TD-LTE 和TD-SCMDA 基站性能的對比

文/林琳

1 引言

TD-LTE 是TD-SCDMA 的演進方向，其關鍵技術主要有網絡層技術和物理層技術。在網絡層面，減少了RNC 節點，并應用Node構成單層結構，簡化了網絡結構，實現低成本、低復雜度、低延時。在物理層面，包含了新的編碼調制技術、多址技術、MIMO 技術、幀結構等，對網絡性能帶來質的提升。TD-LTE 與TD-SCDMA 有著相同網絡覆蓋目標，在現網擁有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”組網現狀，TD-SCDMA、TD-LTE 共站共天饋大量存在。在保障TD-LTE 網絡質量和性能的基礎上，滿足TD-SCDMA 網絡規劃優化指標，最終達到TD-LTE 和TD-SCDMA 兩網最優狀態。

2 使用頻段的對比

根據3GPP 對工作頻段的定義，目前中國移動TDD 系統使用頻段如下：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，覆蓋能力相當。當TD-LTE 采用D 頻段時，頻段更高，覆蓋能力相對較弱。

3 幀結構的對比

TD-SCDMA 幀結構：3GPP 定義的一個TDMA 幀長度為10ms。TD-SCDMA為實現快速功率控制和定時提前較準以及采用新技術（智能天線等），將10ms 的幀分成兩個結構完全相同的子幀，子幀的幀長為5ms，每個子幀由三個特殊時隙（DwPTS、GP、UpPTS）和7 個常規時隙（TS0-TS6）構成，DwPTS和UpPTS 分別用作下行同步和上行同步，不承載用戶數據。TD-LTE 幀結構：它的一個無線幀也是10ms，但是分為兩個5ms 的半幀，每個為5ms。每個半幀由8 個長度為0.5ms 的時隙和3 個特殊時隙（DwPTS/GP/UpPTS）組成。3 個特殊時隙總長度為1ms。根據幀結構的對比，TD-LTE 理論上的最大覆蓋半徑為32.11km，而TD-SCDMA 系統的幀結構所支持的理論最大覆蓋半徑為11.00km，因此TDLTE 系統的動態時隙配置大大提高了覆蓋能力。

表1

4 鏈路預算的對比

由于TD-LTE 采用了全新的技術，因此其鏈路預算流程不同于TD-SCDMA。TD-LTE的鏈路預算流程為輸入預算速率、系統帶寬、確定天線配置、MIMO 配置、確定DL/UL 公共開銷負荷、發送端功率增益/損耗計算、接收端功率增益/損耗計算、鏈路總預算。TDLTE 鏈路預算的關鍵參數包括小區邊緣用戶的業務速率、系統帶寬、天線配置及增益、發射功率、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 協議知，TD-LTE 采用的是COST-231 Hata 模型。COST-231 Hata 模型適用于小區半徑大于1km 的宏蜂窩系統，發射有效天線高度為30 ～200m，接收有效天線高度為1 ～10m。

鏈路預算公式：

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 為基站發射功率，Ga _ UE 為移動臺天線增益，默認為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，與系統設計容量相關，Lp 為建筑物穿透損耗，Lb 為人體損耗，S_ BS 為基站接收機靈敏度。

COST-231 Hata 模型路徑損耗計算的經驗公式：

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 為基站天線與服務臺天線間的水平距離。

根據以上公式測定，TD-SCDMA 及TDLTE 系統覆蓋范圍如表1。

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

5 結束語

TD-LTE 無論從幀結構、鏈路預算都優于TD-SCDMA。但在現網中，不能采用一刀切的方式，將TD-SCDMA 網絡退網退頻。建議中國移動仍在有3G 網絡需求的部分區域，保留TD-SCDMA 網絡，采用與TD-LTE 協同優化的方式，在節約網絡資源的情況下，保持3G 覆蓋。