TD-LTE 和TD-SCMDA 基站性能的對比

文/林琳

1 引言

TD-LTE 是TD-SCDMA 的演進(jìn)方向，其關(guān)鍵技術(shù)主要有網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)和物理層技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)層面，減少了RNC 節(jié)點(diǎn)，并應(yīng)用Node構(gòu)成單層結(jié)構(gòu)，簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)低成本、低復(fù)雜度、低延時(shí)。在物理層面，包含了新的編碼調(diào)制技術(shù)、多址技術(shù)、MIMO 技術(shù)、幀結(jié)構(gòu)等，對網(wǎng)絡(luò)性能帶來質(zhì)的提升。TD-LTE 與TD-SCDMA 有著相同網(wǎng)絡(luò)覆蓋目標(biāo)，在現(xiàn)網(wǎng)擁有GSM900、GSM1800、TDSCDMA、TD-LTE F 頻段、TD-LTE D 頻段、TD-LTE E 頻段共存的“3 模6 頻”組網(wǎng)現(xiàn)狀，TD-SCDMA、TD-LTE 共站共天饋大量存在。在保障TD-LTE 網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和性能的基礎(chǔ)上，滿足TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化指標(biāo)，最終達(dá)到TD-LTE 和TD-SCDMA 兩網(wǎng)最優(yōu)狀態(tài)。

2 使用頻段的對比

根據(jù)3GPP 對工作頻段的定義，目前中國移動(dòng)TDD 系統(tǒng)使用頻段如下：A 頻段：2010-2025MHz；D 頻段：2575-2635MHz；F 頻段：1880-1920MHz；E 頻段：2320-2370MHz。其中，TD-LTE 室外覆蓋采用F 頻、D 頻，室內(nèi)覆蓋采用E 頻；TD-SCDMA 室外覆蓋采用A 頻、F 頻。TD-LTE 與TD-SCDMA 都采用F頻段時(shí)，覆蓋能力相當(dāng)。當(dāng)TD-LTE 采用D 頻段時(shí)，頻段更高，覆蓋能力相對較弱。

3 幀結(jié)構(gòu)的對比

TD-SCDMA 幀結(jié)構(gòu)：3GPP 定義的一個(gè)TDMA 幀長度為10ms。TD-SCDMA為實(shí)現(xiàn)快速功率控制和定時(shí)提前較準(zhǔn)以及采用新技術(shù)（智能天線等），將10ms 的幀分成兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的子幀，子幀的幀長為5ms，每個(gè)子幀由三個(gè)特殊時(shí)隙（DwPTS、GP、UpPTS）和7 個(gè)常規(guī)時(shí)隙（TS0-TS6）構(gòu)成，DwPTS和UpPTS 分別用作下行同步和上行同步，不承載用戶數(shù)據(jù)。TD-LTE 幀結(jié)構(gòu)：它的一個(gè)無線幀也是10ms，但是分為兩個(gè)5ms 的半幀，每個(gè)為5ms。每個(gè)半幀由8 個(gè)長度為0.5ms 的時(shí)隙和3 個(gè)特殊時(shí)隙（DwPTS/GP/UpPTS）組成。3 個(gè)特殊時(shí)隙總長度為1ms。根據(jù)幀結(jié)構(gòu)的對比，TD-LTE 理論上的最大覆蓋半徑為32.11km，而TD-SCDMA 系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)所支持的理論最大覆蓋半徑為11.00km，因此TDLTE 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)時(shí)隙配置大大提高了覆蓋能力。

表1

4 鏈路預(yù)算的對比

由于TD-LTE 采用了全新的技術(shù)，因此其鏈路預(yù)算流程不同于TD-SCDMA。TD-LTE的鏈路預(yù)算流程為輸入預(yù)算速率、系統(tǒng)帶寬、確定天線配置、MIMO 配置、確定DL/UL 公共開銷負(fù)荷、發(fā)送端功率增益/損耗計(jì)算、接收端功率增益/損耗計(jì)算、鏈路總預(yù)算。TDLTE 鏈路預(yù)算的關(guān)鍵參數(shù)包括小區(qū)邊緣用戶的業(yè)務(wù)速率、系統(tǒng)帶寬、天線配置及增益、發(fā)射功率、接收端靈敏度、干擾余量及SINR（由MCS 鏈路性能表得到）等。由3GPP TS 36.942 協(xié)議知，TD-LTE 采用的是COST-231 Hata 模型。COST-231 Hata 模型適用于小區(qū)半徑大于1km 的宏蜂窩系統(tǒng)，發(fā)射有效天線高度為30 ～200m，接收有效天線高度為1 ～10m。

鏈路預(yù)算公式：

PL_UL = Pc + Ga_BS + Ga_UE - Lf_BS - Mf - MI - Lp - Lb -S_BS

其中，PL_UL 為最大損耗，Pc 為基站發(fā)射功率，Ga _ UE 為移動(dòng)臺(tái)天線增益，默認(rèn)為0 dBi，Lf_ BS 為基站饋線損耗，通常取0，Ga _ BS 為基站天線增益，取14dBi，天線賦形增益為9dB。Mf 為陰影衰落余量。MI 為干擾余量，與系統(tǒng)設(shè)計(jì)容量相關(guān)，Lp 為建筑物穿透損耗，Lb 為人體損耗，S_ BS 為基站接收機(jī)靈敏度。

COST-231 Hata 模型路徑損耗計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式：

PL_DL=49.3+33.9lg (f) - 13.82lg (Hb)+(44.9-6.55lg(Hb)) lg(d)

其中，PL_DL 為覆蓋范圍，f 為工作頻率（MHz），Hb 為基站天線高度，d 為基站天線與服務(wù)臺(tái)天線間的水平距離。

根據(jù)以上公式測定，TD-SCDMA 及TDLTE 系統(tǒng)覆蓋范圍如表1。

通過鏈路預(yù)算的對比，TD-LTE（D 頻）及TD-LTE（F頻）覆蓋半徑都大于TDSCDMA（A頻）。

5 結(jié)束語

TD-LTE 無論從幀結(jié)構(gòu)、鏈路預(yù)算都優(yōu)于TD-SCDMA。但在現(xiàn)網(wǎng)中，不能采用一刀切的方式，將TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)退網(wǎng)退頻。建議中國移動(dòng)仍在有3G 網(wǎng)絡(luò)需求的部分區(qū)域，保留TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)，采用與TD-LTE 協(xié)同優(yōu)化的方式，在節(jié)約網(wǎng)絡(luò)資源的情況下，保持3G 覆蓋。