專(zhuān)利名稱(chēng)：Td－scdma系統(tǒng)中小區(qū)容量估算的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信技術(shù)，更確切地說(shuō)是涉及TD-SCDMA時(shí)分-同步碼分多址移動(dòng)通信系統(tǒng)中的一種小區(qū)容量估算方法。通過(guò)提出一種較為實(shí)用的容量估算方法，來(lái)估算TD-SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中小區(qū)所能承載的極點(diǎn)容量。
背景技術(shù)：
充分利用已有的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，盡量提高頻譜效率，向盡可能多的用戶(hù)提供高性能的接入服務(wù)，是移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商最為關(guān)心的問(wèn)題。
要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是做好無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，即在滿(mǎn)足覆蓋要求、容量要求和服務(wù)質(zhì)量要求的前提下經(jīng)濟(jì)地設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)好的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃既能獲得優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)性能，同時(shí)還不增加建設(shè)成本。
小區(qū)容量估算是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的一項(xiàng)重要內(nèi)容?，F(xiàn)有的小區(qū)容量估算方法一般是基于負(fù)載因子進(jìn)行的。
移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無(wú)線(xiàn)鏈路分為移動(dòng)臺(tái)發(fā)送、基站接收的上行鏈路和基站發(fā)送、移動(dòng)臺(tái)接收下行鏈路。對(duì)于小區(qū)容量的估算也相應(yīng)地分為上行鏈路極點(diǎn)容量的估算和下行鏈路極點(diǎn)容量的估算。
當(dāng)上行鏈路負(fù)載因子ηUL趨近于1時(shí)，相應(yīng)的噪聲惡化量趨近于無(wú)窮大，這時(shí)移動(dòng)通信系統(tǒng)在上行鏈路上達(dá)到它的極點(diǎn)容量；同理，當(dāng)下行鏈路負(fù)載因子ηDL趨近于1時(shí)，相應(yīng)的噪聲惡化量趨近于無(wú)窮大，這時(shí)系統(tǒng)在下行鏈路上達(dá)到它的極點(diǎn)容量(噪聲惡化量是指在存在干擾和噪聲的情況下，為了達(dá)到只有接收機(jī)內(nèi)部噪聲條件下同樣質(zhì)量所必須的接收電平，所需要的接收電平的增加量)。所以，可以分別通過(guò)對(duì)上、下行鏈路負(fù)載因子ηUL、ηDL的計(jì)算來(lái)估算上下行鏈路的極點(diǎn)容量。
TD-SCDMA采用了CDMA技術(shù)，在CDMA中，小區(qū)容量受覆蓋范圍和干擾的限制，用戶(hù)數(shù)越多，用戶(hù)間的干擾越大，但只有當(dāng)載干比不足以提供所要求的服務(wù)質(zhì)量時(shí)，系統(tǒng)才考慮拒絕用戶(hù)。此外，任何能夠消除或降低干擾的方法都會(huì)直接或間接地轉(zhuǎn)化為小區(qū)容量的提高，因此CDMA系統(tǒng)中的小區(qū)容量是一種“軟容量”。
TD-SCDMA由于采用時(shí)分雙工(TDD)模式，上下行鏈路靈活地分配時(shí)隙，并采用智能天線(xiàn)、聯(lián)合檢測(cè)等先進(jìn)的技術(shù)，與其它兩種3G標(biāo)準(zhǔn)(CDMA2000和WCDMA)相比較，在頻譜利用率和系統(tǒng)容量等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
以上所述的現(xiàn)有的分別通過(guò)對(duì)上、下行鏈路負(fù)載因子ηUL、ηDL的計(jì)算來(lái)估算上下行鏈路的極點(diǎn)容量的容量估算方法中，都沒(méi)有涉及智能天線(xiàn)、聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)和上下行鏈路靈活分配時(shí)隙對(duì)系統(tǒng)容量的影響問(wèn)題，也就是說(shuō)到目前為止，還沒(méi)有一種實(shí)用的方法能對(duì)在TD-SCDMA系統(tǒng)中，每個(gè)小區(qū)所能承載的極點(diǎn)容量進(jìn)行較為合理的估算的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種TD-SCDMA系統(tǒng)中小區(qū)容量估算的方法，該方法針對(duì)TD-SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)，在充分考慮智能天線(xiàn)、聯(lián)合檢測(cè)等先進(jìn)技術(shù)對(duì)有用信號(hào)的增強(qiáng)和對(duì)干擾信號(hào)的抑制的基礎(chǔ)上，利用TDD模式上下行時(shí)隙分配靈活的特點(diǎn)，估算系統(tǒng)中小區(qū)所能承載的極點(diǎn)容量。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是這樣的一種TD-SCDMA系統(tǒng)中小區(qū)容量估算的方法，用于估算小區(qū)極點(diǎn)容量，其特征在于包括A.估算智能天線(xiàn)技術(shù)對(duì)小區(qū)容量的影響，包括智能天線(xiàn)通過(guò)波束賦形等效放大了期望用戶(hù)信號(hào)功率和抑制期望用戶(hù)對(duì)其他用戶(hù)的干擾所帶來(lái)的對(duì)小區(qū)容量的增加；估算聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)對(duì)小區(qū)容量的影響，包括聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)通過(guò)減弱和消除小區(qū)內(nèi)干擾所帶來(lái)的對(duì)小區(qū)容量的增加；估算小區(qū)上下行時(shí)隙比例對(duì)小區(qū)容量的影響，包括使小區(qū)的上下行時(shí)隙比例與承載的業(yè)務(wù)相匹配所帶來(lái)的對(duì)小區(qū)容量的增加；
