TDSCDMA与WCDMA网络性能异同v11Word文件下载.docx

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TD-SCDMA与WCDMA1

网络性能异同1

摘要1

第1章覆盖2

1.1相同点2

1.2相异点2

第2章容量7

2.1相同点7

2.2相异点8

第3章码资源及频率资源规划10

3.1码资源的相同点10

3.2码资源的相异点10

3.3频率资源的相同点11

3.4频率资源的相异点11

第4章功率控制12

4.1相同点12

4.2相异点12

第5章小区切换13

5.1相同点13

5.2相异点13

第6章结论14

6.1TD-SCDMA具有的网络性能优势及其原因14

6.2TD-SCDMA网络性能的劣势及其原因14

参考文献15

TD-SCDMA与WCDMA

网络性能异同

摘要

针对系统的网络性能进行组网是网络规划的基本原则。

本文定性地分析了TD-SCDMA与WCDMA在覆盖、容量、码资源与频率资源规划、功率控制及小区切换等五方面网络性能的异同。

结论表明：

TD-SCDMA在码资源规划方面比WCDMA复杂；

在小区切换方式上与WCDMA各有优缺点；

其余各方面性能几乎均好于WCDMA系统。

从工程角度上看，TD-SCDMA网络规划简单，易于扩展。

第1章覆盖

第2章相同点

1）两种系统都是上行覆盖受限，即上行覆盖小于下行覆盖。

2）两种系统的覆盖半径与链路类型（上行/下行链路）、信道类型（公共/专用信道）、数据业务类型以及系统环境等因素有关。

3）对覆盖的理论分析通常由链路预算求得。

设L为由链路预算求得的最大路径损耗，则由COST231-Hata信道模型可知，当基站天线高度（密集城区30m，一般城区40m，郊区50m，农村60m），移动台天线高度1.5m时，小区覆盖半径为

；

。

4）两种系统均可采用天线下倾的方式。

第3章相异点

从掌握的资料来看，通常认为WCDMA系统的下行链路预算居于次要地位，这是因为WCDMA系统几乎总是覆盖上行受限；

另外，在下行链路中，分配给每个用户的功率需要根据诸多因素来确定，这也是下行链路难于预算的一个重要原因。

比较两种系统的公共信道链路预算可知，TD-SCDMA与WCDMA在主要在如下方面存在差异[1]：

a）扩频带宽；

b）基站发射机的最大发射功率；

c）基站天线增益；

d）基站中的综合损耗；

e）UE接收机的热噪声系数；

f）UE接收机的干扰余量；

g）UE接收机的处理增益；

h）UE接收机所需的Eb/No等。

由于没有WCDMA系统的下行链路预算，故无法进行全面的比较。

比较两种系统的上行专用信道链路预算可知，TD-SCDMA与WCDMA在主要在如下方面存在差异[1]：

b）基站接收机的热噪声系数；

c）基站接收机的干扰余量；

d）基站接收机的处理增益；

e）基站接收机所需的Eb/No；

f）基站接收机的天线增益；

g）基站接收机的馈线损耗；

h）快衰落余量；

i）切换增益。

为直观显示TD-SCDMA与WCDMA链路预算与覆盖的参数差异，表1-1，表1-2给出了两种系统中上述参数的具体取值。

其中信道为AWGN信道，UE的移动速度假设为0。

表1-112.2kbps语音业务的链路预算与覆盖分析

TD-SCDMA

WCDMA

密集城区

一般城区

郊区

农村

扩频带宽

MHz

1.28

3.84

基站接收机热噪声系数

dB

7.0

5.0

基站接收机干扰余量

1.5

3.0

处理增益

10.0

25.0

基站接收机所需Eb/N0

5.5

基站接收机天线增益

dBi

8.0

11.0

14.0

17.0

赋形增益

9.0

0.0

基站接收机馈缆损耗

1.0

快衰落余量

切换增益

允许的最大路径损耗

134.9

135.9

139.2

140.2

140.2

140.9

141.9

145.2

146.2

146.2

覆盖半径

移动台天线高度

m

基站天线高度

30.0

40.0

50.0

60.0

km

0.7

2.6

11.1

0.9

1.3

3.5

14.9

3.9

16.8

2.0

5.2

22.5

表1-2384kbps数据业务的链路预算与覆盖分析

TD

接收机热噪声系数

基站接收机

干扰余量

所需Eb/N0

4.7

天线增益

馈缆损耗

134.7

135.7

134.2

135.2

140.7

141.7

141.2

0.6

2.5

10.5

16.6

1.4

3.7

16.0

1）TD-SCDMA的上行覆盖随业务类型变化很小；

WCDMA的上行覆盖随数据率的增加而减小。

也就是说TD-SCDMA为同径覆盖；

WCDMA为同心覆盖。

2）对于12.2K语音业务，TD-SCDMA比WCDMA的覆盖半径小30%左右，对于64KCS业务TD-SCDMA比WCDMA小25%左右，对于144KPS数据业务TD-SCDMA比WCDMA小17%左右，对于384KPS数据业务TD-SCDMA比WCDMA大10%左右。

