TD-SCDMA远程覆盖与室内覆盖技术要点分析

日期：2007年8月23日作者：查看:[大字体中字体小字体]

    TD-SCDMA作为国际电信联盟接受的3G三大标准之一，其运营组网的可能性在中国政府以及TD-SCDMA联盟成员的不断推动下愈加现实可见，根据标准，TD-SCDMA必须提供良好的室外和室内通信服务。

    文章分析了TD-SCDMA采用的特有技术对远程覆盖和室内覆盖带来的影响，并提出了针对TD-SCDMA远程覆盖与室内覆盖中有关问题的解决方案。

    1、引言

    在中国政府高姿态支持TD-SCDMA标准产业化之后，高通、北电、西门子、阿尔卡特、三星等跨国公司纷纷加强了对TD-SCDMA的投入，加上国内原有的TD-SCDMA联盟成员，TD-SCDMA产业链开始日趋完善，TD-SCDMA系统设备及手机的商用程度也不断提高，特别是TD-SCDMA预商用网的规模实施，使得TD-SCDMA独立运营组网的可行性也愈加清晰可见。

    作为全球三大3G标准之一，TD-SCDMA需要提供话音、数据和多媒体业务（车载通信速率为144kb/s、步行通信速率为384kb/s、室内通信速率为2Mb/s）。因此TD-SCDMA必须提供良好的室内外通信业务与信号覆盖。由于TD-SCDMA采用了一些特有技术，如上行同步、智能天线、动态信道分配等，这些新技术的采用给传统的移动通信远程覆盖与室内覆盖方式带来了一定的影响，本文通过对TD-SCDMA所采用的一系列特有技术的分析，提出了TD-SCDMA远程覆盖与室内覆盖中有关问题的解决思路；同时也简要分析了直放站的加入给无线接入网带来的影响。

    2、TD-SCDMA远程覆盖的实现

    由于TD-SCDMA采用了一些特有的技术，因此相对于GSM、CDMA2000、WCDMA等技术标准而言，进行TD-SCDMA远程覆盖需要考虑更多的因素。

    2.1保护时隙对远程覆盖的影响

    TD-SCDMA采用时分双工、上行同步技术，在远程覆盖需要考虑上、下行时隙的保护时间。如图1所示，G为保护时隙，用于保护和区分上、下行时隙，使距离较远的终端能够实现上行同步，该时隙宽度为75us。电磁波在75us的时间段内在空气中传播的距离为22.5千米，从NodeB发射携带DwPTS时隙信息电磁波到UE接收需要一段时间，从UE发射携带UpPTS时隙信息电磁波到NodeB接收也需要一段时间，因此TD-SCDMA在不修改物理帧结构的情况下，室外NodeB的理论直接覆盖半径为11.25千米。实际组网要考虑各类传播环境和损耗，ITU认可的TD-SCDMA的Node B语音业务最大覆盖距离为10千米，但考虑到上、下行链路受限等因素，Node B在使用定向天线时，在市区环境下的覆盖距离为800米～1200米（因为上行链路受限）。

    图1 TD-SCDMA物理信道帧结构

    2.2智能天线对远程覆盖的影响

    （1）无线直放站

    从NodeB接收UE1发射信号的角度看，NodeB利用智能天线对来自UE1的多径电波方向进行波达方向（DirectionOf Arrival，简称DOA）估计，并进行空间滤波，抑制其它移动台和多径干扰；从Node B向UE1发送信号的角度看，由于TD-SCDMA采用了时分双工，因此DOA估计可以用于下行波束成型，使Node B发给该UE1的信号能够沿着UE1电波的来波方向发送回该UE1，从而降低发射功率减少对其它UE的干扰。

    图2NodeB、无线直放站、UE组网图

    图2为在距离TD-SCDMANodeB一段距离的地方采用直放站施主天线来提取无线信号，然后通过重发天线将信号进行转发。我们从智能天线的角度来考虑无线转发直放站的可行性，UE2、UE5发射上行信号，直放站将UE2、UE5发射的信号进行中继转发给NodeB，Node B的智能天线对直放站的信号进行DOA判断，以及上行波束赋形，提取出UE2、UE5的信号；Node B发射下行信号时，智能天线通过下行波束赋形将天线方向图对准直放站的施主天线，直放站接收到信号后将该信号转发给UE2、UE5。因此在采用DOA时从UE2、UE5到Node B上、下行链路均可正常建立。

    （2）光纤直放站

    采用普通光纤直放站后，将很难继续使用智能天线的空间滤波功能，但将NodeB的智能天线中8根射频电缆中的一根直接与光纤直放站连接后，在NodeB侧虽然不能对光纤直放站覆盖区内的用户进行空间区分，但通过对该射频信号解码，NodeB仍然可以与光纤直放站覆盖区内的用户进行正常通信。

    3、直放站覆盖区UE同步实现分析

    在TD-SCDMA移动通信中，同步是一项极为重要的技术，通过上行同步，可以让使用正交扩频码的各个码道在解扩时实现完全正交，相互之间不会产生多址干扰，大大提高了TD-SCDMA的系统容量以及频谱利用率。

    在UE开机后其要首先与小区建立下行同步，只有建立了下行同步，UE才能开始建立上行同步。

    3.1直放站覆盖区UE下行同步的实现原理分析

    UE下行同步的具体实现方法有多种，如果UE的数字信号处理能力较低时，可以采用“特征窗搜索算法”来确定DwPTS的接收时刻，进而实现与NodeB的下行同步。“特征窗搜索算法”的原理基于在DwPTS中，SYNC的长度为4个Symbol，其前面有3个Symbol的GP（48chips），而后面有6个Symbol的GP（96chips）。在GP期间，基本上没有信号或信号的功率非常小，这种特性就可以实现DwPTS的搜索和定位。如果UE的数字信号处理能力较强，即可通过“相关法”来进行下行同步，“相关法”的原理基于使用一个与下行引导序列相关的窗函数（窗函数是与NodeB发送的训练序列紧密相关的已知序列）与接收到的一个TD-SCDMA帧数据做相关运算，当输出最大值时，即认为这一时刻就是Dw-PTS。

    无论是采用“特征窗搜寻算法”还是“相关法”，在经过直放站进行信号中继后，它们各自的特性并不会发生变化，因此UE确定DwPTS的接收时刻并不会因直放站对NodeB发射功率的放大而受到影响，直放站的加入虽然带来了功率的变化，但并不会影响到UE的下行同步。

    3.2NodeB上行同步的实现原理分析

    NodeB的上行同步包括上行同步的建立和上行同步的保持，下面分别从上行同步的建立与保持两个方面来分析各自具体的实现过程。
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