B.在考慮智能天線(xiàn)技術(shù)、聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)、上下行時(shí)隙比例與承載的業(yè)務(wù)相匹配技術(shù)對(duì)小區(qū)容量影響的基礎(chǔ)上，估算上行鏈路負(fù)載因子和下行鏈路負(fù)載因子；C.在估算的上行鏈路負(fù)載因子的基礎(chǔ)上估算上行鏈路極點(diǎn)容量，和在估算的下行鏈路負(fù)載因子的基礎(chǔ)上估算下行鏈路極點(diǎn)容量；D.根據(jù)估算的上行鏈路極點(diǎn)容量與下行鏈路極點(diǎn)容量估算小區(qū)極點(diǎn)容量。
所述步驟A中，所述的估算智能天線(xiàn)技術(shù)對(duì)小區(qū)容量的影響，是通過(guò)引入一賦形增益參數(shù)進(jìn)行的；在上行鏈路表現(xiàn)為在基站，接收到用戶(hù)j的等效功率增加為PjAjj，接收到用戶(hù)k對(duì)用戶(hù)j的等效干擾功率降低為PkAkkAkj；在下行鏈路表現(xiàn)為在終端UE，接收到用戶(hù)j的等效功率增加為PjAjj，接收到用戶(hù)k對(duì)用戶(hù)j的等效干擾功率降低為PkAkkAkj；其中Pj是未采用智能天線(xiàn)前用戶(hù)j的功率，Ajj為采用智能天線(xiàn)后為用戶(hù)j所帶來(lái)的等效的賦形增益，Pk是未采用智能天線(xiàn)前干擾用戶(hù)k的功率，Akk是采用智能天線(xiàn)后為用戶(hù)k所帶來(lái)的等效的賦形增益，Akj是采用智能天線(xiàn)后用戶(hù)k的波束賦形圖在用戶(hù)j方向上的增益。
所述步驟A中，所述的估算聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)對(duì)小區(qū)容量的影響，是通過(guò)引入上行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子βUL和下行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子βDL進(jìn)行的；在上行鏈路，表現(xiàn)為對(duì)用戶(hù)j的干擾功率降低為IULintra(1-βUL)，其中IULintra是未采用聯(lián)合檢測(cè)前的干擾功率；在下行鏈路，表現(xiàn)為對(duì)用戶(hù)j的干擾功率降低為IDLintra(1-βDL)，其中IDLintra是未采用聯(lián)合檢測(cè)前的干擾功率。
所述步驟A中，所述的估算小區(qū)上下行時(shí)隙比例對(duì)小區(qū)容量的影響，是通過(guò)引入小區(qū)外干擾和小區(qū)內(nèi)干擾的干擾比i進(jìn)行的，干擾比i低則小區(qū)容量大；小區(qū)外干擾包括基站對(duì)基站的干擾和不同小區(qū)間移動(dòng)臺(tái)對(duì)移動(dòng)臺(tái)的干擾，小區(qū)內(nèi)干擾包括小區(qū)內(nèi)基站對(duì)移動(dòng)臺(tái)的干擾、移動(dòng)臺(tái)對(duì)基站的干擾及移動(dòng)臺(tái)對(duì)移動(dòng)臺(tái)的干擾。
本發(fā)明的方法用于對(duì)TD-SCDMA系統(tǒng)的小區(qū)容量極限進(jìn)行估計(jì)，在估算智能天線(xiàn)對(duì)小區(qū)容量的影響、估算聯(lián)合檢測(cè)對(duì)小區(qū)容量的影響和估算上下行時(shí)隙比例對(duì)小區(qū)容量影響的基礎(chǔ)上，分別估算上行鏈路負(fù)載因子和估算下行鏈路負(fù)載因子，再在估計(jì)的上行鏈路負(fù)載因子和下行鏈路負(fù)載因子趨于1的基礎(chǔ)上對(duì)應(yīng)估算上行鏈路極點(diǎn)容量和估算下行鏈路極點(diǎn)容量，最后根據(jù)估算的上行鏈路極點(diǎn)容量與下行鏈路極點(diǎn)容量估算小區(qū)極點(diǎn)容量。在估算智能天線(xiàn)對(duì)小區(qū)容量的影響中所涉及到的賦形增益參數(shù)Apq、在估算聯(lián)合檢測(cè)對(duì)小區(qū)容量的影響中所涉及到的上行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子βUL及下行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子βDL、在估算上下行時(shí)隙比例對(duì)小區(qū)容量的影響中所涉及的小區(qū)外干擾和小區(qū)內(nèi)的干擾比i，均通過(guò)仿真測(cè)量獲得并可在具體使用中結(jié)合實(shí)際情況予以修正。
本發(fā)明方法充分考慮了TD-SCDMA系統(tǒng)所采用的先進(jìn)技術(shù)對(duì)小區(qū)容量的貢獻(xiàn)，因而所作出的對(duì)小區(qū)所能承載的極限容量的估計(jì)更為合理。