3）若与WCDMA在耗电相同的情况下进行覆盖分析，则TD-SCDMA的上行业务覆盖半径则要大于WCDMA；

不过，由于不同业务的等效发射功率都发生了变化，则覆盖半径将随业务有明显变化；

上行覆盖比下行覆盖和公共覆盖都要略大。

4）从目前的产品来看，TD-SCDMA系统仅圆阵可以实施电下倾，线阵尚不支持下倾，也没有支持机械下倾的报到；

WCDMA则可实现电下倾和机械下倾。

另外，TD-SCDMA系统也呈现出如下独有特点：

1）下行公共信道的覆盖与下行业务信道的覆盖相当，略大于上行业务信道的覆盖。

2）下行覆盖同样随业务类型变化较小。

3）根据96个chips的GP时隙可知，TD-SCDMA系统的覆盖半径小于11.25km；

若以牺牲15%的容量为代价，则最大覆盖半径可达41km。

第4章容量

第5章相同点

1）两种系统均是下行容量受限。

主要有如下两方面原因：

a）上行链路的基站端易采用复杂的信号处理技术来抑制干扰，进而达到增加系统容量的目的；

比较而言，UE端由于处理能力相对较弱，因此抑制干扰的能力较弱，容量难于有效提高。

b）对于3G系统而言，下行链路的容量相对更加宝贵，因为系统经常需要传送非对称业务，上行链路容量的需求也比下行链路要小。

2）两种系统到达极限容量的机制相同。

对于上行链路，如果移动台的发射功率不足以克服来自其他移动台的干扰，则系统达到上行极限容量。

对于下行链路，若总功率中没有多余的功率可以分配给一个新增加的用户，则系统达到下行极限容量。

3）具有相同的估算方法[2]

对于上行容量可采用

（1）式来估算

（1）

对于下行容量可采用

（2）式来估算

（2）

其中

N为用户数；

为修正因子；

为处理增益；

话音激活因子，对语音业务

，对数据业务

为所需的信噪比，通常由仿真给出或根据协议查取；

为邻小区干扰因子，即邻小区干扰的功率谱密度/本小区的功率谱密度；

为不正交性系数；

上标“

”表示平均。

第6章相异点

1）TD-SCDMA由于采用TDD模式、上行同步、智能天线及联合检测技术，可以非常有效地抑制干扰，从而使得TD-SCDMA系统由干扰受限转变为码道资源受限。

WCDMA系统依然为干扰受限系统，通常负载因子约为50%。

以码道受限系统计算，TD-SCMDA系统在10MHz带宽内可支持的用户数如表2-1所示[2]：

表2-1TD-SCMDA系统在10MHz带宽内可支持的用户数

业务类型

时隙分配方案

容量（用户数）

12.2kbps

3上3下

144个

64kbps

36个

144kbps

2上4下

24个下行用户

384kbps

6个下行用户

2）TD-SCDMA呼吸效应不明显，这是由于该系统为码道受限系统的缘故；

WCDMA系统则存在明显的小区呼吸效应。

小区呼吸效应在一定程度上可以动态地分配小区间的负载，但大幅度地加大了网络规划难度，“半夜通”现象就是一个最好的明证。

3）TD-SCDMA系统由于采用TDD模式，其上下行时隙可根据需要灵活配置，上下行容量也可以灵活配置，这一特性非常适于不对称业务；

而WCDMA系统则无法进行上下行容量的灵活转换。

4）

（2）式中处理增益的计算公式存在差异。

在TD-SCDMA的上行链路中，对12.2kbps语音业务、64kbps及144kbps数据业务，其处理增益

（3）

对384kbps数据业务而言，由于有两种SF，因此可等效为

下行链路的处理增益与上行链路相同。

对WCDMA系统而言，其处理增益中

两种系统的处理增益如表2-2所示：

表2-2TD-SCMDA与WCDMA处理增益

TD-SCMDA

10dB

4dB

3dB

25dB

17.8dB

14.3dB

10dB

第7章码资源及频率资源规划

第8章码资源的相同点

1）两种系统均采用信道化码和扰码的扩频方案，其中信道化码为OVSF码，用于区分用户；

扰码用于区分小区。

第9章码资源的相异点

1）两种系统的码资源类型不同。

TD-SCDMA除OVSF码及扰码之外，还有上行同步码，下行同步码以及midamble，并且除OVSF码外，其余各类码具有一定的对应关系，这些具有对应关系的码的构造由协议给出，可查表获得。

WCMDA的扰码由循环移位寄存器及模2加运算构造得出。

WCDMA的上行扰码有长扰码及短扰码之分，共有2^24个扰码[3，pp138]，其中短扰码主要在采用多用户检测技术时使用，下行链路共有2^18-1=262,143个扰码[3，pp139]。

