TDSCDMA與WCDMA網(wǎng)絡(luò)性能異同v

1、1技 術(shù) 文 件 技術(shù)文件名稱：TD-SCDMA 與 WCDMA 的網(wǎng)絡(luò)性能異同 技術(shù)文件編號： 版 本：1.1 共 18 頁(包括封面) 擬 制 王維新 審 核 會 簽 標準化 批 準 中興通訊股份有限公司 中興通訊 TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃修改記錄修改記錄文件編號版本號擬制人/修改人擬制/修改日期更改理由主要更改內(nèi)容（寫要點即可）1.0王維新2004-10-15無無1.1王維新2004-10-25補充材料智能天線下傾角問題注 1：每次更改歸檔文件（指歸檔到事業(yè)部或公司檔案室的文件）時，需填寫此表。注 2：文件第一次歸檔時， “更改理由” 、 “主要更改內(nèi)容”欄寫“無” 。 中興通訊 TD

2、-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃TD-SCDMA 與與 WCDMA.1網(wǎng)絡(luò)性能異同網(wǎng)絡(luò)性能異同.1摘要摘要.1第第 1 章章覆蓋覆蓋 .21.1相同點.21.2相異點.2第第 2 章章容量容量 .72.1相同點.72.2相異點.8第第 3 章章碼資源及頻率資源規(guī)劃碼資源及頻率資源規(guī)劃 .103.1碼資源的相同點.103.2碼資源的相異點.103.3頻率資源的相同點.113.4頻率資源的相異點.11第第 4 章章功率控制功率控制 .124.1相同點.124.2相異點.12第第 5 章章小區(qū)切換小區(qū)切換 .135.1相同點.135.2相異點.13第第 6 章章結(jié)論結(jié)論 .146.1TD-SCDMA 具有的網(wǎng)

3、絡(luò)性能優(yōu)勢及其原因.146.2TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)性能的劣勢及其原因.14參考文獻參考文獻.15 中興通訊 TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃- 1 -TD-SCDMA 與與 WCDMA網(wǎng)絡(luò)性能異同網(wǎng)絡(luò)性能異同摘要摘要針對系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能進行組網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基本原則。本文定性地分析了TD-SCDMA 與 WCDMA 在覆蓋、容量、碼資源與頻率資源規(guī)劃、功率控制及小區(qū)切換等五方面網(wǎng)絡(luò)性能的異同。結(jié)論表明：TD-SCDMA 在碼資源規(guī)劃方面比 WCDMA 復(fù)雜；在小區(qū)切換方式上與 WCDMA 各有優(yōu)缺點；其余各方面性能幾乎均好于 WCDMA 系統(tǒng)。從工程角度上看，TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃簡單，易于擴展。

4、 中興通訊 TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃- 2 -第第1章章 覆蓋覆蓋1.1 相同點相同點1）兩種系統(tǒng)都是上行覆蓋受限，即上行覆蓋小于下行覆蓋。2）兩種系統(tǒng)的覆蓋半徑與鏈路類型（上行/下行鏈路） 、信道類型（公共/專用信道） 、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)類型以及系統(tǒng)環(huán)境等因素有關(guān)。3）對覆蓋的理論分析通常由鏈路預(yù)算求得。設(shè) L 為由鏈路預(yù)算求得的最大路徑損耗，則由 COST 231-Hata 信道模型可知，當基站天線高度(密集城區(qū)30m，一般城區(qū) 40m，郊區(qū) 50m，農(nóng)村 60m)，移動臺天線高度 1.5m 時，小區(qū)覆蓋半徑為；235814010。密集城區(qū) Lkmr；434113610。一般城區(qū) Lkmr；83

5、3912110。郊區(qū) Lkmr。333110110。農(nóng)村 Lkmr4）兩種系統(tǒng)均可采用天線下傾的方式。1.2 相異點相異點從掌握的資料來看，通常認為 WCDMA 系統(tǒng)的下行鏈路預(yù)算居于次要地位，這是因為 WCDMA 系統(tǒng)幾乎總是覆蓋上行受限；另外，在下行鏈路中，分配給每個用戶的功率需要根據(jù)諸多因素來確定，這也是下行鏈路難于預(yù)算的一個重要原因。比較兩種系統(tǒng)的公共信道鏈路預(yù)算可知，TD-SCDMA 與 WCDMA 在主要在如下方面存在差異1：a）擴頻帶寬；b）基站發(fā)射機的最大發(fā)射功率；c）基站天線增益； 中興通訊 TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃- 3 -d）基站中的綜合損耗；e）UE 接收機的熱噪聲系