圖1是本發(fā)明在TD-SCDMA系統(tǒng)中估算小區(qū)容量的方法流程框圖；圖2是實(shí)施例上行鏈路極點(diǎn)容量與干擾比之間關(guān)系的曲線(xiàn)圖；圖3是實(shí)施例下行鏈路極點(diǎn)容量與干擾比之間關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明在充分考慮TD-SCDMA系統(tǒng)采用智能天線(xiàn)、聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)和靈活分配上下行時(shí)隙技術(shù)及該智能天線(xiàn)、聯(lián)合檢測(cè)、上下行時(shí)隙比例等對(duì)小區(qū)容量影響的基礎(chǔ)上進(jìn)行上下行鏈路極點(diǎn)容量的估算。小區(qū)容量估算包括估算智能天線(xiàn)對(duì)容量的影響；估算聯(lián)合檢測(cè)對(duì)容量的影響；估算上下行時(shí)隙比例對(duì)容量的影響；估算上行鏈路負(fù)載因子；估算下行鏈路負(fù)載因子；估算上行鏈路極點(diǎn)容量；估算下行鏈路極點(diǎn)容量；和估算小區(qū)的極點(diǎn)容量。下面結(jié)合實(shí)例分別進(jìn)行說(shuō)明。估算容量時(shí)假設(shè)以用戶(hù)j分析，為該用戶(hù)j提供服務(wù)的小區(qū)為M(基站)，該小區(qū)內(nèi)用戶(hù)j所處的時(shí)隙中有N個(gè)用戶(hù)。
參見(jiàn)圖1，是本發(fā)明在TD-SCDMA系統(tǒng)中估算小區(qū)容量的流程。
步驟11，估算智能天線(xiàn)對(duì)小區(qū)容量的影響，引入賦形增益參數(shù)Apq。智能天線(xiàn)的采用，對(duì)TD-SCDMA系統(tǒng)而言是至關(guān)重要的。智能天線(xiàn)的基本原理是在無(wú)線(xiàn)基站端使用天線(xiàn)陣和相干無(wú)線(xiàn)收發(fā)信機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的接收和發(fā)射，同時(shí)，通過(guò)基帶數(shù)字信號(hào)處理器，對(duì)各個(gè)天線(xiàn)鏈路上接收到的信號(hào)按一定算法進(jìn)行合并，實(shí)現(xiàn)上行波束賦形。由于TDD系統(tǒng)上下行鏈路工作在相同頻率，電波傳播特性是對(duì)稱(chēng)的，故可以將上行波束賦形的結(jié)果直接用于下行波束賦形，通過(guò)多波束形成使期望用戶(hù)接收到的信號(hào)功率最大，而使其他位置上的非期望用戶(hù)受到的干擾最小。
所以智能天線(xiàn)可在增強(qiáng)有用信號(hào)功率的同時(shí)，最大限度地抑制對(duì)其它用戶(hù)的干擾，是從提高有用信號(hào)和降低干擾兩個(gè)方面共同提高系統(tǒng)容量。
引入賦形增益參數(shù)Apq，定義為對(duì)第p個(gè)用戶(hù)進(jìn)行波束賦形的賦形圖在第q個(gè)用戶(hù)方向上的增益。賦形增益參數(shù)Apq，可通過(guò)對(duì)智能天線(xiàn)波束賦形的性能進(jìn)行仿真和測(cè)量來(lái)獲得經(jīng)驗(yàn)值，并在實(shí)際使用中，可結(jié)合實(shí)際情況予以修正(該參數(shù)的使用在估算負(fù)載因子與容量時(shí)會(huì)涉及到)。
在上行鏈路，對(duì)用戶(hù)j來(lái)說(shuō)，智能天線(xiàn)技術(shù)不僅依靠上行波束賦形放大了該用戶(hù)j的信號(hào)功率，而且依靠空間濾波技術(shù)削弱了多址干擾。設(shè)定采用智能天線(xiàn)接收前，基站處接收到的用戶(hù)j的功率為Pj，而在基站處接收到的其它用戶(hù)k(k＝1～N，且k≠j)對(duì)用戶(hù)j的干擾功率為Pk。則采用智能天線(xiàn)之后，基站處接收到的用戶(hù)j的功率為PjAjj，其中參數(shù)Ajj為采用智能天線(xiàn)后，為用戶(hù)j所帶來(lái)的等效的賦形增益(是前述參數(shù)Apq的一個(gè)實(shí)例)；而在基站處接收到的其它用戶(hù)對(duì)用戶(hù)j的干擾功率，以干擾用戶(hù)k為例，干擾用戶(hù)k對(duì)用戶(hù)j的干擾功率變?yōu)?降低為)PkAkkAkj(Akj是一個(gè)遠(yuǎn)小于1的數(shù))，其中參數(shù)Akk是采用智能天線(xiàn)為用戶(hù)k所帶來(lái)的等效的賦形增益，參數(shù)Akj是采用智能天線(xiàn)后用戶(hù)k的波束賦形圖在用戶(hù)j方向上的增益(也是前述參數(shù)Apq的一個(gè)實(shí)例)。
同時(shí)小區(qū)里的其他用戶(hù)k也通過(guò)智能天線(xiàn)的作用提高了等效發(fā)射功率，也就是說(shuō)用戶(hù)k采用智能天線(xiàn)前的發(fā)射功率為Pk，則在采用智能天線(xiàn)后的等效發(fā)射功率變?yōu)镻kAkk(k＝1-N)。
在下行鏈路，智能天線(xiàn)不僅通過(guò)波束賦形技術(shù)等效放大了當(dāng)前用戶(hù)j的信號(hào)功率，而且通過(guò)對(duì)其他用戶(hù)k(k＝1～N，且k≠j)的波束賦形削弱了這些用戶(hù)k對(duì)當(dāng)前用戶(hù)j的干擾，所以所起的作用與上行鏈路類(lèi)似。概括地說(shuō)，在終端UE處，接收到用戶(hù)j的等效功率增加為PjAjj，接收到用戶(hù)k對(duì)用戶(hù)j的等效干擾功率變?yōu)?降低為)PkAkkAkj。其中Pj、Ajj、Pk、Akk、Akj的意義同上。
