TD-SCDMA頻率與碼規(guī)劃.doc

大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司 TD-SCDMA頻率規(guī)劃與碼規(guī)劃V1.0.0TD-SCDMA頻率規(guī)劃與碼規(guī)劃項(xiàng)目名稱LCR RAN2.0文檔編號(hào)DTM 4.385.360版 本 號(hào)IUS V1.0.0作 者饒志華、甄穎版權(quán)所有大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司本資料及其包含的所有內(nèi)容為大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司(大唐移動(dòng))所有,受中國(guó)法律及適用之國(guó)際公約中有關(guān)著作權(quán)法律的保護(hù)。未經(jīng)大唐移動(dòng)書面授權(quán)，任何人不得以任何形式復(fù)制、傳播、散布、改動(dòng)或以其它方式使用本資料的部分或全部?jī)?nèi)容，違者將被依法追究責(zé)任。文檔更新記錄日期更新人版本備注2005-2-21甄穎V0.01撰寫框架2005-2-24饒志華V0.02撰寫內(nèi)容2005-2-25甄穎V0.03撰寫內(nèi)容2005-3-1饒志華V0.102005-3-17饒志華V0.112005-3-21饒志華V0.122005-3-22饒志華V0.132005-3-22饒志華V1.0.0文檔審核記錄日期審核人職務(wù)備注2005-3-22馮心睿評(píng)審組長(zhǎng)目 錄頻率規(guī)劃與碼規(guī)劃11 引言41.1編寫目的41.2預(yù)期讀者和閱讀建議41.3參考資料41.4縮寫術(shù)語(yǔ)42概述53TD-SCDMA系統(tǒng)頻段使用介紹54TD-SCDMA碼特性介紹64.1擴(kuò)頻碼64.2midamble碼64.3擾碼74.4下行同步碼SYNC_DL74.5上行同步碼SYNC_UL74.6碼組的定義75頻率規(guī)劃與碼規(guī)劃的重要性86常用頻率規(guī)劃方法97TD-SCDMA系統(tǒng)頻率規(guī)劃與碼規(guī)劃方法117.1碼規(guī)劃方法117.1.1 互斥性碼規(guī)劃117.1.2 非互斥性碼規(guī)劃217.1.3 簇復(fù)用的碼規(guī)劃算法217.2多載波使用策略237.2.1 5M帶寬頻點(diǎn)的分配237.2.2 15M帶寬頻點(diǎn)的分配241 引言1.1 編寫目的在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，頻率資源一直是非常有限的，故頻率的規(guī)劃在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃中非常重要，如果對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整體規(guī)劃時(shí)頻率規(guī)劃得不好，會(huì)造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)建成或擴(kuò)容后某些性能指標(biāo)比較差的結(jié)果。CDMA技術(shù)的發(fā)展，為移動(dòng)通信的資源提供了另一個(gè)維度，這就是碼資源，無論是TD-SCDMA系統(tǒng)還是WCDMA、CDMA2000系統(tǒng)，由于無一例外地采用了CDMA技術(shù)，故在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，除了頻率的規(guī)劃外，還要進(jìn)行碼規(guī)劃。由于不同系統(tǒng)采用的制式和技術(shù)不同，所需要的頻率資源特性和能提供的碼字特性各不相同。TD-SCDMA系統(tǒng)由于采用了時(shí)分雙工技術(shù)，上下行可以使用相同的頻率資源，通過時(shí)間片進(jìn)行區(qū)分，滿足正常的上下行數(shù)據(jù)傳輸，具有高效的頻譜利用率。而由于所采用技術(shù)的特點(diǎn)，該系統(tǒng)提供了用于區(qū)分小區(qū)、用戶、信道等的碼字，本文將針對(duì)TD-SCDMA系統(tǒng)的頻率規(guī)劃、碼特點(diǎn)和碼規(guī)劃方法進(jìn)行闡述，用于幫助工程師了解TD-SCDMA頻率資源、碼分配的特點(diǎn)，并用于指導(dǎo)工程的使用。1.2 預(yù)期讀者和閱讀建議網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化技術(shù)人員、組網(wǎng)招投標(biāo)人員等。1.3 參考資料1“TD-SCDMA碼規(guī)劃實(shí)現(xiàn)方案”，畢海2“碼規(guī)劃模塊軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)報(bào)告”，管蘇瑋3TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的擾碼規(guī)劃研究張孟4Three sectors in same carrier operation段滔 馮心睿5TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，李世鶴 人民郵電出版社1.4 縮寫術(shù)語(yǔ)2 概述毫無疑問，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中基站和終端之間交互的各種數(shù)據(jù)的載體是載波，無論是以語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主的2G系統(tǒng)，還是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)越來越強(qiáng)大的3G系統(tǒng)。