TD-LTE和TD-SCDMA覆蓋性能差異及建設方案探討

陳 俊

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TD-LTE和TD-SCDMA覆蓋性能差異及建設方案探討

陳 俊

公誠管理咨詢有限公司第七分公司，廣東 珠海 519000

首先闡述了TD-LTE無線網絡覆蓋特性，然后并對TD-LTE系統與TD-SCDMA系統進行了對比分析，最后就TD-LTE無線網絡覆蓋建設方案進行了探討，以供同仁參考。

TD-LTE；TD-SCDMA；覆蓋性能；對比分析；建設方案

引言

LTE是3GPP在R8中提出的一種新的寬帶無線空中接口技術，分為FDD和TDD兩種模式。相較于3G，TD-LTE在系統性能上有跨越式提高，其高帶寬、低時延、全IP化的特點能夠更好地支持互聯網業務。LTE對于移動業務的強大承載能力，將使移動通信滲透到生活的方方面面，全面推動無線城市、智慧城市的發展。本文首先闡述了TD-LTE無線網絡覆蓋特性，然后并對TD-LTE系統與TD-SCDMA系統進行了對比分析，最后就TD-LTE無線網絡覆蓋建設方案進行了探討，以供同仁參考。

1 TD-LTE無線網絡的覆蓋特性

1.1 TD-LTE覆蓋的目標業務為多速率的數據業務

因為3G業務中仍然使用了大量的電路交換，所以在3G業務中，特別是TD-SCDMA體系的3G業務中，運營商往往使用CS64bit/s作為目標業務。因為CS64bit/s的門限是相對固定的，所以，使用這種鏈路預算方式直接獲得覆蓋半徑。而在4G業務中，因為采用了TD-LTE模式，也就不存在了電路交換，只有PS域業務。所以，在實現了覆蓋速率的大幅度提升（最高達100Mbit/s）后，因為目標數據速率的不同，所以覆蓋半徑也不同。TD-LTE網絡規劃較難采用“坎貝爾等效算法”等歸一化算法，而需合理設置用戶業務模型，模擬用戶使用狀態，通過蒙特卡洛動態仿真模擬網絡建設后用戶行為，進而判別網絡規劃是否滿足業務需求。[1]

1.2 用戶分配的RB資源數將影響覆蓋

在同等的載波帶寬下，基站接收機的噪音也是固定的，其他因為用戶側配置產生的因子不會影響基站側的噪音。用戶側的時隙分配和碼道分配等操作對于系統噪音沒有直接影響。在第四代網絡中，用戶分配的資源數因為采用了動態載波，所以，這些操作不僅影響用戶側的噪音，還會影響用戶的覆蓋率。RB是LTE中的最小資源單元，根據網絡負荷采用靈活分配的方式。如果系統載波帶寬達到20兆，那么系統共有100個RB可以分配。其中，每個RB占用15千赫茲的子載波分配。所以用戶越多時，可供分配的RB資源就會越緊張，其信噪比也就會越大。[2]

1.3 多樣的調制編碼方式對覆蓋的影響更復雜

在TD-SCDMAR4及HSDPA中，最高為16QAM調制方式，編碼率也僅有1/2、1/3等少數編碼方式。與TD-SCDMA相比，TD-LTE采用自適應鏈路編碼（AMC）方式，增加了64QAM高階調制方式，且編碼率更豐富。隨用戶信道環境的不同，采用不同的編碼方式，達到系統最佳的性能狀態。當用戶信道環境良好時，采用較高的64QAM高階調制方式，此時要求較高的RS-SINR值，但能提高更高的用戶體現速率；隨著用戶信道環境的惡化，調制方式逐步降低為16QAM或QPSK等，編碼率也相應選擇1/2、1/3、1/4等編碼方式。[3]

1.4 天線類型對覆蓋的影響更復雜

波束賦行技術和MIMO技術是TD-LTE系統的兩個重要組成部分。根據不同相關技術的組成方式，可以將第四代通訊分為四個常用方式。如表1：

表1

技術名稱發射天線接收天線覆蓋能力 8×2波束賦行8通道天線2通道天線最強 2×2SFBC2通道SFBC2通道天線其次 SIMO單天線2通道天線較弱 2×2SIMO2通道天線空分復用2通道天線最后