步驟12，估算聯(lián)合檢測(cè)對(duì)小區(qū)容量的影響，引入?yún)?shù)一上下行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子βUL和βDL。CDMA系統(tǒng)利用擴(kuò)頻碼的正交性，在同一頻段域可同時(shí)傳不同用戶(hù)的數(shù)據(jù)，使整個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)容量得到大幅度的增加。但由于無(wú)線(xiàn)移動(dòng)信道的時(shí)變性以及多徑效應(yīng)，使同一個(gè)用戶(hù)數(shù)據(jù)之間存在符號(hào)間干擾(ISI)，不同用戶(hù)數(shù)據(jù)之間存在碼間干擾(MAI)。ISI干擾限制符號(hào)的傳送速率，MAI干擾則導(dǎo)致遠(yuǎn)近效應(yīng)，它們都間接地抑制了系統(tǒng)容量的增加，因此，要提高系統(tǒng)容量就需要減弱以至完全消除這兩種干擾(也是第三代移動(dòng)通信研究的一個(gè)熱點(diǎn))。TD-SCDMA系統(tǒng)中采用了先進(jìn)的聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)來(lái)消除ISI和MAI干擾。聯(lián)合檢測(cè)利用信道估計(jì)技術(shù)，依據(jù)迫零(ZF)準(zhǔn)則、最小均方誤差(MMSE)準(zhǔn)則或反饋后的ZF和MMSE等準(zhǔn)則，來(lái)減弱和消除ISI和MAI，提高系統(tǒng)的容量。換句話(huà)說(shuō)，聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)減弱和消除小區(qū)內(nèi)干擾，即從降低干擾的角度來(lái)提高容量。
在上行鏈路，對(duì)于用戶(hù)j來(lái)說(shuō)，假定采用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)前，在基站處接收到的來(lái)自本小區(qū)的對(duì)用戶(hù)j的干擾功率為IULintra，則采用聯(lián)合檢測(cè)后，在基站處接收到的來(lái)自本小區(qū)的對(duì)用戶(hù)j的干擾功率為IULintra(1-βUL)，其中參數(shù)βUL為上行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子。
在下行鏈路，如果采用聯(lián)合檢測(cè)，其作用與上行鏈路采用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)后的效果相同。即假定采用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)前，用戶(hù)j接收到的來(lái)自本小區(qū)的干擾功率為IDLintra，則采用聯(lián)合檢測(cè)后，用戶(hù)j接收到的來(lái)自本小區(qū)的干擾功率為IDLintra(1-βDL)，其中參數(shù)βDL為下行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子，該βDL已經(jīng)考慮了在傳播過(guò)程中由于多徑造成的信道的非正交性。
所引入的上行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子βUL與下行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子βDL，可通過(guò)對(duì)聯(lián)合檢測(cè)的性能進(jìn)行仿真和測(cè)量來(lái)獲得經(jīng)驗(yàn)值，并在實(shí)際使用中，結(jié)合實(shí)際情況予以修正(該參數(shù)的使用在估算負(fù)載因子與容量時(shí)會(huì)涉及到)。
步驟13，估算上下行時(shí)隙比例對(duì)小區(qū)容量的影響，引入描述小區(qū)外和小區(qū)內(nèi)干擾比的參數(shù)i。TD-SCDMA系統(tǒng)采用TDD方式，可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要靈活的分配上下行時(shí)隙，除了可以滿(mǎn)足對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)的需要，更易于提供不對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)。根據(jù)各小區(qū)的業(yè)務(wù)類(lèi)型分布(主要體現(xiàn)在對(duì)上下行資源的需求上)和當(dāng)前的干擾水平，合理地設(shè)置各小區(qū)的上下行時(shí)隙比例，盡量使各小區(qū)的上下行時(shí)隙比例與各自的承載業(yè)務(wù)類(lèi)型相匹配，從而使系統(tǒng)容量得以提高。
但是，采用TDD方式，在各小區(qū)上下行時(shí)隙比例結(jié)構(gòu)不一致時(shí)，會(huì)給干擾帶來(lái)新的問(wèn)題，即不僅存在基站對(duì)移動(dòng)臺(tái)的干擾和移動(dòng)臺(tái)對(duì)基站的干擾，而且還存在基站對(duì)基站的干擾和移動(dòng)臺(tái)對(duì)移動(dòng)臺(tái)的干擾。因此應(yīng)根據(jù)需求合理分配各小區(qū)上下行時(shí)隙比例，在提高系統(tǒng)資源利用率和容量的同時(shí)，盡可能地避免相鄰小區(qū)間由于上下行時(shí)隙比例的差異而導(dǎo)致的小區(qū)間強(qiáng)干擾。
對(duì)此，本發(fā)明引入?yún)?shù)i來(lái)描述小區(qū)外和小區(qū)內(nèi)干擾比，即i為小區(qū)外干擾與小區(qū)內(nèi)干擾的比值，其中的小區(qū)內(nèi)干擾包括基站對(duì)小區(qū)內(nèi)移動(dòng)臺(tái)的干擾、小區(qū)內(nèi)移動(dòng)臺(tái)對(duì)基站的干擾和小區(qū)內(nèi)移動(dòng)臺(tái)對(duì)移動(dòng)臺(tái)的干擾；其中的小區(qū)外干擾包括基站對(duì)基站的干擾和不同小區(qū)間移動(dòng)臺(tái)對(duì)移動(dòng)臺(tái)的干擾(該參數(shù)的使用在估算負(fù)載因子與容量時(shí)會(huì)涉及到)。
參數(shù)i，可通過(guò)仿真和測(cè)量獲得經(jīng)驗(yàn)值，并在實(shí)際使用中，結(jié)合實(shí)際情況予以修正。
需要說(shuō)明的是在具體實(shí)施本發(fā)明的方法時(shí)，步驟11、12、13的執(zhí)行是不分先后的，即不必按照一定的順序進(jìn)行。
步驟14，估算上下行鏈路負(fù)載因子ηUL、ηDL。