而在整個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)中頻率資源是有限，而使用無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的用戶卻在不斷增加，如何有效地利用頻率資源滿足越來越多的用戶各種業(yè)務(wù)的需求，是運(yùn)營(yíng)商、設(shè)計(jì)院、設(shè)備提供商、第三方網(wǎng)優(yōu)公司所關(guān)注的內(nèi)容，這就要采用相應(yīng)的頻率規(guī)劃、碼規(guī)劃方法，提高頻譜利用率。TD-SCDMA系統(tǒng)自身的特點(diǎn)已經(jīng)決定了具有較高的頻譜利用率。對(duì)于像GSM或UTRA-FDD的技術(shù)，需要在上下行使用不同的頻段，而基于TDD的技術(shù)則可以在上下行使用相同的頻段。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)經(jīng)常表現(xiàn)為非對(duì)稱性，例如因特網(wǎng)業(yè)務(wù)在上下行就具有不同的數(shù)據(jù)流量，TD-SCDMA系統(tǒng)可以很好地支持這樣的非對(duì)稱性業(yè)務(wù)。TD-SCDMA技術(shù)還可以動(dòng)態(tài)地分配上下行無線資源，從而提高頻譜效率。故在TD-SCDMA系統(tǒng)中，通過采用適當(dāng)?shù)念l率和碼分配方法可以進(jìn)一步提高頻譜的利用率。3 TD-SCDMA系統(tǒng)頻段使用介紹根據(jù)國(guó)家無委最新的頻譜規(guī)劃，TD-SCDMA系統(tǒng)可以使用如下頻段：圖3.1 中國(guó)3G頻率分配圖從上面的頻段分配可以進(jìn)一步看出，為TD-SCDMA使用的頻率資源可以不連續(xù)，可以根據(jù)需要在系統(tǒng)組網(wǎng)時(shí)采用相應(yīng)的頻段。這是因?yàn)門D-SCDMA技術(shù)在頻譜利用上固有的優(yōu)點(diǎn)所決定的：l 上下行使用相同頻率，上下行鏈路的傳播特性相同，利于使用智能天線等新技術(shù)。不需要成對(duì)的頻譜， 可以使用任何零碎的頻段，頻譜使用靈活。l 支持不對(duì)稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：根據(jù)上下行業(yè)務(wù)量來靈活調(diào)整上下行時(shí)隙個(gè)數(shù)，對(duì)上行與下行進(jìn)行無線資源的自適應(yīng)分配是頻譜利用率優(yōu)化的關(guān)鍵。l 無線干擾減至最少：無線干擾的最小化設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)最高頻譜利用率的又一關(guān)鍵點(diǎn)。4 TD-SCDMA碼特性介紹TD-SCDMA系統(tǒng)中主要使用的碼有擴(kuò)頻碼、導(dǎo)頻碼、擾碼、midamble碼，每種碼在實(shí)際的通信過程中有不同的作用，在詳細(xì)介紹每種碼之前，需要簡(jiǎn)單了解一下TD-SCDMA物理信道的結(jié)構(gòu)。TDD模式下的物理信道是一個(gè)突發(fā)，在分配到的無線幀中的特定時(shí)隙發(fā)射。一個(gè)突發(fā)由數(shù)據(jù)部分、midamble部分和一個(gè)保護(hù)時(shí)隙組成。一個(gè)突發(fā)的持續(xù)時(shí)間就是一個(gè)時(shí)隙。一個(gè)發(fā)射機(jī)可以同時(shí)發(fā)射幾個(gè)突發(fā)，在這種情況下，幾個(gè)突發(fā)的數(shù)據(jù)部分必須使用不同OVSF信道碼，但應(yīng)使用相同的擾碼，midamble碼部分必須使用同一個(gè)基本midamble碼相同的偏移。圖4.1突發(fā)的構(gòu)成4.1 擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻碼又被稱為信道碼，是用來對(duì)數(shù)據(jù)按照不同的擴(kuò)頻因子進(jìn)行擴(kuò)頻的，為了保證在同一時(shí)隙上不同擴(kuò)頻因子的擴(kuò)頻碼是正交的，要求擴(kuò)頻碼為正交碼（OVSF）。TD-SCDMA采用信道碼區(qū)分相同資源的不同信道，上行擴(kuò)頻因子可以取1，2，4，8或16，而下行可以取1或16。物理信道的數(shù)據(jù)速率取決于所用的OVSF碼所采用的擴(kuò)頻因子。作為擴(kuò)頻碼，OVSF具有如下特性：碼長(zhǎng)Qk是2的整數(shù)次冪，即Qk=2 n。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，n4，即最大擴(kuò)頻因子Qmax=16。相同或不同長(zhǎng)度的碼字之間互相正交，互相關(guān)值為0。基于這一特性，在TD-SCDMA系統(tǒng)中，允許同一時(shí)隙內(nèi)使用不同的擴(kuò)頻因子。在系統(tǒng)中一般直接用生成OVSF碼的碼樹來定義，如圖4.2所示：圖4.2 生成OVSF碼的碼樹圖中碼樹的每一級(jí)都定義了一個(gè)擴(kuò)頻因子Q。需要注意的是，并非碼樹中的每一個(gè)碼都能在同一個(gè)時(shí)隙中使用。限制的一般規(guī)律是：如果碼樹中某一級(jí)的某一條樹枝被使用，那么必須保證該樹枝左邊直到根節(jié)點(diǎn)的所有碼都沒被使用，并且該樹枝右邊所有子樹的碼也不能再被使用。為了降低多碼傳輸時(shí)的峰均值比，對(duì)于每一個(gè)信道化碼，都有一個(gè)相關(guān)的相位系數(shù)，下表4.1給出了不同k值對(duì)應(yīng)的。