6、數(shù)；f）UE 接收機的干擾余量；g）UE 接收機的處理增益；h）UE 接收機所需的 Eb/No 等。由于沒有 WCDMA 系統(tǒng)的下行鏈路預(yù)算，故無法進行全面的比較。比較兩種系統(tǒng)的上行專用信道鏈路預(yù)算可知，TD-SCDMA 與 WCDMA 在主要在如下方面存在差異1：a）擴頻帶寬；b）基站接收機的熱噪聲系數(shù)；c）基站接收機的干擾余量；d）基站接收機的處理增益；e）基站接收機所需的 Eb/No；f）基站接收機的天線增益；g）基站接收機的饋線損耗；h）快衰落余量；i）切換增益。為直觀顯示 TD-SCDMA 與 WCDMA 鏈路預(yù)算與覆蓋的參數(shù)差異，表 1-1，表 1-2 給出了兩種系統(tǒng)中上述參數(shù)的具

7、體取值。其中信道為 AWGN 信道，UE 的移動速度假設(shè)為 0。 中興通訊 TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃- 4 -表 1-1 12.2kbps 語音業(yè)務(wù)的鏈路預(yù)算與覆蓋分析TD-SCDMAWCDMA密集城區(qū)一般城區(qū)郊區(qū)農(nóng)村密集城區(qū)一般城區(qū)郊區(qū)農(nóng)村擴頻帶寬MHz1.283.84基站接收機熱噪聲系數(shù)dB7.0 5.0 基站接收機干擾余量dB1.5 1.5 1.5 1.5 3.0 3.0 3.0 3.0 處理增益dB10.0 25.0 基站接收機所需 Eb/N0dB5.5 5.0 8.0 11.0 基站接收機天線增益dBi14.0 17.0 賦形增益dBi9.0 0.0 基站接收機饋纜損耗dB1.0

8、3.0 快衰落余量dB1.0 3.0 切換增益dB0.0 0.0 0.0 0.0 3.0 3.0 3.0 3.0 134.9 135.9 135.9 135.9 139.2 140.2 140.2 140.2允許的最大路徑損耗dB140.9 141.9 141.9 141.9 145.2 146.2 146.2 146.2覆蓋半徑移動臺天線高度m1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 基站天線高度m30.0 40.0 50.0 60.0 30.0 40.0 50.0 60.0 0.7 1.0 2.6 11.1 0.9 1.3 3.5 14.9 覆蓋半徑km1.0 1.5

9、 3.9 16.8 1.3 2.0 5.2 22.5 中興通訊 TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃- 5 -表 1-2 384kbps 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的鏈路預(yù)算與覆蓋分析TDWCDMA密集城區(qū)一般城區(qū)郊區(qū)農(nóng)村密集城區(qū)一般城區(qū)郊區(qū)農(nóng)村擴頻帶寬MHz1.283.84接收機熱噪聲系數(shù)dB7.0 5.0 基站接收機干擾余量dB1.5 1.5 1.5 1.5 3.0 3.0 3.0 3.0 處理增益dB3.0 10.0 基站接收機所需 Eb/N0dB4.7 1.0 8.0 11.0 基站接收機天線增益dBi14.0 17.0 賦形增益dBi9.0 0.0 基站接收機饋纜損耗dB1.0 3.0 基站接收機快衰落余量dB

10、1.0 3.0 切換增益dB0.0 0.0 0.0 0.0 3.0 3.0 3.0 3.0 134.7 135.7 135.7 135.7 134.2 135.2 135.2 135.2 允許的最大路徑損耗dB140.7 141.7 141.7 141.7 140.2 141.2 141.2 141.2 覆蓋半徑移動臺天線高度m1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 基站天線高度m30.0 40.0 50.0 60.0 30.0 40.0 50.0 60.0 0.7 1.0 2.6 11.0 0.6 0.9 2.5 10.5 覆蓋半徑km1.0 1.5 3.9 16.6