估算上行鏈路負(fù)載因子ηUL。綜合考慮影響TD-SCDMA系統(tǒng)容量的各種因素，包括智能天線(xiàn)、聯(lián)合檢測(cè)與上下行時(shí)隙比例，則上行鏈路負(fù)載因子的表達(dá)式可以寫(xiě)為ηUL=11(C/I)j+1vj+Σk=I,k≠jN11(C/I)k+1×AkjAkkvk(1-βUL+ik)---(1)]]>式(1)中(C/I)j從業(yè)務(wù)所要求的服務(wù)質(zhì)量等級(jí)中通過(guò)鏈路級(jí)仿真獲得的用戶(hù)j的信號(hào)功率與干擾功率的比值；(C/I)k從業(yè)務(wù)所要求的服務(wù)質(zhì)量等級(jí)中通過(guò)鏈路級(jí)仿真獲得的用戶(hù)k的信號(hào)功率與干擾功率的比值；vj用戶(hù)j在物理層的激活因子；vk用戶(hù)K在物理層的激活因子；Akk采用智能天線(xiàn)為用戶(hù)k所帶來(lái)的等效的賦形增益；Akj采用智能天線(xiàn)后干擾用戶(hù)k的賦形圖在用戶(hù)j方向上的增益；βUL上行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子；ik用戶(hù)k的小區(qū)外干擾與小區(qū)內(nèi)干擾的比值。
上式(1)表明了，在估算上行鏈路負(fù)載因子時(shí)，包括了參數(shù)Apq、上行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子βUL和考慮了干擾用戶(hù)的小區(qū)外干擾與小區(qū)內(nèi)干擾的比值i，即充分考慮了采用智能天線(xiàn)技術(shù)后對(duì)小區(qū)容量的影響、采用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)后對(duì)小區(qū)容量的影響和采用靈活的上下行時(shí)隙比例后對(duì)小區(qū)容量的影響，因而更為合理。從(1)式可以看出上行鏈路負(fù)載因子隨著智能天線(xiàn)干擾抑制比的增加而增加，隨著聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子的增大而減小，隨著小區(qū)外干擾和小區(qū)內(nèi)的干擾比的增加而增加。
估算下行鏈路負(fù)載因子ηDL。綜合考慮影響TD-SCDMA系統(tǒng)容量的各種因素，包括智能天線(xiàn)、聯(lián)合檢測(cè)與上下行時(shí)隙比例，則下行鏈路負(fù)載因子的表達(dá)式可以寫(xiě)為ηDL=11(C/I)j+1vj+Σk=1,k≠jN11(C/L)k+1Lm,jLm,kAkjAkkvk(1-βDL+ik)---(2)]]>式(2)中(C/I)j、(C/I)k、vj、vk、Akk、Akj的意義同上。
Lm，j服務(wù)小區(qū)M的基站到用戶(hù)j的路徑損耗；Lm，k服務(wù)小區(qū)M的基站到用戶(hù)k的路徑損耗(k＝1～N，且k≠j)；βDL下行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子；(2)式表明了，在估算下行鏈路負(fù)載因子時(shí)，包括了參數(shù)Apq、下行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子βDL和考慮了干擾用戶(hù)的小區(qū)外干擾與小區(qū)內(nèi)干擾的比值i，即充分考慮了采用智能天線(xiàn)技術(shù)后對(duì)小區(qū)容量的影響、采用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)后對(duì)小區(qū)容量的影響和采用靈活的上下行時(shí)隙比例后對(duì)小區(qū)容量的影響，因而更為合理。從(2)式可以看出，下行鏈路負(fù)載因子隨著智能天線(xiàn)干擾抑制比的增加而增加，隨著聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子的增大而減小，隨著小區(qū)外干擾和小區(qū)內(nèi)的干擾比的增加而增加。
步驟15，估算上下行鏈路極點(diǎn)容量NUL、NDL。
根據(jù)上行鏈路負(fù)載因子ηUL趨近于1時(shí)上行鏈路達(dá)到其極點(diǎn)容量的原則和下行鏈路負(fù)載因子ηDL趨近于1時(shí)下行鏈路達(dá)到其極點(diǎn)容量的原則估算。
對(duì)于單一業(yè)務(wù)的小區(qū)，上行鏈路負(fù)載因子可以表示為ηUL=11(C/D)+1v+N-11(C/I)+1A‾v(1-βUL+i)---(3)]]>同理對(duì)于單一業(yè)務(wù)的小區(qū)，下行鏈路負(fù)載因子可以表示為
ηDL=11(C/I)+1v+N-11(C/I)+1A‾v(1-βDL+i)---(4)]]>式(3)、(4)中C/I為從該單一業(yè)務(wù)所要求的服務(wù)質(zhì)量等級(jí)中通過(guò)鏈路級(jí)仿真獲得的用戶(hù)的信號(hào)功率與干擾功率的比值；N為小區(qū)內(nèi)一個(gè)時(shí)隙的用戶(hù)個(gè)數(shù)；v為用戶(hù)在物理層的激活因子；i為用戶(hù)的小區(qū)外干擾與小區(qū)內(nèi)干擾的比值；A為平均干擾抑制因子。
當(dāng)ηUL趨近于1(即ηUL≈1)時(shí)，上行鏈路達(dá)到其極點(diǎn)容量。當(dāng)ηDL趨近于1(即ηDL≈1)時(shí)，下行鏈路達(dá)到其極點(diǎn)容量?？梢宰?3)式與(4)式分別為1，從而求得N的表達(dá)式。
則對(duì)于單一業(yè)務(wù)的小區(qū)，利用N的表達(dá)式可以根據(jù)表達(dá)式(5)估算上行鏈路極點(diǎn)容量NUL≈N×TSUL=[1(C/I)+1-vA‾v(1-βUL+i)+1]×TSUL---(5)]]>從上式可以看出上行鏈路極點(diǎn)容量隨著智能天線(xiàn)干擾抑制比的增加而減小，隨著上行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子的增大而增加，隨著小區(qū)外干擾和小區(qū)內(nèi)的干擾比的增加而減小。
