移动通信原理试题(6)

2019-03-11 13:21

TD-SCDMA独享TDD频段,拥有全球一致的频率划分,全球核发实际有效许可证124张,TDD占有104张,为TD-SCMDA在全球的推广和漫游创造了得天独厚的有利条件。同为FDD模式的WCDMA及cdma2000在频谱的实际划分上难免出现分歧,都不可能直接实现全球漫游,只有通过多模终端才能解决问题。 3 TD-SCDMA的组网优势

首先,网络没有呼吸效应

用户数的增加使覆盖半径收缩的现象称之为呼吸效应,每种业务用户数的变化都会导致所有业务的覆盖半径发生变化。其主要原因是CDMA是一个自干扰系统,当用户数显著增加时,用户产生的自干扰呈指数增加,因此呼吸效应是一般CDMA系统的一个天生缺陷。cdma2000和WCDMA的无线接入除了扩频带宽差别外,所用技术近似,WCDMA的每个载波占用5×2MHz带宽,最大可以支持128个12.2k话音信道,自干扰随用户数呈指数增加,主要靠功率控制技术来降低自干扰,并没有从根本上消除自干扰,所以呼吸效应现象明显,实际只可支持64个话音信道。

TD-SCDMA的每个载波仅占1.6MHz带宽,每个载波又进一步划分出多个时隙,类似GSM网络,它通过低带宽FDMA和TDMA时隙的划分消除了系统的绝大部分干扰,使产生呼吸效应的因素显著降低;由于在每个时隙中采用CDMA技术来提高容量,产生呼吸效应的唯一原因是单时隙中多个用户之间的自干扰,由于其单时隙最多只能支持8个12.2k的话音信道,单时隙用户数量少使自干扰较少;同时,这部分自干扰通过联合检测和智能天线技术被进一步抑制,因此TD-SCDMA不再是一个干扰受限系统,而是一个码道受限系统,覆盖半径不随用户数的增加而变化,即没有呼吸效应。

其次,网络规划能同时保证各种业务的连续覆盖

从3G网络规划的角度看,根据链路预算研究表明,WCDMA各种业务的扩频因子不同,各种业务的覆盖半径差距较大,无法解决高速业务连续覆盖和低速业务干扰严重的弊病。覆盖采用不同半径的同心圆来进行,即“同心覆盖”,这给网络规划带来了麻烦,如果保证语音业务的连续覆盖,就不能保证高速数据业务,如果保证高速数据业务的连续覆盖,语音业务的覆盖就有很大重叠,相互之间会存在严重的干扰。使得其在网络规划时不得不采用“一次规划,分期建设”的策略,这需要在规划初期就对未来市场的容量和业务需求做出准确预测,实际上现在对未来3G市场的预测是很难准确的,当市场的需求与最初的预测不同时,只能进行优化,情况严重时需要限制业务的发展。WCDMA网络规划分期建设策略难于实施,后期网络拓扑结构前向兼容性差,需要搬迁前期网络基站,对网络质量的稳定性影响较大。

TD-SCDMA频率资源丰富,没有呼吸效应,使得其各业务的覆盖半径近似相同,即“同径覆盖”,因此能同时保证各业务的连续覆盖,拓扑结构是最接近理想蜂窝结构的网络。使得其网络规划策略为“多次规划,分层建设”。多次规划是指:根据不同时期的市场需求进行相应的网络规划,保证了建网与市场需求同步,满足各业务随时间不断演进的需求,避免资源浪费。分层建设是指:通过增加频点来满足不同时期和不同情况下的容量和业务需求,对站址和覆盖不做变动,保持各次规划之间的相互独立。后期网络建设不影响前期网络,使网络健康发展。

第三,网络优化最佳。

从3G网络优化的角度看,WCDMA和cdma2000只能采用“同频加站补盲”的“硬优化”策略进行补盲区和吸收话务量,这种方法在解决了局部问题的同时,又引入了邻区干扰加重、邻区配置复杂等一系列问题,甚至需要调整原规划中的网络拓扑结构(搬迁部分原有站点),必然会造成大量的网络质量问题。

