TD-LTE 和TD-SCMDA 基站性能的对比

2019-04-26林琳

电子技术与软件工程 2019年6期

文/林琳

1 引言

TD-LTE 是TD-SCDMA 的演进方向，其关键技术主要有网络层技术和物理层技术。在网络层面，减少了RNC 节点，并应用Node构成单层结构，简化了网络结构，实现低成本、低复杂度、低延时。在物理层面，包含了新的编码调制技术、多址技术、MIMO 技术、帧结构等，对网络性能带来质的提升。TD-LTE 与TD-SCDMA 有着相同网络覆盖目标，在现网拥有GSM900、GSM1800、TDSCDMA、TD-LTE F 频段、TD-LTE D 频段、TD-LTE E 频段共存的“3 模6 频”组网现状，TD-SCDMA、TD-LTE 共站共天馈大量存在。在保障TD-LTE 网络质量和性能的基础上，满足TD-SCDMA 网络规划优化指标，最终达到TD-LTE 和TD-SCDMA 两网最优状态。

2 使用频段的对比

根据3GPP 对工作频段的定义，目前中国移动TDD 系统使用频段如下：A 频段：2010-2025MHz；D 频段：2575-2635MHz；F 频段：1880-1920MHz；E 频段：2320-2370MHz。其中，TD-LTE 室外覆盖采用F 频、D 频，室内覆盖采用E 频；TD-SCDMA 室外覆盖采用A 频、F 频。TD-LTE 与TD-SCDMA 都采用F频段时，覆盖能力相当。当TD-LTE 采用D 频段时，频段更高，覆盖能力相对较弱。

3 帧结构的对比

TD-SCDMA 帧结构：3GPP 定义的一个TDMA 帧长度为10ms。TD-SCDMA为实现快速功率控制和定时提前较准以及采用新技术（智能天线等），将10ms 的帧分成两个结构完全相同的子帧，子帧的帧长为5ms，每个子帧由三个特殊时隙（DwPTS、GP、UpPTS）和7 个常规时隙（TS0-TS6）构成，DwPTS和UpPTS 分别用作下行同步和上行同步，不承载用户数据。TD-LTE 帧结构：它的一个无线帧也是10ms，但是分为两个5ms 的半帧，每个为5ms。每个半帧由8 个长度为0.5ms 的时隙和3 个特殊时隙（DwPTS/GP/UpPTS）组成。3 个特殊时隙总长度为1ms。根据帧结构的对比，TD-LTE 理论上的最大覆盖半径为32.11km，而TD-SCDMA 系统的帧结构所支持的理论最大覆盖半径为11.00km，因此TDLTE 系统的动态时隙配置大大提高了覆盖能力。

表1

4 链路预算的对比

由于TD-LTE 采用了全新的技术，因此其链路预算流程不同于TD-SCDMA。TD-LTE的链路预算流程为输入预算速率、系统带宽、确定天线配置、MIMO 配置、确定DL/UL 公共开销负荷、发送端功率增益/损耗计算、接收端功率增益/损耗计算、链路总预算。TDLTE 链路预算的关键参数包括小区边缘用户的业务速率、系统带宽、天线配置及增益、发射功率、接收端灵敏度、干扰余量及SINR（由MCS 链路性能表得到）等。由3GPP TS 36.942 协议知，TD-LTE 采用的是COST-231 Hata 模型。COST-231 Hata 模型适用于小区半径大于1km 的宏蜂窝系统，发射有效天线高度为30 ～200m，接收有效天线高度为1 ～10m。

链路预算公式：

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

其中，PL_UL 为最大损耗，Pc 为基站发射功率，Ga _ UE 为移动台天线增益，默认为0 dBi，Lf_ BS 为基站馈线损耗，通常取0，Ga _ BS 为基站天线增益，取14dBi，天线赋形增益为9dB。Mf 为阴影衰落余量。MI 为干扰余量，与系统设计容量相关，Lp 为建筑物穿透损耗，Lb 为人体损耗，S_ BS 为基站接收机灵敏度。

COST-231 Hata 模型路径损耗计算的经验公式：

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

其中，PL_DL 为覆盖范围，f 为工作频率（MHz），Hb 为基站天线高度，d 为基站天线与服务台天线间的水平距离。

根据以上公式测定，TD-SCDMA 及TDLTE 系统覆盖范围如表1。

通过链路预算的对比，TD-LTE（D 频）及TD-LTE（F频）覆盖半径都大于TDSCDMA（A频）。