對(duì)于單一業(yè)務(wù)的小區(qū)，利用N的表達(dá)式可以根據(jù)表達(dá)式(6)估算下行鏈路極點(diǎn)容量NDL≈N×TSDL=[1(C/I)+1-vA‾v(1-βDL+i)+1]×TSDL---(6)]]>從上式可以看出下行鏈路極點(diǎn)容量隨著智能天線(xiàn)干擾抑制比的增加而減小，隨著聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子的增大而增加，隨著小區(qū)外干擾和小區(qū)內(nèi)的干擾比的增加而減小。
式(5)、(6)中，v、A、C/I、βUL、βDL的意義同前，TSUL為上行時(shí)隙的個(gè)數(shù)，RSDL為下行時(shí)隙的個(gè)數(shù)。
步驟16，估算小區(qū)的極點(diǎn)容量。根據(jù)估算的上行鏈路極點(diǎn)容量與下行鏈路極點(diǎn)容量估算小區(qū)極點(diǎn)容量。
對(duì)于語(yǔ)音業(yè)務(wù)，根據(jù)上下行鏈路極點(diǎn)容量的估算結(jié)果，即式(5)、(6)的結(jié)果，取二者之間較小的值作為估算的小區(qū)極點(diǎn)容量Z，即Z＝min(NUL，NDL)。對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，式(5)的結(jié)果就是該小區(qū)的上行鏈路極點(diǎn)容量，式(6)的結(jié)果，就是該小區(qū)的下行鏈路極點(diǎn)容量。
以上介紹了在TD-SCDMA系統(tǒng)中，對(duì)小區(qū)所能承載的極點(diǎn)容量的估算方法。該方法一般用于在沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)容量仿真時(shí)，在初始布局過(guò)程中對(duì)一個(gè)TD-SCDMA小區(qū)的容量進(jìn)行估算和規(guī)劃。
采用該方法估算出上下行鏈路的極限容量及小區(qū)極點(diǎn)容量之后，就可根據(jù)極限容量和小區(qū)負(fù)載，推算出一個(gè)基站滿(mǎn)容量配置時(shí)的最大業(yè)務(wù)信道數(shù)，最后，根據(jù)無(wú)線(xiàn)信道呼損、每用戶(hù)忙時(shí)話(huà)務(wù)量，估算出滿(mǎn)足給定容量下所需基站數(shù)。
下面結(jié)合一個(gè)估算實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
用本發(fā)明的估算方法對(duì)某一地區(qū)進(jìn)行容量規(guī)劃，估算在滿(mǎn)足給定的容量要求的條件下所需的基站數(shù)。以12.2k的話(huà)音業(yè)務(wù)為例，設(shè)上下行時(shí)隙比例對(duì)稱(chēng)(即TSUL＝TSDL＝3)分析系統(tǒng)上下行鏈路的極點(diǎn)容量。
圖2中示出在以上參數(shù)取值的條件下，一個(gè)小區(qū)中上行鏈路的極點(diǎn)容量與干擾比i之間的關(guān)系。隨著干擾比i的增大，上行鏈路極點(diǎn)容量呈下降趨勢(shì)。在上行鏈路，對(duì)于12.2K的話(huà)音業(yè)務(wù)，假設(shè)各參數(shù)按如下值選取當(dāng)選取誤碼率BER為1e-3時(shí)，上行目標(biāo)信噪比C/I＝-1.5dB，智能天線(xiàn)對(duì)干擾的抑制能夠平均達(dá)到6dB，即平均干擾抑制因子A為-6dB，話(huà)音業(yè)務(wù)的激活因子v取值0.67，上行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子βUL取為0.78。由于一個(gè)12.2k的語(yǔ)音業(yè)務(wù)上下行分別需要占用兩個(gè)基本資源單元(BRU)，上行目標(biāo)信噪比C/I＝-1.5dB相當(dāng)于土行鏈路每個(gè)碼道的C/I＝-4.5dB，當(dāng)取基站接收機(jī)處的其它小區(qū)與本小區(qū)接收功率的比值i為0.9時(shí)，上行鏈路極點(diǎn)容量NDL≈[1(C/I)+1-vA‾v(1-βUL+i)+1]×TSUL=[10-(-4.5)/10+1-0.6710-6/10×0.67×(1-0.78+0.9)+1]×3=53.1BRU]]>圖3中示出在以上參數(shù)取值的條件下，一個(gè)小區(qū)中下行鏈路的極點(diǎn)容量與干擾比i之間的關(guān)系。隨著干擾比i的增大，下行鏈路極點(diǎn)容量呈下降趨勢(shì)。在下行鏈路，對(duì)于12.2K的話(huà)音業(yè)務(wù)，假設(shè)各參數(shù)按如下值選取當(dāng)選取誤碼率BER為1e-3時(shí)，如果下行目標(biāo)信噪比C/I＝-1.6dB，智能天線(xiàn)對(duì)干擾的抑制能夠平均達(dá)到6dB，即平均干擾抑制因子A為-6dB，話(huà)音業(yè)務(wù)的激活因子v取值0.67，下行鏈路聯(lián)合檢測(cè)因子βDL取為0.8，同理，下行目標(biāo)信噪比C/I＝-1.6dB相當(dāng)于下行鏈路每個(gè)碼道的C/I＝-4.6dB，當(dāng)下行鏈路鄰區(qū)干擾因子的均值(用戶(hù)接收的其它小區(qū)功率與本小區(qū)基站功率的平均比值)i取0.75，下行鏈路極點(diǎn)容量估算如下NDL≈[1(C/I)+1-vA‾v(1-βDL+i)+1]×TSDL=[10-(-4.6)/10+1-0.6710-6/10×0.67×(1-0.8+0.75)+1]×3=63.3BRU]]>比較上行鏈路和下行鏈路的極限容量可以知道，對(duì)于語(yǔ)音業(yè)務(wù)上行是受限方向。根據(jù)上行極限容量計(jì)算結(jié)果可以得到，在極限情況下，即噪聲上升100％時(shí)，小區(qū)所能支持的最大BRU數(shù)為53，那么在50％的負(fù)載情況下，小區(qū)能夠支持53×50％≈26個(gè)BRU。由于一個(gè)12.2k的語(yǔ)音業(yè)務(wù)需要兩個(gè)BRU，所以每個(gè)小區(qū)同時(shí)支持的語(yǔ)音信道數(shù)為13。
