TD-SCDMA 系统组网方式分析

中心议题：
    *  TD-SCDMA系统独立组网
    *  TD-SCDMA与WCDMA网络联合组网
    *  TD-SCDMA与CDMA2000网络的关系
解决方案：
    *  TD-SCDMA系统终端移动速度分析
    *  TD-SCDMA系统容量分析
    *  TD-SCDMA与WCDMA共用RNC的情况分析
    *  TD-SCDMA与WCDMA网络漫游关系分析

TD-SCDMA系统独立组网

TD-SCDMA系统支持独立组网。

TD-SCDMA组网方式

在此方案中，将使用基于3GPP R4版本全IP核心网络取代GSM的核心网络。由于R4版本的核心网络具有向下兼容的特性，故原有的无线子系统仍将可以通过A/Gb接口接入R4版本的核心网络。其网络拓扑结构如下图1所示。



覆盖方式分析

TD-SCDMA系统满足在各种覆盖和传播环境下的覆盖要求。具体来讲，TD-SCDMA系统能够提供宏小区、微小区和微微小区的覆盖模式，能够满足在密集市区、市区、郊区和农村无线传播环境下的覆盖要求。



下面，我们举个简单的例子来分析一下TD-SCDMA系统上行链路的允许损耗情况。



以12.2Kbit/s的话音业务为例，用户环境为120Km/h（此种环境下为最恶劣的信道环境）的移动速度，覆盖区域内接入概率为95%。

上行链路：
手机发射端：用户EIRP值：24dBm
基站接收端：等效最小接收电平：-132dBm
衰落储备：8.6dB
穿透损耗：城市：15dB
          郊区：10dB
          农村：7dB
室外最大允许路径损耗：147.4dB
传播模型采用COST-231模型：
Cost -231模型的链路损耗估算公式为：



其中h1和h2是基站和移动台天线的相对高度（单位为m）；
dkm是链路距离（单位为km）；
fMHz是中心频率（单位为MHz）；



根据公式进行计算，得到在如表1所示的典型覆盖距离。



故TD-SCDMA系统在网络覆盖方面，是完全能够满足独立组网条件的。

终端移动速度分析

TD-SCDMA系统能够满足终端高速移动条件的要求。从目前的仿真结果分析，在终端的移动速度达到250Km/h时，系统仍能够具有较好的性能。从目前的现场测试的结果来分析，在终端的移动速度达到120Km/h（由于目前测试条件的限制，终端的最高移动速度为120Km/h）时，系统具有较好的性能。

所以，TD-SCDMA系统在终端移动速度方面，是完全能够满足系统独立组网条件的。

系统容量分析

大唐移动通信设备有限公司根据系统独立组网的容量需求，开发了单载波基站、3载波基站和9载扇基站，能够满足客户的不同容量需求。

其中，9载扇基站能够提供400Erl/基站左右的话务容量，相当于2部S-8/8/8的GSM基站提供的话务容量，完全能够满足系统热点覆盖的需求，适合于架设在高业务量的密集商务地区中。3载波基站能够提供120Erl/基站左右的话务容量，相当于1部S-6/6/6的GSM基站提供的话务容量，能够满足普通市区这种中业务密度需求的地区。单载波基站适合于郊区和农村的业务容量需求。

由于TD-SCDMA系统基站系列产品具有丰富的基站型号供客户选择，故在容量需求方面，完全满足独立组网的需求。



独立组网总结

TD-SCDMA系统在系统覆盖方面、容量方面和终端移动速度方面均能够满足各种条件下的需求，故TD-SCDMA系统完全能够独立组网。

TD-SCDMA与WCDMA网络联合组网

TD-SCDMA与WCDMA网络共用关系

TD-SCDMA与WCDMA共用RNC的情况分析

在3GPP的协议标准中，TD-SCDMA与WCDMA的不同之处主要存在于UTRAN部分，即无线接入网络部分，在核心网中无大的差别。因此，对应TD-SCDMA的RNC与WCDMA的RNC 在高层协议处理过程上大部分是相同的，只有几个协议过程有区别，但在无线资源管理上TD-SCDMA的RNC与WCDMA的RNC区别比较大。在RNC层二协议MAC、RLC、PDCP、BMC、RRC中，TD-SCDMA与WCDMA的UTRA TDD仅在MAC 与RRC方面有些差别，主要是随机接入过程、物理信道配置、上行同步及其参数的不同以及在功控方面的一些差别。在其余的协议中无差别。在RNC第三层协议方面，TD-SCDMA与WCDMA的UTRA TDD在Iu接口上无差别，在Iub和Iur接口上有一些差别（协议栈相同，消息及IE、某些数据帧结构不同），主要原因为：有些过程和功能（Iub和Iur中的 NBAP\RNSAP）和某些数据帧（Iub\Iur UP）与以下TD-SCDMA特有的或与UTRA TDD不同的物理层方面有关。

