術(shù)在物理層采用自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)和 HARQ引入16QAM高階調(diào)制以提高頻 譜利用率，采用5ms的短幀（TTI）以實(shí)現(xiàn)快速調(diào)度，并且通過碼分多址和時(shí)分 多址實(shí)現(xiàn)各個(gè)UE之間的共享信道調(diào)度。HSDPA專

10、輸信道可以承載背景業(yè)務(wù)，流 業(yè)務(wù)，交互式業(yè)務(wù)等。HSDPA資源為所有用戶共享，可以根據(jù)用戶需要及當(dāng)前 信道條件動(dòng)態(tài)調(diào)度，資源利用率更高 。2.3 TD-SCDMA頻率壓縮技術(shù)TD-SCDMA碼片速率為1.28Mcps,通過滾降系數(shù)為0.22的低通濾波器，得到 信道帶寬大致為1.6Mhz .為了進(jìn)一步提高頻率利用率，在信道環(huán)境允許的情況下， 對(duì)載波間隔進(jìn)行壓縮優(yōu)化。通過壓縮載波間隔、增加載波數(shù)量的方法，可以降低同頻干擾，改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì) 量。同時(shí)可以增加系統(tǒng)容量，提高系統(tǒng)承載能力，增加TD系統(tǒng)組網(wǎng)的靈活性。因此對(duì)載波間隔壓縮優(yōu)化的方法在現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。表1 A+F頻段載波壓縮性

11、能增加情況頻段帶寬(MHz)1.6MHz1.4MHz增加頻點(diǎn)數(shù)量增加比例A15910111.11%F201214216.67%合計(jì)352124314.29%2.4 TD-SCDMA智能天線技術(shù)及工程優(yōu)化智能天線工作原理TD- SCDM的智能天線使用一個(gè)環(huán)形天線陣，由8個(gè)完全相同的天線元素均勻地分布在一個(gè)半徑為R的圓上所組成。智能天線的功能是由天線陣及與其相連 接的基帶數(shù)字信號(hào)處理部分共同完成的。 該智能天線的仰角方向輻射圖形與每個(gè) 天線元相同。在方位角的方向圖由基帶處理器控制，可同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)波束，按照通信用戶的分布，在360°的范圍內(nèi)任意賦形。為了消除干擾，波束賦形時(shí)還可 以在有干擾

12、的地方設(shè)置零點(diǎn)，該零點(diǎn)處的天線輻射電平要比最大輻射方向低約 40dB。TD-SCDM使用的智能天線當(dāng)N= 8時(shí)，比無方向性的單振子天線的增益 分別大9dB （對(duì)接收）和18dB （對(duì)發(fā)射）。每個(gè)振子的增益為8dB,則該天線的 最大接收增益為17dB,最大發(fā)射增益為26dBo由于基站智能天線的發(fā)射增益要 比接收增益大得多，對(duì)于傳輸非對(duì)稱的IP等數(shù)據(jù)、下載較大業(yè)務(wù)信息是非常適 合的。智能天線工作原理根據(jù)以上基本原理，在CDMA系統(tǒng)（無論是TDD或FDD方式）中，采用智能 天線和波束賦形技術(shù)，能夠在多個(gè)方面大大改善通信系統(tǒng)的性能， 概括地講主要 有：提高了基站接收機(jī)的靈敏度，提高了基站發(fā)射機(jī)的等效發(fā)

13、射功率， 降低了系 統(tǒng)的干擾，增加了 CDMA系統(tǒng)的容量，改進(jìn)了小區(qū)的覆蓋，降低了無線基站的成 本。由于采用智能天線后，應(yīng)用波束賦形技術(shù)顯著提高了基站的接收靈敏度和等 效發(fā)射功率，能夠大大降低系統(tǒng)內(nèi)部的干擾和相鄰小區(qū)之間的干擾，從而使系統(tǒng) 容量擴(kuò)大一倍以上；同時(shí)也可以使業(yè)務(wù)高密度的市區(qū)和郊區(qū)所要求的基站數(shù)目減 少。在業(yè)務(wù)稀少的鄉(xiāng)村，無線覆蓋范圍將增加一倍，這也意味著在所覆蓋的區(qū)域 的基站數(shù)目降至通常情況的 1/4。天線增益的提高也能夠降低高頻功率放大器（HPA的線性輸出功率。因?yàn)镠PA的費(fèi)用占收發(fā)信機(jī)成本的主要部分。所以， 智能天線的采用將顯著降低運(yùn)營成本、提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。智能天線工程優(yōu)化1. 弱覆蓋優(yōu)化：小區(qū)中某些地方的 PCCPCH RS（值過低。 分析原因：（1）建筑物等引起阻擋（2）發(fā)射功率配置低等 優(yōu)化方法：（1）調(diào)制智能天線水平波瓣寬度，增加天線的增益，從而提高接收功率。（2）增加發(fā)射功率，工程參數(shù)調(diào)整。圖3智能天線水平波瓣角及 3dB衰減示意圖2. 越區(qū)覆蓋優(yōu)化：某個(gè)基站的覆蓋超過了特定的范圍。3. 孤島效應(yīng)優(yōu)化：在某個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域出現(xiàn)信號(hào)特別強(qiáng)的現(xiàn)象，一般有反射等因素 有關(guān)。3. TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)優(yōu)