在估算出每個(gè)小區(qū)的最大業(yè)務(wù)信道數(shù)之后，再根據(jù)無(wú)線(xiàn)信道呼損、每用戶(hù)忙時(shí)話(huà)務(wù)量，就可估算出滿(mǎn)足給定容量下所需基站數(shù)(該估算技術(shù)是小區(qū)規(guī)劃中普遍使用的技術(shù)，不再贅述)。
本發(fā)明的方法，是為了估算TD-SCDMA系統(tǒng)中小區(qū)所能承載的極點(diǎn)容量而設(shè)計(jì)的一種實(shí)用的估算方法，估算中由于充分考慮了TD-SCDMA系統(tǒng)所采用的智能天線(xiàn)技術(shù)、聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)對(duì)小區(qū)容量的影響和考慮了由于采用時(shí)分雙工方式因而可以靈活分配上下行時(shí)隙對(duì)小區(qū)容量帶來(lái)的影響，因而估算結(jié)果比較合理。所使用的參數(shù)通過(guò)仿真與測(cè)試獲得并可在實(shí)用中修正，將這些參數(shù)直接運(yùn)用在估算中，使估算過(guò)程簡(jiǎn)單。
權(quán)利要求
1.一種TD-SCDMA系統(tǒng)中小區(qū)容量估算的方法，用于估算小區(qū)極點(diǎn)容量，其特征在于包括A.估算智能天線(xiàn)技術(shù)對(duì)小區(qū)容量的影響，包括智能天線(xiàn)通過(guò)波束賦形等效放大了期望用戶(hù)信號(hào)功率和抑制期望用戶(hù)對(duì)其他用戶(hù)的干擾，所帶來(lái)的對(duì)小區(qū)容量的增加；估算聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)對(duì)小區(qū)容量的影響，包括聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)通過(guò)減弱和消除小區(qū)內(nèi)干擾，所帶來(lái)的對(duì)小區(qū)容量的增加；估算小區(qū)上下行時(shí)隙比例對(duì)小區(qū)容量的影響，包括使小區(qū)的上下行時(shí)隙比例與承載的業(yè)務(wù)相匹配，所帶來(lái)的對(duì)小區(qū)容量的增加；B.在考慮智能天線(xiàn)技術(shù)、聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)、上下行時(shí)隙比例與承載的業(yè)務(wù)相匹配技術(shù)對(duì)小區(qū)容量影響的基礎(chǔ)上，估算上行鏈路負(fù)載因子和下行鏈路負(fù)載因子；C.在估算的上行鏈路負(fù)載因子的基礎(chǔ)上估算上行鏈路極點(diǎn)容量，和在估算的下行鏈路負(fù)載因子的基礎(chǔ)上估算下行鏈路極點(diǎn)容量；D.根據(jù)估算的上行鏈路極點(diǎn)容量與下行鏈路極點(diǎn)容量估算小區(qū)極點(diǎn)容量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟A中，所述的估算智能天線(xiàn)技術(shù)對(duì)小區(qū)容量的影響，是通過(guò)引入一賦形增益參數(shù)進(jìn)行的；在上行鏈路表現(xiàn)為在基站，接收到用戶(hù)j的等效功率增加為PjAjj，接收到用戶(hù)k對(duì)用戶(hù)j的等效干擾功率降低為PkAkkAkj；在下行鏈路表現(xiàn)為在終端UE，接收到用戶(hù)j的等效功率增加為PjAjj，接收到用戶(hù)k對(duì)用戶(hù)j的等效干擾功率降低為PkAkkAkj；其中Pj是未采用智能天線(xiàn)前用戶(hù)j的功率，Ajj為采用智能天線(xiàn)后為用戶(hù)j所帶來(lái)的等效的賦形增益，Pk是未采用智能天線(xiàn)前干擾用戶(hù)k的功率，Akk是采用智能天線(xiàn)后為用戶(hù)k所帶來(lái)的等效的賦形增益，Akj是采用智能天線(xiàn)后用戶(hù)k的波束賦形圖在用戶(hù)j方向上的增益。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的賦形增益參數(shù)是通過(guò)仿真和測(cè)量手段獲得的經(jīng)驗(yàn)值，并在實(shí)際使用中結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行修正。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟A中，所述的估算聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)對(duì)小區(qū)容量的影響，是通過(guò)引入上行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子βUL和下行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子βDL進(jìn)行的；在上行鏈路，表現(xiàn)為對(duì)用戶(hù)j的干擾功率降低為L(zhǎng)ULintra(1-βUL)，其中IULintra是未采用聯(lián)合檢測(cè)前的干擾功率；在下行鏈路，表現(xiàn)為對(duì)用戶(hù)j的干擾功率降低為IDLintra(1-βDL)，其中IDLintra是未采用聯(lián)合檢測(cè)前的干擾功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述的上行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子βUL和下行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子βDL是通過(guò)仿真和測(cè)量手段獲得的經(jīng)驗(yàn)值，并在實(shí)際使用中結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行修正。