下面主要从RNC处理的功能和协议过程上进行比较：

⑴、RRM的区别
WCDMA系统和TD-SCDMA系统的无线资源管理差别比较大，主要原因是TD-SCDMA和WCDMA在物理层上差别比较大，这是由于物理层帧结构、资源单元使用、同步方式以及智能天线等不同所造成的。差别最主要体现在DCA上，包括快速DCA 以及慢速动态信道分配（Slow DCA）是TD-SCDMA系统特有的功能。另外，切换控制功能TD-SCDMA没有软切换，有更高性能的接力切换；而WCDMA有软切换没有接力切换。其他功率控制、接入控制、小区选择等由于考虑智能天线的应用在算法和策略上也有一定程度的不同。

⑵、压缩模式控制
压缩模式是WCDMA特有的一种模式，很多过程都与压缩模式相关：如无线链路建立与无线链路增加，同步与非同步无线链路重配，同步无线链路准备取消等。

⑶、共享信道的管理
TDD与FDD有所不同，WCDMA特有的传输信道：公共分组信道（CPCH）；TD-SCDMA特有的传输信道上行共享信道（USCH），DSCH两者都有但使用上有区别；另外，与WCDMA相比，TD-SCDMA去掉了CPCH数据帧，增加了USCH数据帧。

⑷、同步区别
由于TD-SCDMA系统和WCDMA系统在Node B间同步和无线接口同步方面的差异，使得以下小区同步过程为TDD所特有：Cell Synchronization Initiation，Cell Synchronization Reconfiguration，Cell Synchronization Adjustment。

⑸、过程区别
Ø TDD特有过程：
    ü Physical shared channel allocation
    ü PUSCH capacity request
    ü Uplink Physical Channel Control

Ø FDD特有：
    ü Active set update
    ü Assistance data delivery



⑹、物理信道管理使用的区别
Ø WCDMA主要分配的无线资源包括：
频率，扩频因子，信道化码，扰码等。

Ø TD-SCDMA 主要分配的无线资源主要包括：
频率，时隙，扩频因子，信道化码，midanble码等。

Ø TD-SCDMA中特殊的物理信道：
UpPCH，DwPCH，FPACH，PUSCH等。

综上所述，如果TD-SCDMA与WCDMA共用RNC，那就要求RNC同时支持TD-SCDMA、WCDMA的无线资源管理、MAC、RRC、物理层的功能与过程。

TD-SCDMA与WCDMA共用核心网的情况分析

TD-SCDMA与WCDMA的主要区别是在UTRAN部分，而在核心网及业务方面没有任何差别。

在核心网与UTRAN的Iu接口上，从目前3GPP的规范来看，是不区分FDD和TDD的，因此TD-SCDMA与WCDMA的Iu接口也是一致的。从核心网的角度看，TD-SCDMA、WCDMA是两种不同的接入方式，不同的接入方式的差别已经在RNC得到处理，核心网所见的是一个统一的Iu接口。

对核心网来讲，唯一可见两种接入方式的是在无线接口层三协议（由TS24.008规定），在TS 24.008中，有两个bit示出TD-SCDMA与WCDMA的区别，具体如下：

Ø Mobile Station Classmark 3信息单元（TS24.008中10.5.1.7）
此信息单元指示一般的移动台特征，其内容将会影响网络对移动台的操作。Mobile Station Classmark 3中有两个bit（UMTS FDD Radio Access Technology Capability和UMTS 1.28 Mcps TDD Radio Access Technology Capability），用于在重定位请求时分别指示移动台对WCDMA和TD-SCDMA RAT的支持能力。

