TD-SCDMA 网络典型场景的优化研究.doc

TD-SCDMA网络典型场景的优化研究
陈虎陈金鹰
(成都理工大学信息科学与技术学院, 成都 610059)
摘要:针对TD-SCDMA无线网络覆盖随区域地形特征不同、用户移动场景不同等具有不同特性的具体问题,分析了移动用户在高速移动情况下多普勒效应所带来的不利影响,大型场馆和隧道特殊场景下的信号覆盖与切换及所受干扰问题。根据不同场景提出了相应的优化建议,以便为更科学、准确的完成TD-SCDMA网络优化、保证通信可靠提供参考。
关键字:TD-SCDMA 典型场景多普勒频移
一、引言
TD-SCDMA是国际电联公布的第三代移动通信技术中的四大标准之一,我国从2006年开始推进TD-SCDMA试验网络建设。网络优化在TD-SCDMA商业化进程中扮演着重要的作用,其既不同于固定通信系统,也不同于其它2G和3G系统,需要投入大量的人力和时间。TD-SCDMA在话务量、传播条件、用户移动性、业务等方面的变化会对网络中各个小区产生各自特有的运行特性,因此TD-SCDMA运营商为了确保各参数的最佳值,充分发挥网络的最大能力,需要对网络进行定期的、循环式的、渐进的动态优化。TD-SCDMA无线网络随着不同区域地形特征、用户特性等情况的不同,具有不同的特性。因此TD-SCDMA无线网络优化应当因地制宜,针对不同的场景采用不同的网络优化方案。完善的网络优化方案,可以提高网络的干扰水平,提高呼叫接通率,减少业务中断,改善网络性能,提高网络容量,优化全网切换成功率[1、2]。
二、高速移动场景下的网络优化
两个相对运动体之间有电波传输时,其传输频率随瞬时相对距离的缩短和增大而相应增高和降低的现象称为多普勒效应。在移动通信系统中,特别是高速移动场景下,这种效应更加明显。
多普勒效应所引起的附加频移称为多普勒频移,可用下式表示:
其中:是终端移动方向和信号传播方向的角度;是终端运动速度;是电磁波的传播速度;是TD-SCDMA的载波频率,为2010MHz~2025MHz;上式中,(f/c)v是系统多普勒频移的最大值fm,与入射角无关。
图1是高速移动用户经过基站时的示意图,其中时间t∈(-∞,+∞),角度α∈(0,π),d为高速移动用户运动方向与基站之间的最小距离。根据几何关系,有:
其径向速度为:
图1 高速移动用户经过基站示意图
因此最大多普勒频率偏移为:
最大多普勒频率偏移对时间的倒数即最大多普勒频率偏移的变化速度为:
因此可以得出以下结论:在用户移动过程中,多普勒频率偏移随着用户位置的变化而变化;最大多普勒频率偏移与用户终端(User Equipment,UE)运动速度成正比,且距离基站越远频率误差越大;当UE在小区边缘时,频率偏移最大;在经过基站时频移为0,但频移会产生一个由正向负的变化。终端锁定下行信号频率后发送上行信号,上行接收将带来2fd的频移[3]。
根据以上论证,结合高速移动场景的特点,可以从以下几个方面来减小多普勒频移对系统的不利影响:
a、根据3GPP TS Physical Layer Procedures (TDD)协议,TD-SCDMA系统支持的上行同步速率远远大于430km/h。因此,可以保证在高速移动状态下同步。
b、典型TD-SCDMA智能天线由6至8个天线单元组成,利用波的干涉原理可以产生