表4.1 不同k值對(duì)應(yīng)的4.2 midamble碼midamble碼是擴(kuò)頻突發(fā)的訓(xùn)練序列，它的作用很重要，它可以用來進(jìn)行信道估計(jì)、同步、識(shí)別基站，系統(tǒng)有128個(gè)長(zhǎng)度為128chips的基本midamble碼，分成32個(gè)碼組，每組4個(gè)，每個(gè)小區(qū)使用一個(gè)特定的基本midamble碼，不同用戶所采用的midamble碼由同一個(gè)基本的midamble碼經(jīng)循環(huán)移位后而產(chǎn)生的。4.3 擾碼規(guī)范中一共規(guī)定了128個(gè)擾碼，被分成32組，每組4個(gè)，擾碼碼組由基站使用的SYNC_DL序列確定，并且與midamble碼是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。在用戶的數(shù)據(jù)信息中，擴(kuò)頻可以區(qū)分同時(shí)發(fā)送的多個(gè)用戶的信息，而加擾的過程是在用戶的數(shù)據(jù)信息中添加小區(qū)的特征信息，這樣在下行中，當(dāng)用戶接收到來自多個(gè)小區(qū)的信號(hào)時(shí)，UE能夠識(shí)別出其中屬于自己的通信小區(qū)的信息；在上行中，基站能夠從眾多的信號(hào)中識(shí)別出實(shí)際和自己通信的用戶的信息。4.4 下行同步碼SYNC_DLTD-SCDMA中利用下行導(dǎo)頻中的PN碼以及長(zhǎng)度為16的擾碼區(qū)分不同基站，當(dāng)UE在進(jìn)行小區(qū)搜索的時(shí)候第一步就是利用DwPTS，從DwPTS中使用的SYNC_DL碼，UE可以得到為隨機(jī)接入而分配給UpPTS的8個(gè)SYNC_UL碼的碼集。整個(gè)系統(tǒng)有32組長(zhǎng)度為64chip的基本SYNC_DL碼，一個(gè)SYNC_DL唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)碼組。4.5 上行同步碼SYNC_ULTD-SCDMA中利用信道碼、midamble序列、上行導(dǎo)頻中的PN碼區(qū)分不同移動(dòng)終端，上行同步碼SYNC_UL長(zhǎng)度為128chip，整個(gè)系統(tǒng)有256個(gè)不同的基本SYNC_UL，分成32組，每組8個(gè)，碼組是由基站確定，因此8個(gè)SYNC_UL對(duì)基站和已下行同步的UE來說都是已知的；當(dāng)UE要建立上行同步時(shí)，將從8個(gè)已知的SYNC_UL中隨機(jī)選擇1個(gè)，并根據(jù)估計(jì)的定時(shí)和功率值在UpPTS中發(fā)射，系統(tǒng)支持同時(shí)8個(gè)用戶的接入請(qǐng)求。4.6 碼組的定義TD-SCDMA系統(tǒng)中有關(guān)碼的分配是基于32個(gè)碼組進(jìn)行的，以上介紹的各個(gè)碼之間的關(guān)系就體現(xiàn)在這32組碼中，對(duì)應(yīng)關(guān)系如表4.2所示。表4.2.碼組的定義碼組編號(hào)TD-SCDMA碼字SYNC_DL IDSYNC_UL ID (coding criteria)Scrambling CodeID (coding criteria)Basic Midamble CodeID (coding criteria)1007(000111)0011223321815(000111)445566773231248255(000111)124124125125126126127127根據(jù)對(duì)各種碼功能的介紹可以發(fā)現(xiàn)，在以上所列出的碼中與規(guī)劃有關(guān)的碼主要包括：32個(gè)下行導(dǎo)頻碼、256個(gè)上行導(dǎo)頻碼、128個(gè)擾碼和128個(gè)midamble碼，這些碼被分為32個(gè)碼組，每個(gè)碼組中包括1個(gè)下行導(dǎo)頻碼、8個(gè)上行導(dǎo)頻碼、4個(gè)擾碼和4個(gè)midamble碼，擾碼與midamble碼是一一對(duì)應(yīng)的，根據(jù)規(guī)范的規(guī)定，規(guī)劃時(shí)是以碼組為單位進(jìn)行的，每個(gè)小區(qū)需要配置一個(gè)碼組，包括其中的1個(gè)下行導(dǎo)頻碼、8個(gè)上行導(dǎo)頻碼、1個(gè)擾碼和1個(gè)midamble碼?；九c用戶之間的聯(lián)系將依靠這些碼來完成，雖然利用了碼分多址的技術(shù)，頻率的復(fù)用系數(shù)可以達(dá)到1，由于碼的非完全正交性，碼與碼之間仍然存在一定的干擾，所以在規(guī)劃時(shí)要盡量避免使用相同碼字的基站距離過近，也就是說每個(gè)基站在碼復(fù)用的過程中需要盡量避免由于不同用戶使用相同碼字而產(chǎn)生影響通信質(zhì)量的干擾。5 頻率規(guī)劃與碼規(guī)劃的重要性頻率規(guī)劃是指在建網(wǎng)過程中根據(jù)某地區(qū)的話務(wù)量分布而分配相應(yīng)的頻率資源以實(shí)現(xiàn)有效覆蓋和業(yè)務(wù)量的承載。我們知道，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，各種信號(hào)是通過載波作為信息載體在終端和基站間進(jìn)行傳輸傳輸。對(duì)于某有用信號(hào)來說，其他系統(tǒng)、其他載頻、其他用戶的信號(hào)都是干擾信息，尤其是相同頻率、相同碼道的信號(hào)干擾更強(qiáng)。例如在GSM網(wǎng)絡(luò)中，同頻干擾屏蔽了低電平的載波信號(hào)，造成了話音質(zhì)量的下降；而在CDMA網(wǎng)絡(luò)中，干擾耗盡了網(wǎng)絡(luò)容量，使得噪聲電平增加。這兩種情況導(dǎo)致的最終結(jié)果都是網(wǎng)絡(luò)性能下降，從而使用戶滿意度降低。