TD-SCDMA网络采用“异频加站补盲”的“软优化”策略来解决覆盖盲点和容量超载,不会增加邻区干扰,原网络性能不受新加基站的影响。软优化策略也使得TD-SCDMA系统能够在不改变原有站点分布的情况下,解决因环境变化而带来的盲区覆盖,解决因业务变化而带来的容量超载。同时,丰富的无线资源也使得TD-SCDMA的组网可以采用全向或定向、单载频或多载频、同频或异频组网等不同组合方式,以适应不同的环境和业务需求。再者,TD-SCDMA还利用软件无线电技术使网络通过调整或升级该系统的软件算法来应对由于地物地貌或者信号传播特性变化等问题,确保了网络质量在所有阶段都是最优的。 4 TD-SCDMA的业务优势

TD-SCDMA 业务是基于在TDD双工模式下的TDMA传输方式。在每个无线信道时域里的一个定期重复的TDMA帧结构被分为8个时隙,通过改变上/下行链路间时隙的转换点,能够适应从低比特率语音业务到高比特率因特网业务以及对称和非对称的所有3G业务。 该系统无须改变原基站和用户终端里射频硬件即可获得相应的系统性能。从8kbit/s到2Mbit/s的比特率,从对称业务到非对称业务的上/下行链路的TDD时隙比的变化,都是通过专门的DSP软件来实现的。 对于语音和多媒体实时业务的传输

在TD-SCDMA 方案里,像语音和多媒体信号这种多个低比特率信号并行传输的情况,将采用CDMA传输方式。由于TD-SCDMA 的基础TDMA帧结构的特性,每一瞬间全部用户被分发

到每方向的时隙上。在多信号TDMA/CDMA传输方式下,每个编码的CDMA信道在每5ms的帧结构上一个定期重复的时隙里工作。通过引入联合检测技术,一方面, CDMA检测条件不会因为链路的干扰和用户的高速运动而丢失。另一方面,可以获得一个最大的CDMA高负载因子,以支持每个时隙上最多的用户。对多个信号的CDMA传输,基本的TDMA帧的时隙最多可同时支持16个不同的CDMA信号。 对于高速因特网和包交换业务的传输

对串行的高速信号的传输,如因特网和其它包交换信号,则采用不扩频的TDMA传输方式。因此,高速数据传输运行在高速TDMA中,包交换的高速串行用户信号和因特网业务是用1.28Msps的符号速率被传送的。此时,对于高载波信号干扰比的无线环境,用户数据速率是2Mbit/s(8PSK调制)。对于低载波信号干扰比环境,用户速率由于采用更可靠的QPSK调制降为768kbit/s;随着载波信号干扰比的进一步降低和干扰的增强而采用更多的冗余来维持信号质量,信号速率将逐渐降为384kbit/s、192kbit/s和96kbit/s。 5 TD-SCDMA的成本优势

TD-SCDMA的成本优势来源于技术优势。它通过CDMA来提升系统容量,通过低带宽载波和TDMA来抑制系统的主要干扰,通过智能天线和联合检测技术来抑制剩余的CDMA干扰;这样,在网络容量上TD-SCDMA具有较高的容量,在网络覆盖上TD-SCDMA支持边缘覆盖和各业务覆盖半径相同,在网络特性上TD-SCDMA没有呼吸效应;这使TD-SCDMA的网络容量和抗干扰得到很好均衡。同时,TD-SCDMA通过TDD方式来提高对不对称业务的支持效率,并在标准中充分考虑对混合业务的支持,使它对混合业务具有很高的灵活性和扩展性。 首先,系统设备单信道成本便宜一半

3G系统主要包括核心网、基站控制器和基站,3G系统的投资最主要在基站,基站成本成为衡量系统设备成本的标志;TD-SCDMA与3G的其它两种技术体制比较,核心网和基站控制器的成本没有明显的差别;不同技术标准的基站差别较大,成本差别也较大。