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟A中，所述的估算小區(qū)上下行時(shí)隙比例對(duì)小區(qū)容量的影響，是通過(guò)引入小區(qū)外干擾和小區(qū)內(nèi)干擾的干擾比i進(jìn)行的，干擾比i低則小區(qū)容量大；小區(qū)外干擾包括基站對(duì)基站的干擾和不同小區(qū)間移動(dòng)臺(tái)對(duì)移動(dòng)臺(tái)的干擾，小區(qū)內(nèi)干擾包括小區(qū)內(nèi)基站對(duì)移動(dòng)臺(tái)的干擾、移動(dòng)臺(tái)對(duì)基站的干擾及移動(dòng)臺(tái)對(duì)移動(dòng)臺(tái)的干擾。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述的干擾比i是通過(guò)仿真和測(cè)量手段獲得的經(jīng)驗(yàn)值，并在實(shí)際使用中結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行修正。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟B中，估算上行鏈路負(fù)載因子ηUL和估算下行鏈路負(fù)載因子ηDL采用以下公式ηUL=11(U/I)j+1vj+Σk=1,k≠jN11(C/I)k+1AkjAkkvk(1-βUL+ik)]]>ηDL=11(C/I)j+1vj+Σk=1,k≠jN11(C/I)k+1Lm,jLm,kAkjAkkvk(1-βDL+ik);]]>式中(C/I)j是從業(yè)務(wù)要求的服務(wù)質(zhì)量等級(jí)中通過(guò)鏈路級(jí)仿真獲得的用戶(hù)j的信號(hào)功率與干擾功率的比值，(C/I)k是從業(yè)務(wù)要求的服務(wù)質(zhì)量等級(jí)中通過(guò)鏈路級(jí)仿真獲得的用戶(hù)k的信號(hào)功率與干擾功率的比值，νj是用戶(hù)j在物理層的激活因子，νk是用戶(hù)K在物理層的激活因子，Akk是采用智能天線(xiàn)為用戶(hù)k帶來(lái)的等效的賦形增益，Akj是采用智能天線(xiàn)后干擾用戶(hù)k的賦形圖在用戶(hù)j方向上的賦形增益，βDL是上行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子，βDL是下行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子，Lm，j是服務(wù)小區(qū)M的基站到用戶(hù)j的路徑損耗，Lm，k是服務(wù)小區(qū)M的基站到用戶(hù)k的路徑損耗，ik是用戶(hù)k的小區(qū)外干擾與小區(qū)內(nèi)干擾的比值，N是小區(qū)用戶(hù)j所處時(shí)隙中的用戶(hù)數(shù)，k＝1～N，且k≠j。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟C中，估算上行鏈路極點(diǎn)容量NUL和估算下行鏈路極點(diǎn)容量NDL，在單一業(yè)務(wù)的小區(qū)采用以下公式NUL≈N×TSUL=[1(C/I)+1-vA‾v(1-βUL+i)+1]×TSUL]]>NDL≈N×TSDL=[1(C/I)+1-vA‾v(1-βDL+i)+1]×TSDL;]]>式中N為小區(qū)內(nèi)一個(gè)時(shí)隙的用戶(hù)個(gè)數(shù)，TSUL為上行時(shí)隙的個(gè)數(shù)，TSDL為下行時(shí)隙的個(gè)數(shù)，C/I為從單一業(yè)務(wù)所要求的服務(wù)質(zhì)量等級(jí)中通過(guò)鏈路級(jí)仿真獲得的用戶(hù)的信號(hào)功率與干擾功率的比值，ν為用戶(hù)在物理層的激活因子，A為平均干擾抑制因子，i為用戶(hù)的小區(qū)外干擾與小區(qū)內(nèi)干擾的比值，βUL為上行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子，βDL為下行聯(lián)合檢測(cè)干擾消除因子。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于估算上行鏈路極點(diǎn)容量NUL和估算下行鏈路極點(diǎn)容量NDL，是根據(jù)上行鏈路負(fù)載因子ηUL趨近于1時(shí)上行鏈路達(dá)到其極點(diǎn)容量的原則和下行鏈路負(fù)載因子ηDL趨近于1時(shí)下行鏈路達(dá)到其極點(diǎn)容量的原則估算。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述的估算上行鏈路極點(diǎn)容量NUL的原則是對(duì)于單一業(yè)務(wù)的小區(qū)，將上行鏈路負(fù)載因子ηUL表示為ηUL=11(C/I)+1v+N-11(C/I)+1A‾v(1-βUL+i)]]>所述的估算下行鏈路極點(diǎn)容量NDL的原則是對(duì)于單一業(yè)務(wù)的小區(qū)，將下行鏈路負(fù)載因子ηDL表示為ηDL=11(C/I)+1v+N-11(C/I)+1A‾v(1-βDL+i)]]>讓?duì)荱L≈1和ηDL≈1，獲得N的表達(dá)式。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟D中，是從估算的上行鏈路極點(diǎn)容量與下行鏈路極點(diǎn)容量中取小值作為估算的小區(qū)極點(diǎn)容量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種TD－SCDMA系統(tǒng)中小區(qū)容量估算的方法。包括引入賦形增益A
文檔編號(hào)H04B1/707GK1728621SQ20041007031
公開(kāi)日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者郭冰, 王葉青, 周德鎖, 秦飛 申請(qǐng)人:大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司, 上海大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司