在GSM網(wǎng)絡(luò)中，干擾影響的大小通常用載波信號(hào)（C）與同頻干擾水平（I）的比值來表示，也稱為C/I比值，GSM網(wǎng)絡(luò)可接受話音質(zhì)量的最小C/I值為910分貝，而在TD-SCDMA系統(tǒng)中反應(yīng)信號(hào)質(zhì)量的則是Eb/No，不同業(yè)務(wù)的Eb/No要求不同，例如針對(duì)ARM12.2k語(yǔ)音業(yè)務(wù)，Eb/No的取值為8.9；16k PS域業(yè)務(wù)，其Eb/No的取值大約為7.3；而下行384K業(yè)務(wù)，Eb/No的取值為16.1，當(dāng)干擾水平降低時(shí)，Eb/No的值便增高，話音質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)容量因此得到改善。對(duì)于TD-SCDMA系統(tǒng)來說，由于采用了智能天線等技術(shù)，通過波束賦形盡量避免了其他用戶對(duì)當(dāng)前用戶的干擾，但是由于時(shí)延擴(kuò)展、信號(hào)延遲等問題的存在，在TD-SCDMA系統(tǒng)中仍存在一定的同鄰頻、同鄰碼字的干擾。其中兩個(gè)同頻、同碼字扇區(qū)相對(duì)時(shí)，扇區(qū)間干擾最大，存在基站與基站、基站與移動(dòng)臺(tái)、移動(dòng)臺(tái)與移動(dòng)臺(tái)之間的干擾。當(dāng)兩個(gè)同頻、同碼字扇區(qū)同向時(shí)，扇區(qū)間干擾介于上述兩種情況之間，存在基站與移動(dòng)臺(tái)、移動(dòng)臺(tái)與移動(dòng)臺(tái)之間的干擾。為了提高系統(tǒng)的性能，可以對(duì)頻率和碼進(jìn)行一定的規(guī)劃，盡量減小上述干擾的存在。TD-SCDMA系統(tǒng)采用了TDD和CDMA技術(shù)，而且了使用了包括智能天線、聯(lián)合檢測(cè)等多種關(guān)鍵技術(shù)，其固有的特點(diǎn)決定了其頻率規(guī)劃與碼規(guī)劃具有一定的特殊性，這包括碼組的分配方法和由于應(yīng)用了N頻點(diǎn)策略而帶來的主載頻和輔載頻的規(guī)劃。6 常用頻率規(guī)劃方法本節(jié)介紹GSM系統(tǒng)中所采用的通用頻率規(guī)劃方法，這些方法可以進(jìn)一步應(yīng)用在TD-SCDMA系統(tǒng)的頻率規(guī)劃和碼規(guī)劃中。在GSM網(wǎng)絡(luò)中可以使用的頻率規(guī)劃的方法千變?nèi)f化，例如僅僅頻率的復(fù)用方式就有分組復(fù)用（包括：1*3，3*3，4*3，5*3，7*1，7*3的分組復(fù)用方式）、動(dòng)態(tài)復(fù)用、多重頻率復(fù)用（MRP）、智能多層頻率復(fù)用等等，各種復(fù)用方式都有其優(yōu)點(diǎn)和局限性，根據(jù)不同地區(qū)的基站布局可以選用不同的頻率規(guī)劃或優(yōu)化的方法。在實(shí)際工程中進(jìn)行頻率規(guī)劃的時(shí)候需要考慮以下幾個(gè)方面的問題：l 頻率參數(shù)的設(shè)置：是否將控制信道與業(yè)務(wù)信道在不同的頻率范圍內(nèi)分別進(jìn)行分配？控制信道是發(fā)送一些重要的控制信息和小區(qū)參數(shù)信息的，所以對(duì)控制信道的規(guī)劃要求也比較高，在規(guī)劃時(shí)應(yīng)優(yōu)先滿足控制信道的同鄰頻干擾盡量小。一般情況下為了盡量避免控制信道和業(yè)務(wù)信道間的干擾，降低頻率配置時(shí)的難度，控制信道的頻率范圍與業(yè)務(wù)信道的頻率范圍是相互獨(dú)立的。根據(jù)這樣的原則需要給控制信道分配一段單獨(dú)的頻段，這個(gè)頻段可以是連續(xù)的也可以是離散的。l 信道的復(fù)用方式：信道的規(guī)劃可以使用分組復(fù)用方式或不分組的動(dòng)態(tài)復(fù)用方式，根據(jù)控制信道和業(yè)務(wù)信道的要求不同，通?？梢圆捎孟嗤蛘卟煌姆纸M復(fù)用方式。在不同的分組復(fù)用方式中常采用4*3的復(fù)用方式，表3所示為4*3頻率復(fù)用方式時(shí)的分組情況：頻率范圍11-22，共12個(gè)頻點(diǎn)，分為A1、A2D3十二組，每組三個(gè)載頻。表6.1 控制信道分組方式（4*3）A1B1C1D1A2B2C2D2A3B3C3D3111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546在進(jìn)行頻率配置的時(shí)候，每個(gè)小區(qū)分配一個(gè)頻率組，同一基站分配字母相同的組，如果同一頻率組的復(fù)用距離合適可以有效地避免基站間的同鄰頻干擾。動(dòng)態(tài)的頻率復(fù)用方式是指將所有可用頻點(diǎn)作為一個(gè)頻率組，在進(jìn)行頻率配置的時(shí)候根據(jù)同鄰頻干擾的大小從所有可用頻點(diǎn)中選擇出造成干擾最小的頻點(diǎn)作為當(dāng)前小區(qū)的頻點(diǎn)配置，這種頻率復(fù)用方式頻率復(fù)用系數(shù)較高，適用于站型較大，站距較小的蜂窩分布。MRP也是一種頻率復(fù)用系數(shù)較高的頻率復(fù)用方式，它的主要分配原則是根據(jù)基站站型對(duì)可用頻率進(jìn)行分組，每一組對(duì)應(yīng)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的一層，進(jìn)行頻率配置的時(shí)候逐層對(duì)小區(qū)進(jìn)行頻率分配，不同的層可以采用不同的頻率分配方式，每組中選出一個(gè)最合適的頻點(diǎn)作為當(dāng)前小區(qū)相應(yīng)層的配置頻點(diǎn)，即一層一層地對(duì)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行頻點(diǎn)的規(guī)劃，以求造成的干擾最小，這種方法有效地將同一小區(qū)不同層的配置頻點(diǎn)隔離，頻率利用率較高，是一種較常采用的頻率規(guī)劃方法。