2 TD-LTE系統與TD-SCDMA系統的對比

TD-SCDMA、TD-LTE宣傳和公布的速率都是系統的峰值速率，而用戶使用業務需要的是網絡能夠提供給每個用戶的平均速率。TD-SCDMA系統的HSPA峰值速率可以達到14.4Mbps，而實際網絡的單載波平均吞吐量是2.5Mbps。而這2.5Mbps也不是一個用戶獨享的，而是用戶所共享。因此，再按照典型的網絡配置和用戶規模計算，平均每用戶能夠使用的帶寬是200kbps～300kbps。LTE和WiMAX同樣有峰值速率和實際平均速率問題。目前，LTE第一階段版本的下行峰值速率能達到100Mbps仿真結果，平均的小區吞吐量一般在30Mbps左右。將TD-SCDMA系統與正在產業化的TD-LTE對比，兩者網絡覆蓋能力和業務承載能力上的區別如表2所示：

表2 TD-SCDMA系統與TD-LTE系統的對比

通過研究多媒體業務對帶寬的需求，我們發現，承載在iPhone等大屏幕移動互聯網終端上的高清視頻業務，需要平均800kbps的網絡速率才能夠有較好的用戶體驗；即使是移動數據卡和上網本的無線寬帶互聯網接入服務，用戶也期待能夠有和ADSL相當的速率，至少達到1～2Mbps。從表2可以看出，要想實現與現有固定寬帶網絡相當的感受，只有到TD-LTE時才能夠實現。

3 TD-LTE無線網絡覆蓋規劃建設方案探討

TD-LTE的魅力在于高速數據與多媒體業務，而視頻電話、視頻流、游戲等高速數據業務一般都發生在室內環境中，這些業務功能都需要較大的系統容量和良好的網絡質量。由于室內分布系統是解決室內覆蓋的主要方式，TD-LTE室內分布系統將是TD-LTE整個網絡建設的重點之一。TD-LTE系統中引入了MIMO技術，能夠有效提高業務速率。如果不需要支持MIMO，TD-LTE的覆蓋方式與傳統網絡類似。如果需要支持MIMO，則需要設置雙天線。這樣就需要兩套天線以及射頻信號分配系統。對于MIMO，可考慮兩種方式，多用戶（MU-MIMO）方式和單用戶MIMO（SU-MIMO）方式。根據上面的分析，在建設室外覆蓋的同時，應該同時進行室內分布的建設，但考慮到網絡建設中施工難度，在網絡建設初期主要考慮進行MU-MIMO的室內分布系統建設，只在一些單用戶數據速率要求特別高的務業點引入SU-MIMO的覆蓋；在后續的網絡建設中，再根據業務發展需要進行SU-MIMO方案的建設，以提高單用戶的數據速率。對于室內覆蓋，也需關注家庭基站（Femtocell）的覆蓋方式?？紤]到Backhaul的主要方式為XDSL，同時考慮到家庭的實際吞吐量需求，建議以小帶寬的系統進行覆蓋，如1.4MHz、3MHz系統。在確保室內分布系統提供良好的室內覆蓋的同時，需要控制好室內信號，避免對室外構成強干擾。

4 結語

第四代移動網絡通訊技術，比較第三代網絡通訊技術，徹底地放棄了電路域的交換方式，而通過采用更新的網絡資源分配方式，使得更多的用戶可以在無縫漫游中得到更高速度的網絡傳輸服務。第四代網絡通訊技術通過一定的磨合期和系統的技改，可以充分適應當前網絡市場對于高速移動通訊的需求，成為移動通訊市場上的主流通訊技術。

[1]郭瑞龍.LTE系統覆蓋性能的研究[D].呼和浩特：內蒙古大學，2012.

[2]周遠.TD-LTE-Advanced系統的多天線及中繼技術的研究[D].北京：北京郵電大學，2012.

[3]孔志杰.基于道路掃頻實現TD-LTE與TD-SCDMA聯合天線參數優化研究[J].移動通信，2013（10）：124-127.

Discussion on the Differences of TD-LTE and TD-SCDMA Coverage Performance and Construction Scheme

Chen Jun

Management Consulting Co. , Ltd. , seventh branch, Guangdong Zhuhai 519000

in this paper, the characteristics of TD-LTE wireless network coverage, and the TD-SCDMA and TD-LTE systems were compared, finally on TD-LTE wireless network coverage construction scheme were discussed, in order to offer reference to colleagues.

TD-LTE; TD-SCDMA; coverage performance; comparative analysis; construction scheme

TN929.5

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1009-6434(2016)6-0070-02