11、 1.0 1.4 3.7 16.0 中興通訊 TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃- 6 -1）TD-SCDMA 的上行覆蓋隨業(yè)務(wù)類型變化很小；WCDMA 的上行覆蓋隨數(shù)據(jù)率的增加而減小。也就是說 TD-SCDMA 為同徑覆蓋；WCDMA 為同心覆蓋。2）對于 12.2K 語音業(yè)務(wù)，TD-SCDMA 比 WCDMA 的覆蓋半徑小 30%左右，對于 64KCS 業(yè)務(wù) TD-SCDMA 比 WCDMA 小 25%左右，對于 144KPS 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)TD-SCDMA 比 WCDMA 小 17%左右，對于 384KPS 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) TD-SCDMA 比WCDMA 大 10%左右。3）若與 WCDMA 在耗電相同的情

12、況下進行覆蓋分析，則 TD-SCDMA 的上行業(yè)務(wù)覆蓋半徑則要大于 WCDMA；不過，由于不同業(yè)務(wù)的等效發(fā)射功率都發(fā)生了變化，則覆蓋半徑將隨業(yè)務(wù)有明顯變化；上行覆蓋比下行覆蓋和公共覆蓋都要略大。4）從目前的產(chǎn)品來看，TD-SCDMA 系統(tǒng)僅圓陣可以實施電下傾，線陣尚不支持下傾，也沒有支持機械下傾的報到；WCDMA 則可實現(xiàn)電下傾和機械下傾。另外，TD-SCDMA 系統(tǒng)也呈現(xiàn)出如下獨有特點：1）下行公共信道的覆蓋與下行業(yè)務(wù)信道的覆蓋相當，略大于上行業(yè)務(wù)信道的覆蓋。2）下行覆蓋同樣隨業(yè)務(wù)類型變化較小。3）根據(jù) 96 個 chips 的 GP 時隙可知，TD-SCDMA 系統(tǒng)的覆蓋半徑小于11.25

13、km；若以犧牲 15%的容量為代價，則最大覆蓋半徑可達 41km。 中興通訊 TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃- 7 -第第2章章 容量容量2.1 相同點相同點1）兩種系統(tǒng)均是下行容量受限。主要有如下兩方面原因：a）上行鏈路的基站端易采用復(fù)雜的信號處理技術(shù)來抑制干擾，進而達到增加系統(tǒng)容量的目的；比較而言， UE 端由于處理能力相對較弱，因此抑制干擾的能力較弱，容量難于有效提高。b）對于 3G 系統(tǒng)而言，下行鏈路的容量相對更加寶貴，因為系統(tǒng)經(jīng)常需要傳送非對稱業(yè)務(wù)，上行鏈路容量的需求也比下行鏈路要小。2）兩種系統(tǒng)到達極限容量的機制相同。對于上行鏈路，如果移動臺的發(fā)射功率不足以克服來自其他移動臺的干擾，則

14、系統(tǒng)達到上行極限容量。對于下行鏈路，若總功率中沒有多余的功率可以分配給一個新增加的用戶，則系統(tǒng)達到下行極限容量。3）具有相同的估算方法2對于上行容量可采用（1）式來估算 1()bbtWRNEuvN（1）對于下行容量可采用（2）式來估算 1()bbtWRNEuvN（2）其中N 為用戶數(shù)；為修正因子； 中興通訊 TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃- 8 -為處理增益；bRW話音激活因子，對語音業(yè)務(wù)，對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；67. 01為所需的信噪比，通常由仿真給出或根據(jù)協(xié)議查?。籺bNE為鄰小區(qū)干擾因子，即鄰小區(qū)干擾的功率譜密度/本小區(qū)的功率譜密度；u為不正交性系數(shù)；v上標“ ”表示平均。2.2 相異點相異點1）TD