智能多層頻率復(fù)用是指在同樣一個(gè)規(guī)劃區(qū)內(nèi)，不同的基站小區(qū)使用不同的頻率復(fù)用方式，實(shí)現(xiàn)分區(qū)分層的頻率規(guī)劃，這種頻率復(fù)用方式頻率的復(fù)用率高，但是配置時(shí)難度比較大，它需要綜合前面介紹的所有頻率復(fù)用方式，如何將各種頻率復(fù)用方式很好地結(jié)合起來需要一定的頻率分配經(jīng)驗(yàn)?？偨Y(jié)各種頻率復(fù)用方式可以發(fā)現(xiàn)：每種頻率復(fù)用方式都有其優(yōu)點(diǎn)與不足之處，針對(duì)不同的基站布局以及不同的頻率資源，各種頻率復(fù)用方式產(chǎn)生的結(jié)果是不同的，在進(jìn)行一個(gè)地區(qū)的頻率規(guī)劃的時(shí)候應(yīng)該用多種方式進(jìn)行規(guī)劃并對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較，選出一種最好的作為規(guī)劃結(jié)果。l 確定各基站小區(qū)的規(guī)劃優(yōu)先級(jí)和可用頻點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)：小區(qū)的規(guī)劃優(yōu)先級(jí)越高，該小區(qū)的規(guī)劃順序就越提前；頻點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)越高就說明該頻點(diǎn)分配在某小區(qū)可能產(chǎn)生的干擾越小。小區(qū)的規(guī)劃順序理論上是不影響頻率配置結(jié)果的，但是卻會(huì)影響達(dá)到最佳結(jié)果的時(shí)間。一般來說，在不進(jìn)行頻率優(yōu)化的情況下按小區(qū)規(guī)劃優(yōu)先級(jí)規(guī)劃比不按小區(qū)優(yōu)先級(jí)規(guī)劃規(guī)劃的結(jié)果要好許多。通常一個(gè)小區(qū)的規(guī)劃順序主要是由該小區(qū)鄰區(qū)的多少及承載話務(wù)量來決定的，也可以人為的根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)要求進(jìn)行一些設(shè)置。各個(gè)頻點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)的確定是隨當(dāng)前小區(qū)和相鄰小區(qū)的頻率配置而變化的，可選頻點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)根據(jù)當(dāng)前小區(qū)所屬基站的頻率配置、不同基站相鄰小區(qū)的頻率設(shè)置以及頻率間隔要求等因素來確定。7 TD-SCDMA系統(tǒng)頻率規(guī)劃與碼規(guī)劃方法7.1 碼規(guī)劃方法TD-SCDMA的網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行下行導(dǎo)頻碼和擾碼的規(guī)劃。在碼規(guī)劃中，首先要確定每個(gè)邏輯小區(qū)下行導(dǎo)頻碼在32個(gè)可選碼組中的對(duì)應(yīng)的序號(hào)，然后根據(jù)所處的序列位置在對(duì)應(yīng)的4個(gè)擾碼中為小區(qū)選擇一個(gè)擾碼。在所有小區(qū)的擾碼確定之后，還需要對(duì)公共信道特別是TS0公共信道所使用的OVSF碼進(jìn)行約定。正如2G系統(tǒng)頻率規(guī)劃方法多種多樣，類似的TD-SCDMA系統(tǒng)的碼規(guī)劃方法也有很多中，本文只針對(duì)其中的幾種方法進(jìn)行描述，用以說明TD-SCDMA碼規(guī)劃的方法和過程。7.1.1 互斥性碼規(guī)劃TD-SCDMA系統(tǒng)在小區(qū)內(nèi)區(qū)分不同的用戶依靠的是OVSF碼，其中在下行方向僅使用擴(kuò)頻因子SF=16的OVSF碼，在上行方向則可以使用可變擴(kuò)頻因子，SF可以是1,2,4,8,16等。而區(qū)分不同的小區(qū)則依靠的是長(zhǎng)度為16個(gè)Chips的擾碼，擾碼的數(shù)量是128個(gè)，在標(biāo)準(zhǔn)中給出了每個(gè)擾碼具體的定義并按順序分為32個(gè)分組與32個(gè)下行導(dǎo)頻碼一一對(duì)應(yīng)。在同頻組網(wǎng)的條件下，區(qū)分不同小區(qū)間不同用戶的數(shù)據(jù)就等效于使用OVSF碼與擾碼按位相乘之后得到的復(fù)合碼。由于TD-SCDMA的擾碼長(zhǎng)度比較短，并且系統(tǒng)的擴(kuò)頻因子比較小，不同小區(qū)間的復(fù)合碼就存在重合的情況，特別是在上行采用較低擴(kuò)頻因子的情況下，一個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)的chip數(shù)將低于16，擾碼僅有部分片斷起作用，小區(qū)間出現(xiàn)復(fù)合碼重合的概率將會(huì)更大。這樣，當(dāng)分別屬于兩個(gè)不同的相鄰小區(qū)的UE如果恰巧所分配的OVSF信道碼與擾碼相乘而得到的復(fù)合碼重合，并且這兩個(gè)UE彼此間的距離比較近時(shí)，就可能會(huì)出現(xiàn)在彼此的基站或UE處不能區(qū)分兩路數(shù)據(jù)的情況，這就體現(xiàn)出相鄰小區(qū)之間出現(xiàn)較大的同頻干擾，當(dāng)此干擾大到影響基帶物理層的解調(diào)性能時(shí)，會(huì)造成鏈路性能的惡化因而影響系統(tǒng)的容量。互斥性碼規(guī)劃就是針對(duì)復(fù)合碼出現(xiàn)的規(guī)律（7.1.1.1節(jié)中介紹），考慮擾碼的12個(gè)分組，來進(jìn)行擾碼的分配。7.1.1.1 擾碼分組的約束目前的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了復(fù)合碼出現(xiàn)重碼的規(guī)律。