各种公共信道上的码资源与专用信道的码资源没有本质区别。

2）相比而言，TD-SCDMA的码资源（下行同步码及扰码）需要更为精细规划[3]。

下行同步码需要精细规划的原因为：

下行同步码间若有较大的相关性将在UE侧产生较大的影响，因此实际规划中应尽量使得相邻小区的下行同步码具有较小的相关性，这一点对处于小区边缘的用户尤为重要。

而扰码需要精细规划的原因为：

某一扰码与OVSF码与另外一扰码与OVSF码具有相同的作用效果或呈现强相关，这样对于处在小区边缘的用户将造成非常强的干扰，从而使UE无法解扩出正确信息。

事实上，WCDMA的扰码也是需要规划的，不过由于下行链路其常用扰码多达512个（下行，事实上还含有7680个备用扰码）[3，pp139]，因此码规划的要求也相应较低；

而上行链路的扰码资源异常丰富，因此不需要进行码资源规划[5，pp314]。

第10章频率资源的相同点

第11章频率资源的相异点

1）在中国，TD-SCDMA的频率资源丰富；

TD-SCDMA系统的频谱利用率高；

TD-SCDMA独享TDD频段，利于全球漫游业务的开展。

而WCDMA则与CDMA2000共享FDD频段，全球漫游业务的开展上存在固有弱点。

2）TD-SCDMA由于有丰富的频率资源，因此其组网方式灵活，并且由于采用接力切换方式，因此异频组网也较容易实施。

WCDMA技术优选同频组网，也就是说频率规划居于次要地位，这是因为其异频组网或异频补盲不易实施的缘故。

第12章功率控制

第13章相同点

1）两种系统的功率控制均可分为开环与闭环两类[5，pp441]；

也有内环与外环之说[6，pp7-39]。

第14章相异点

1）上行同步、智能天线及联合检测等技术由于能够抵消多址干扰，有效地减轻了多径效应，降低了功率控制的要求。

2）TD-SCDMA的开环功控精度高于WCDMA系统，这是由TDD模式的特点决定的[4,pp53]。

3）在网络的功率规划中，WCDMA表现为设定合理的导频信道功率[6，pp7-46]；

TD-SCDMA表现为接入信道的功率分配

4）WCDMA下行开环功控为几微秒，动态范围为85dB；

上行开环为15~20ms，调节量为0.5dB，调节范围为标称值的+-6dB[5，pp443]；

快速闭环功控频率为1.5KHz，外环功控频率为10-100Hz[5，pp448]。

TD-SCDMA系统中开环功制为200~375微秒，闭环功控为200Hz；

上行DPCH上的功率控制动态范围为80dB[7，pp72]。

5）闭环功控中处理TPC指令的方式不同，WCDMA还要根据软切换进行判决[4，pp55]。

第15章小区切换

第16章相同点

1）切换可看作各小区间关于容量、质量的综合排序过程。

第17章相异点

1）TD-SCDMA采用接力切换的切换方式；

WCDMA采用软切换的切换方式。

2）接力切换是一个快速的“过程”，切换时间短；

软切换是一种“状态”，切换的整个过程占用较长时间。

3）软切换掉话率低，但控制复杂；

接力切换掉话率要高于软切换，但控制简单；

尤其对微蜂窝而言，接力切换的优势比较明显。

4）接力切换需借助方位信息（DOA）实现，这就要求采用智能天线技术以及上下行信道要具有互惠性。

5）软切换对系统容量，对功率控制均有影响。

6）WCDMA没有侯选集[4，pp42]。

第18章结论

第19章TD-SCDMA具有的网络性能优势及其原因

1）TD-SCDMA的上、下行覆盖均是同径覆盖。

下行业务信道覆盖相同是因为所需Eb/No相差较小的缘故；

上行信道覆盖相同是因为最大发射功率、处理增益及所需Eb/No的共同作用相差较小的缘故。

2）TD-SCDMA上、下行容量可以灵活配置。

由其时隙结构决定。

3）TD-SCDMA为码道受限系统，小区呼吸效应不明显。

综合采用了FDMA/TDMA/CDMA/SDMA技术以及上行同步、智能天线及联合检测等干扰抑制技术。

4）在中国，TD-SCDMA的频率资源丰富，TD-SCDMA系统的频谱利用率高，TD-SCDMA独享TDD频段，组网方式灵活。

频谱利用率高的原因同码道受限系统。

5）TD-SCDMA的功率控制精度较高；

功率控制要求较低。

高精度是因为采用了TDD模式；

功率控制要求低的原因同码道受限系统。

6）切换控制简单。

接力切换借助DOA信息辅助切换；

涉及切换的小区数少，状态短；

切换判决条件相对简单。

第20章TD-SCDMA网络性能的劣势及其原因

1）TD-SCDMA的覆盖半径小于WCDMA（对CS12.2Kbps、CS或PS64kbps及PS12.2Kbps业务）。

处理增益小。

2）TD-SCMDA码资源规划复杂。

扰码长度短，扰码资源少。

3）接力切换的掉话率高于软切换。

同时保持通信的时间短，同时保持通信的小区数目也较少。

参考文献

1．李轶，TD-SCDMA链路预算v2.0。

2．李轶，TD-SCDMA容量理论分析v3.0。

3．郑坤，TD-SCDMA码资源规划方案v1.0。

4．WCDMA基本原理培训教材。

5．WCDMA无线通信技术及演化。

6．HW培训资料。

7．李世鹤，TD-SCDMA第3代移动通信技术标准。