15、-SCDMA 由于采用 TDD 模式、上行同步、智能天線及聯(lián)合檢測技術(shù)，可以非常有效地抑制干擾，從而使得 TD-SCDMA 系統(tǒng)由干擾受限轉(zhuǎn)變?yōu)榇a道資源受限。WCDMA 系統(tǒng)依然為干擾受限系統(tǒng)，通常負載因子約為 50%。以碼道受限系統(tǒng)計算，TD-SCMDA 系統(tǒng)在 10MHz 帶寬內(nèi)可支持的用戶數(shù)如表 2-1 所示2：表 2-1 TD-SCMDA 系統(tǒng)在 10MHz 帶寬內(nèi)可支持的用戶數(shù)業(yè)務(wù)類型時隙分配方案容量（用戶數(shù)）12.2kbps3 上 3 下144 個64kbps3 上 3 下36 個144kbps2 上 4 下24 個下行用戶384kbps2 上 4 下6 個下行用戶2）TD-SCD

16、MA 呼吸效應(yīng)不明顯，這是由于該系統(tǒng)為碼道受限系統(tǒng)的緣故；WCDMA 系統(tǒng)則存在明顯的小區(qū)呼吸效應(yīng)。小區(qū)呼吸效應(yīng)在一定程度上可以動態(tài)地分配小區(qū)間的負載，但大幅度地加大了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃難度，“半夜通”現(xiàn)象就是一個最好的明證。3）TD-SCDMA 系統(tǒng)由于采用 TDD 模式，其上下行時隙可根據(jù)需要靈活配置，上下行容量也可以靈活配置，這一特性非常適于不對稱業(yè)務(wù)；而 WCDMA 中興通訊 TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃- 9 -系統(tǒng)則無法進行上下行容量的靈活轉(zhuǎn)換。4）（2）式中處理增益的計算公式存在差異。在 TD-SCDMA 的上行鏈路中，對 12.2kbps 語音業(yè)務(wù)、64kbps 及 144kbps數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

17、，其處理增益 （3）34log10SFRWb對 384 kbps 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而言，由于有兩種 SF，因此可等效為。下行鏈10/16SF路的處理增益與上行鏈路相同。對 WCDMA 系統(tǒng)而言，其處理增益中。MHzW84. 3兩種系統(tǒng)的處理增益如表 2-2 所示：表 2-2 TD-SCMDA 與 WCDMA 處理增益處理增益12.2kbps64kbps144kbps384kbpsTD-SCMDA10dB4dB4dB3dBWCDMA25dB17.8dB14.3 dB10 dB 中興通訊 TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃- 10 -第第3章章 碼資源及頻率資源規(guī)劃碼資源及頻率資源規(guī)劃3.1 碼資源的相同點碼資源

18、的相同點1）兩種系統(tǒng)均采用信道化碼和擾碼的擴頻方案，其中信道化碼為 OVSF 碼，用于區(qū)分用戶；擾碼用于區(qū)分小區(qū)。3.2 碼資源的相異點碼資源的相異點1）兩種系統(tǒng)的碼資源類型不同。TD-SCDMA 除 OVSF 碼及擾碼之外，還有上行同步碼，下行同步碼以及midamble，并且除 OVSF 碼外，其余各類碼具有一定的對應(yīng)關(guān)系，這些具有對應(yīng)關(guān)系的碼的構(gòu)造由協(xié)議給出，可查表獲得。WCMDA 的擾碼由循環(huán)移位寄存器及模 2 加運算構(gòu)造得出。WCDMA 的上行擾碼有長擾碼及短擾碼之分，共有224 個擾碼3，pp138，其中短擾碼主要在采用多用戶檢測技術(shù)時使用，下行鏈路共有 218-1=262,143

19、個擾碼3，pp139。各種公共信道上的碼資源與專用信道的碼資源沒有本質(zhì)區(qū)別。2）相比而言，TD-SCDMA 的碼資源（下行同步碼及擾碼）需要更為精細規(guī)劃3。下行同步碼需要精細規(guī)劃的原因為：下行同步碼間若有較大的相關(guān)性將在UE 側(cè)產(chǎn)生較大的影響，因此實際規(guī)劃中應(yīng)盡量使得相鄰小區(qū)的下行同步碼具有較小的相關(guān)性，這一點對處于小區(qū)邊緣的用戶尤為重要。而擾碼需要精細規(guī)劃的原因為：某一擾碼與 OVSF 碼與另外一擾碼與 OVSF 碼具有相同的作用效果或呈現(xiàn)強相關(guān)，這樣對于處在小區(qū)邊緣的用戶將造成非常強的干擾，從而使 UE無法解擴出正確信息。事實上，WCDMA 的擾碼也是需要規(guī)劃的，不過由于下行鏈路其常用擾碼