如表7.1所示，128個(gè)擾碼可以被分為12組，每組包括的擾碼數(shù)量各不相同。同一組內(nèi)，任意兩個(gè)擾碼之間均可能出現(xiàn)復(fù)合碼重合的情況，而不同組之間的任意兩個(gè)擾碼之間則不會(huì)出現(xiàn)復(fù)合碼重合的情況。另外，同一分組內(nèi)任意兩個(gè)擾碼之間出現(xiàn)復(fù)合碼重合的情況也有所不同，當(dāng)OVSF碼取SF=16時(shí)，每個(gè)OVSF碼與擾碼相乘得到的復(fù)合碼都一定會(huì)有且僅有一個(gè)OVSF碼與另一個(gè)擾碼相乘得到的復(fù)合碼出現(xiàn)重合，根據(jù)擾碼的不同，這種對(duì)應(yīng)關(guān)系是不同的且沒有規(guī)律可言。當(dāng)OVSF碼取SF=8時(shí)，出現(xiàn)復(fù)合碼重合的概率將更大，體現(xiàn)為表1的表格會(huì)進(jìn)一步合并為7個(gè)分組，每個(gè)分組內(nèi)任兩個(gè)擾碼的復(fù)合碼會(huì)出現(xiàn)復(fù)合碼重合的現(xiàn)象，而分組之間的擾碼則不會(huì)出現(xiàn)復(fù)合碼重合的情況。這7個(gè)分組的具體情況是：A組和C組合并，B、F和I組合并，G組和L組合并，H組和K組合并，外加獨(dú)立的D組、E組和J組。但在OVSF碼取SF=8時(shí)，仍然是原來12個(gè)分組內(nèi)各自復(fù)合碼重合的情況最為嚴(yán)重，因?yàn)檫@時(shí)基帶數(shù)據(jù)符號(hào)占用8個(gè)chip，16chip的擾碼與OVSF碼按位相乘，這兩個(gè)符號(hào)上復(fù)合碼重合是出現(xiàn)在相同的OVSF碼上的。表7.1 TD-SCDMA擾碼分組分組12345678910111213141516A152627293034404243495355578590B2681116214147485062657683119127C34712131823243536373946516687D9101415192025283338456871105117118E17223132446079869395100106108110125126F5259103128-G548192101121-H5661728488113116-I587882899798102-J63697077109123-K646773809496107111114124-L74759199104112115120122-嚴(yán)格來講，擾碼的規(guī)劃還應(yīng)該考慮更小的擴(kuò)頻因子以及不同擴(kuò)頻因子間出現(xiàn)符合碼重合的情況，但限于目前的研究結(jié)果，且考慮到對(duì)實(shí)際規(guī)劃性能和規(guī)劃軟件中計(jì)算量代價(jià)之間的性價(jià)比，我們暫時(shí)只考慮擴(kuò)頻因子為SF=16對(duì)擾碼規(guī)劃的約束。因此，碼規(guī)劃中應(yīng)當(dāng)盡量避免在相鄰小區(qū)中分配表4.2同一分組中的擾碼以減少出現(xiàn)復(fù)合碼重合的概率。這一表格就是擾碼分組對(duì)碼規(guī)劃的約束條件。7.1.1.2 多徑及時(shí)延對(duì)碼規(guī)劃的影響仿真研究和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試均已證明，在多徑及時(shí)延環(huán)境下，不同擾碼造成的小區(qū)間同頻干擾表現(xiàn)出平均化的趨勢(shì)。即復(fù)合碼重合的情況僅在理想的完全同步的情況下存在，而一旦出現(xiàn)不同步的情況，如即使只有1個(gè)chip的延時(shí)，復(fù)合碼重合的情況就會(huì)迅速消失。因此，在多徑信道條件下，由于不同的徑具有不同的延時(shí)，一味追求碼規(guī)劃避免復(fù)合碼重合已經(jīng)失去了意義。但為了使實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)中分別屬于相鄰小區(qū)的兩個(gè)UE出現(xiàn)單徑復(fù)合碼重合的概率盡可能小，則仍然有必要在碼規(guī)劃中考慮表7.1的約束。7.1.1.3 碼規(guī)劃軟件的需求作為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件中的一部分，碼規(guī)劃功能與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件的其它功能模塊有一定的聯(lián)系。從實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃流程上看，在碼規(guī)劃之前應(yīng)完成基站的站址規(guī)劃、容量與覆蓋預(yù)測(cè)，因此，碼規(guī)劃功能需要用到基站的坐標(biāo)位置、不同小區(qū)的覆蓋預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)參數(shù)。在碼規(guī)劃之后，還需要進(jìn)行干擾的分析，并根據(jù)干擾分析的結(jié)果確定碼規(guī)劃是否合適，必要時(shí)需要對(duì)局部地區(qū)重新進(jìn)行規(guī)劃，如果反復(fù)優(yōu)化仍然得不到滿意的結(jié)果，則很可能采取其它措施如考慮采用異頻組網(wǎng)等。從上述的規(guī)劃流程中可以總結(jié)出，碼規(guī)劃軟件應(yīng)該能夠支持全網(wǎng)的碼組規(guī)劃和局部地區(qū)的碼組分配優(yōu)化。全網(wǎng)的碼組規(guī)劃強(qiáng)調(diào)迅速地進(jìn)行碼字的分配，并進(jìn)行后續(xù)的干擾分析，這就要求在碼規(guī)劃時(shí)采用快速的算法。