单基站成本,由于采用了智能天线技术,用多个低功率功放代替大功率功放,节省了大量的射频成本;同时,它的天线和馈线的数量较多,虽可通过基站和天馈一体化来节约成本,但由于站址的环境限制,其天馈成本还是相对较高;综合考虑, 其单基站的成本比WCDMA略有优势。

单信道成本,要比WCDMA便宜56%以上。10MHz带宽(上下行各5MHz)WCDMA极限信道容量为128个12.2k话音信道,由于呼吸效应只能按50%轻载设计,这样,其最大可以利用的

信道容量为64个12.2k话音信道。10MHz带宽TD-SCDMA有6个频点,其极限信道容量为144个12.2k话音信道,它没有呼吸效应可以满载设计。可见,WCDMA信道数量只是TD-SCDMA信道数量的44%,考虑到单基站成本基本相当,TD-SCDMA单信道成本只是WCDMA单信道成本的44%。对于不对称数据信道,由于TD-SCDMA可以通过调整上/下行链路间的转换点来进一步提升容量,其不对称数据信道的成本要远低于44%。 其次,各期建网成本大大降低

网络建设大致可分为覆盖驱动期、容量驱动期和成熟期3个阶段,TD-SCDMA在网络建设的不同阶段具有成本优势。

建设初期即为覆盖驱动期,要求扩大和完善覆盖、对多业务进行低成本的连续覆盖是该期的主要任务;TD-SCDMA每种业务的覆盖半径相同,并且能够进行广域覆盖,同时后期的网络建设不需要对前期网络进行调整,能够节省30%以上的基站数量。

随着用户数、业务类型和业务量不断上升,一些高业务区的业务类型和网络容量不能满足要求,此时网络需要扩容,即为容量驱动期,要求网络质量稳定、网络容量和业务类型能够快速扩展是该期的主要任务;TD-SCDMA没有呼吸效应,并且频点丰富,同时对多业务的支持比较灵活,这使得网络质量比较稳定,业务类型和容量扩展相当快捷,可节省大量的时间成本并提升业务收入。

覆盖和容量交替驱动着网络的发展,当用户和业务增长缓慢或停滞,覆盖和容量已基本满足要求,即进入了成熟期,要求网络便于维护是该期的主要任务;TD-SCDMA的频谱效率高,在相同容量情况下,基站数量要少15%以上,同时结合其软件无线电技术,使得维护成本和升级成本具有较大优势。

网络建设除了系统设备,还包括站址、机房、传输、电源、天线、铁塔等,由于社区景观和环保问题,站址获取越来越难,共享站址和配套资源已成为3G建设的主要问题;TD-SCDMA由于对站址分布要求低,原有站址和配套资源的利用率较高,90%以上的站址可以利用原有站址;而WCDMA的站址重用率不超过60%。同时,TD-SCDMA在不同阶段的网络建设不需要调整原有网络,使网络建设的工程量得到显著降低。

此外,对于运营来说,TDD便于获得单一频段,可节省大量频率使用费;干扰可控、支持异频叠加覆盖、码资源规划灵活等特点使网规网优设计简化,可为运营商节省大量技术培训费和人力资本费。加上专利和芯片的节约,将使运营商部署3G的成本可能是其他两种3G技术的5分之1。

第三,终端成本优势明显

TDD不用双工器和大功率线性功放,可简化射频电路,使得系统设备和手机成本较低。已有4家相继推出TD-SCDMA/GSM双模手机芯片,大大加速了 手机商用化步伐。无论欧美哪一个标准,国内企业都要交纳高额的专利使用费;即使按5%计算,几年累计即可高达500亿元,如果再加上入门费、芯片费,金额之大,更是惊人。而 TD-SCDMA拥有自己的知识产权,掌握核心技术,具有中国开发生产的芯片,使得专利费用和终端价格会显著降低。特别是基于自主知识产权开发的芯片、终端和系统,国家的安全更有保证。

由以上论述可以看出:三种3G主流标准中TD-SCDMA性能价格比最佳,经严格的室内和外场测试都证实比WCDMA和cdma2000具有突出的优势。


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