20、多達 512 個（下行，事實上還含有 7680 個備用擾碼）3，pp139，因此碼規(guī)劃的要求也相應(yīng)較低；而上行鏈路的擾碼資源異常豐富，因此不需要進行碼資源規(guī)劃5，pp314。 中興通訊 TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃- 11 -3.3 頻率資源的相同點頻率資源的相同點3.4 頻率資源的相異點頻率資源的相異點1）在中國，TD-SCDMA 的頻率資源豐富；TD-SCDMA 系統(tǒng)的頻譜利用率高； TD-SCDMA 獨享 TDD 頻段，利于全球漫游業(yè)務(wù)的開展。而 WCDMA 則與 CDMA2000 共享 FDD 頻段，全球漫游業(yè)務(wù)的開展上存在固有弱點。2）TD-SCDMA 由于有豐富的頻率資源，因此其組網(wǎng)

21、方式靈活，并且由于采用接力切換方式，因此異頻組網(wǎng)也較容易實施。WCDMA 技術(shù)優(yōu)選同頻組網(wǎng)，也就是說頻率規(guī)劃居于次要地位，這是因為其異頻組網(wǎng)或異頻補盲不易實施的緣故。 中興通訊 TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃- 12 -第第4章章 功率控制功率控制4.1 相同點相同點1）兩種系統(tǒng)的功率控制均可分為開環(huán)與閉環(huán)兩類5，pp441；也有內(nèi)環(huán)與外環(huán)之說6，pp7-39。4.2 相異點相異點1）上行同步、智能天線及聯(lián)合檢測等技術(shù)由于能夠抵消多址干擾，有效地減輕了多徑效應(yīng)，降低了功率控制的要求。2）TD-SCDMA 的開環(huán)功控精度高于 WCDMA 系統(tǒng)，這是由 TDD 模式的特點決定的4,pp53。3）在網(wǎng)絡(luò)

22、的功率規(guī)劃中，WCDMA 表現(xiàn)為設(shè)定合理的導(dǎo)頻信道功率6，pp7-46；TD-SCDMA 表現(xiàn)為接入信道的功率分配。4）WCDMA 下行開環(huán)功控為幾微秒，動態(tài)范圍為 85dB；上行開環(huán)為1520ms，調(diào)節(jié)量為 0.5dB，調(diào)節(jié)范圍為標稱值的+-6dB5，pp443；快速閉環(huán)功控頻率為 1.5KHz，外環(huán)功控頻率為 10-100Hz5，pp448。TD-SCDMA 系統(tǒng)中開環(huán)功制為 200375 微秒，閉環(huán)功控為 200Hz；上行 DPCH 上的功率控制動態(tài)范圍為 80dB7，pp72。5）閉環(huán)功控中處理 TPC 指令的方式不同，WCDMA 還要根據(jù)軟切換進行判決4，pp55。 中興通訊 TD-

23、SCDMA 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃- 13 -第第5章章 小區(qū)切換小區(qū)切換5.1 相同點相同點1）切換可看作各小區(qū)間關(guān)于容量、質(zhì)量的綜合排序過程。5.2 相異點相異點1）TD-SCDMA 采用接力切換的切換方式；WCDMA 采用軟切換的切換方式。2）接力切換是一個快速的“過程” ，切換時間短；軟切換是一種“狀態(tài)” ，切換的整個過程占用較長時間。3）軟切換掉話率低，但控制復(fù)雜；接力切換掉話率要高于軟切換，但控制簡單；尤其對微蜂窩而言，接力切換的優(yōu)勢比較明顯。4）接力切換需借助方位信息（DOA）實現(xiàn)，這就要求采用智能天線技術(shù)以及上下行信道要具有互惠性。5）軟切換對系統(tǒng)容量，對功率控制均有影響。6）WCDMA 沒有侯選集4，pp42。 中興通訊 TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃- 14 -第第6章章 結(jié)論結(jié)論6.1 TD-SCDMA 具有的網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)勢及其原因具有的網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)勢及其原因1）