局部的碼組分配優(yōu)化功能應(yīng)要求規(guī)劃軟件能通過規(guī)劃區(qū)域的選擇確定需重新分配的碼組，并通過手工選擇進(jìn)行增加和刪減。局部的碼組分配優(yōu)化中可以進(jìn)一步引入一些優(yōu)化方法，如遺傳算法等，以保證碼組的分配使網(wǎng)絡(luò)獲得盡可能高的系統(tǒng)綜合性能，這在算法設(shè)計(jì)時(shí)，主要需要考慮如何來評(píng)價(jià)和量化系統(tǒng)性能，并映射為具體所采用搜索算法的代價(jià)函數(shù)。此外，還應(yīng)當(dāng)支持對(duì)特定的小區(qū)進(jìn)行碼組的人工設(shè)定，并在軟件自動(dòng)分配過程中保持不動(dòng)。由于小區(qū)碼組的分配順序也可能對(duì)分配結(jié)果的性能產(chǎn)生影響，因此，在確定各小區(qū)分配順序時(shí)，碼規(guī)劃軟件中應(yīng)當(dāng)支持至少默認(rèn)的平等權(quán)重確定分配順序和可通過設(shè)定優(yōu)先級(jí)高低來影響分配順序等方式。7.1.1.4 碼規(guī)劃步驟考慮到表7.1對(duì)擾碼分配的約束，我們?cè)诖a規(guī)劃的軟件設(shè)計(jì)中就不能采用常規(guī)的先分配下行導(dǎo)頻碼后選擇擾碼的步驟，而必須先考慮表7.1擾碼組的分配，使相鄰小區(qū)盡可能不出現(xiàn)采用同一擾碼組內(nèi)的不同擾碼的情況，然后再分別按順序確定下行導(dǎo)頻碼和擾碼。流程如圖7.1所示。圖7.1TD-SCDMA碼分配的流程為了實(shí)現(xiàn)這一目的，除了表7.1的分組關(guān)系外，在碼規(guī)劃軟件中還需要考慮以下表格的映射關(guān)系。表7.2表示在為鄰小區(qū)分配碼組時(shí)，應(yīng)優(yōu)先按SF=8對(duì)應(yīng)的7個(gè)分組進(jìn)行區(qū)分，然后或者是7個(gè)分組不夠時(shí)，按表7.2的對(duì)應(yīng)關(guān)系映射到12個(gè)分組上。表7.2 擴(kuò)頻因子SF=8和16時(shí)，擾碼分組的對(duì)應(yīng)關(guān)系SF分組816ACBFIDEGLHKJ表7.3表示在某一小區(qū)的分組確定后，在確定鄰小區(qū)的分組時(shí)，可以按照2種優(yōu)先級(jí)選擇，一般情況下先選擇背景為白色的分組，但也可以在特殊情況下，由手動(dòng)設(shè)置改為優(yōu)先選擇以紅色為背景的分組。如果考慮到SF=8時(shí)，盡可能避免復(fù)合碼重合的情況在相鄰小區(qū)中出現(xiàn)，則在分配12個(gè)擾碼組時(shí)，其次序應(yīng)按F,G,J,H, D,E,A, I,L,K, B,C的順序選擇。（目前表7.2和表7.3在軟件中沒有實(shí)現(xiàn)，可以考慮在下一步的開發(fā)中實(shí)現(xiàn)）。表7.3 鄰小區(qū)碼組選擇優(yōu)先權(quán)本小區(qū)分組鄰小區(qū)可選擇的碼組ABCDEFGHIJKLBACDEFGHIJKLCABDEFGHIJKLDABCEFGHIJKLEABCDFGHIJKLFABCDEGHIJKLGABCDEFHIJKLHABCDEFGIJKLIABCDEFGHJKLJABCDEFGHIKLKABCDEFGHIJLLABCDEFGHIJK表7.4表示擾碼組成員與下行導(dǎo)頻碼序號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，是擾碼組確定之后進(jìn)一步確定小區(qū)下行導(dǎo)頻碼的依據(jù)，在實(shí)施中這個(gè)表格意味著，在擾碼組確定后，小區(qū)的下行導(dǎo)頻碼就只能在相應(yīng)行中右邊給出的各個(gè)下行導(dǎo)頻碼ID號(hào)中選擇。表7.4擾碼組成員與下行導(dǎo)頻碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系擾碼組下行導(dǎo)頻碼A1 2 7 8 9 11 13 14 15 22 23B1 2 3 4 6 11 12 13 16 17 19 21 30 32C1 2 3 4 5 6 9 10 12 13 17 22D3 4 5 7 9 10 12 17 18 27 30E5 6 8 11 15 20 22 24 25 27 28 32 F13 15 26 32G14 21 23 26 31H14 16 18 21 22 29I15 20 21 23 25 26J16 18 20 28 31K16 17 19 20 24 27 28 29 31L19 23 25 26 28 29 30 31表7.5是下行導(dǎo)頻碼與擾碼組的對(duì)應(yīng)關(guān)系。用于在下行導(dǎo)頻碼分配之后，確定每個(gè)小區(qū)所采用的擾碼的序號(hào)。由于擾碼組和下行導(dǎo)頻碼都已經(jīng)確定，可以很方便地通過表7.5查找出擾碼的序號(hào)，當(dāng)可有兩個(gè)擾碼滿足要求時(shí)，可以任選其一。這樣，擾碼的ID可由下式計(jì)算：擾碼ID =（下行導(dǎo)頻碼ID1）4由表7.5得到的序號(hào)表7.5 擾碼組與下行導(dǎo)頻碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系 序號(hào)下行導(dǎo)頻碼12341ABCC2ABCB3DDBC4CDDB5ECDD6BECC7DAAD8AAEE9DACC10CDCA11BAAE12DCBB13ABCF14AGAH15AIFE16HBJK17BCKD18JJDH19KLLB20JIEK21GIBH22AECH23IALG24EKEK25IILE26GIFL27DEKE28JEKL29HKLH30DDBL31GLJK32EEBF7.1.1.5 小區(qū)碼規(guī)劃順序排序小區(qū)碼規(guī)劃問題在數(shù)學(xué)上是一個(gè)NP完備問題，最優(yōu)解的得到需要大量的查找計(jì)算時(shí)間。在實(shí)際中常常采用啟發(fā)式的優(yōu)化算法或者是更為簡(jiǎn)單的搜索算法。這時(shí)小區(qū)的碼規(guī)劃順序就對(duì)得到最優(yōu)解或接近最優(yōu)解的概率有一定的影響。反映在實(shí)際當(dāng)中，小區(qū)密度較高的地區(qū)具有較高的規(guī)劃難度，并常常是規(guī)劃失敗的主要原因，這時(shí)應(yīng)當(dāng)使高密度地區(qū)的小區(qū)具有較高的優(yōu)先級(jí)，在規(guī)劃時(shí)優(yōu)先考慮。可能采取的排序方法是計(jì)算每個(gè)基站間的距離，以一定范圍內(nèi)所有其它基站距某一基站的距離之和作為規(guī)劃的難度因子，難度因子小的小區(qū)在規(guī)劃時(shí)具有較高的優(yōu)先級(jí)。下面給出一種碼規(guī)劃順序的排序算法。在該流程的處理中，如果得到的鄰小區(qū)數(shù)量n小于6，則取n=6計(jì)算，排序時(shí)僅對(duì)鄰小區(qū)數(shù)量大于等于n的小區(qū)進(jìn)行排序，而鄰小區(qū)數(shù)量小于6的小區(qū)則放在最后。在物理意義上，若某個(gè)小區(qū)的鄰小區(qū)數(shù)量太少，則說明該小區(qū)是地圖上的邊角小區(qū)，一般在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)對(duì)邊沿地區(qū)的小區(qū)不太關(guān)心，而且碼規(guī)劃受到的約束也比較少，容易規(guī)劃。但如果在排序中統(tǒng)計(jì)每個(gè)小區(qū)主要鄰小區(qū)距離時(shí)，所選取的數(shù)量太小則可能影響規(guī)劃中心區(qū)小區(qū)排序的有效性。增加這一限制主要為了在碼規(guī)劃對(duì)地圖上所有小區(qū)都進(jìn)行規(guī)劃時(shí)彌補(bǔ)上述。一般在碼規(guī)劃時(shí)，可以通過在地圖上繪制多邊形，從而僅規(guī)劃多邊形區(qū)域內(nèi)選中的小區(qū)，則不會(huì)出現(xiàn)n取值太小而影響小區(qū)排序的有效性。規(guī)劃軟件還應(yīng)考慮支持通過人工設(shè)置調(diào)高某一小區(qū)的碼規(guī)劃優(yōu)先級(jí)，例如優(yōu)先規(guī)劃或最后規(guī)劃。另外，軟件還應(yīng)支持手工直接設(shè)置碼規(guī)劃的順序。7.1.1.6 全向同頻小區(qū)組網(wǎng)時(shí)的碼規(guī)劃簡(jiǎn)單搜索算法圖7.2是針對(duì)全向同頻小區(qū)組網(wǎng)時(shí)確定擾碼組的算法流程。該算法的前提是要求得到每個(gè)小區(qū)的鄰小區(qū)列表，并假設(shè)每個(gè)小區(qū)的鄰小區(qū)按覆蓋重疊面積大小進(jìn)行排序，這樣，12個(gè)基擾碼組理論上可以區(qū)分一個(gè)待考察小區(qū)和周圍11個(gè)鄰小區(qū)所采用的擾碼并使它們之間不會(huì)出現(xiàn)復(fù)合碼重合的情況，如果一個(gè)小區(qū)的鄰小區(qū)數(shù)目多于11個(gè)，則多于第11個(gè)的鄰小區(qū)就只能采用相同的基擾碼組了。具體步驟說明如下：l 首先按小區(qū)碼規(guī)劃優(yōu)先級(jí)順序選擇一個(gè)待分配基擾碼的小區(qū)；l 然后檢查該小區(qū)的主要相鄰小區(qū)（默認(rèn)是7，最大是11，可通過手工設(shè)置更改）都已經(jīng)分配了哪些基擾碼，鄰小區(qū)已經(jīng)分配了的基擾碼，則在本小區(qū)中就不可再使用了，這樣，可以得到本小區(qū)可以分配的基擾碼；l 在小區(qū)可分配的基擾碼先假設(shè)選擇一個(gè)（可按一定的順序選擇，如表7.3），然后依次檢查每個(gè)鄰小區(qū)的相鄰小區(qū)，該擾碼是否已被分配，如果所有的鄰小區(qū)都檢查后確認(rèn)該擾碼沒有被分配，則該基擾碼可以分配給這個(gè)小區(qū)；通過2和3兩步，就可以保證所分配的基擾碼在一個(gè)小區(qū)的相鄰兩層小區(qū)中不重復(fù)出現(xiàn)。l 對(duì)已分配基擾碼的小區(qū)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，然后進(jìn)行下一小區(qū)基擾碼的分配。圖7.3是下行導(dǎo)頻碼分配的算法流程。這一步的流程同確定基擾碼組的流程幾乎一致，區(qū)別是由于每個(gè)小區(qū)的基擾碼組已經(jīng)確定，則下行導(dǎo)頻碼只能在表7.4每個(gè)基擾碼組對(duì)應(yīng)的可選下行導(dǎo)頻碼中進(jìn)行選擇。而下行導(dǎo)頻碼一共有32個(gè)，也即可以最多區(qū)分32 個(gè)相鄰小區(qū)，因此這時(shí)可以采用較大的復(fù)用方式，如19小區(qū)的復(fù)用方式，以盡量減小導(dǎo)頻污染。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以考慮選擇通過覆蓋預(yù)測(cè)得到的相鄰小區(qū)列表中的前18個(gè)鄰小區(qū)作為約束，也可以不固定鄰小區(qū)數(shù)目而采取基站之間的距離在某一門限內(nèi)的鄰小區(qū)作為考察對(duì)象，進(jìn)一步還考慮路徑損耗因子的影響。圖7.2基擾碼組分配的流程圖7.3 下行導(dǎo)頻碼分配的流程為解決圖7.2流程中出現(xiàn)有小區(qū)不能分配到合適的擾碼組的情況，這里采用圖7.4的處理流程作為總的處理流程，即針對(duì)不能分配到合適擾碼組的小區(qū)，程序中忽略該小區(qū)而繼續(xù)進(jìn)行其它小區(qū)的分配，待分配完成后再對(duì)未分配的小區(qū)進(jìn)行處理，這時(shí)只能通過默認(rèn)約束條件來檢查該小區(qū)的主要鄰小區(qū)都分配了哪些擾碼組，主要鄰小區(qū)的確定有兩個(gè)準(zhǔn)則：即復(fù)用距