Ø MS Radio Access capability信息单元（TS24.008中10.5.5.12a）
MS Radio Access capability是一个GPRS移动性管理的信息单元，用于向网络的无线部分提供移动台无线特征的信息，其内容将会影响网络对移动台的操作。MS Radio Access capability中有两个bit（UMTS FDD Radio Access Technology Capability和UMTS 1.28 Mcps TDD Radio Access Technology Capability），用于路由区更新及附着请求时分别指示移动台对WCDMA和TD-SCDMA RAT的支持能力。

此两项只是移动台在接入或区域发生变化时用来向网络指示其是否支持TD-SCDMA和WCDMA，其实现的操作过程相同，对于流程及底层的传输并不产生大的影响，且并不影响接口和流程。

综上所述，TD-SCDMA与WCDMA是可以共用核心网的。

TD-SCDMA与WCDMA网络切换关系

TD-SCDMA和WCDMA网络的切换存在以下几种情况：

⑴、TD-SCDMA和WCDMA共用核心网时

Ø intra-MSC
假设MSC所管理的RNC1是个TD-SCDMA RNC，RNC2是个WCDMA RNC。当双模终端从RNC1切换到RNC2（或从RNC2切换到RNC1），支持切换控制的是Iu接口的RANAP信令，RANAP信令是不区分TDD和FDD的，从MSC的角度看，切换的处理流程与同一接入模式RNC间的切换是一样的。




Ø Inter-MSC
假设MSC1所管理的RNC1是个TD-SCDMA RNC，MSC2所管理的RNC2是个WCDMA RNC，RNC1和RNC2的管辖区相邻。当双模终端从RNC1切换到RNC2（或从RNC2切换到RNC1），支持切换控制的是Iu接口的RANAP信令和核心网内部的MAP、GTP信令，RANAP、MAP、GTP信令是不区分TDD和FDD的，因此，核心网中对切换的处理与同一接入模式RNC间的切换处理是一样的。


⑵、TD-SCDMA与WCDMA各自组成不同的网络时

Ø 切换发生在TD-SCDMA MSC与WCDMA MSC之间
假设RNC1是个TD-SCDMA RNC，MSC2RNC2是个WCDMA RNC，RNC1和RNC2的管辖区相邻。当双模终端从RNC1切换到RNC2（或从RNC2切换到RNC1），支持切换控制的是Iu接口的RANAP信令和核心网内部的MAP、GTP信令，RANAP、MAP、GTP信令是不区分TDD和FDD的，因此，这与同一接入模式RNC间的切换是一样的。



TD-SCDMA与WCDMA网络漫游关系

TD-SCDMA和WCDMA网络的漫游存在以下两种种情况：

⑴、TD-SCDMA和WCDMA共用核心网时
当双模终端从一个TD-SCDMA UTRAN的覆盖区漫游到WCDMA UTRAN的覆盖区（或相反），将发生位置更新和路由区更新过程，这些过程由RANAP、MAP、无线接口层三信令支持，从前所述，我们知道RANAP、MAP、无线接口层三信令是独立于接入网的，可以实现此种情况下的无缝漫游。

⑵、TD-SCDMA与WCDMA各自组成不同的网络时

与TD-SCDMA和WCDMA共用核心网时的情况相同。



TD-SCDMA与CDMA2000网络的关系

CDMA2000是3GPP2基于ANSI-41核心网，IS2000为无线接口的标准，由一系列标准组成，如空中接口（IS-95/J-STD 008、IS2000），网络结构（IS-634 A INTERFACE），系统漫游与呼叫传递、切换（IS-41C、D、P），短消息（IS-637），OTA（IS-683），数据业务（IS-707）等等。是在IS-95 CDMA的基础上演进。

TD-SCDMA是3GPP基于TDD的一种全新的接入网，其核心网GSM MAP将在第二代MSC + GPRS的基础上演进。

在现阶段实现中，TD-SCDMA与CDMA2000由于空中接口方面的巨大差异，接入网络无共用的可能。

在核心网部分，已在CDMA2000的无线接口定义了与GSM MAP核心网兼容的协议，在3GPP的无线接口定义了与ANSI-41核心网兼容的协议，故理论上3GPP与3GPP2的无线接入网可以和GSM MAP核心网、ANSI-41核心网互连。



在现阶段的实现中，核心网可分为分组域和电路交换域两部分来分析其设备共用的可能性。

TD-SCDMA的电路交换域同GSM系统基本一致，CDMA2000的电路交换域采用ANSI-41标准，故TD-SCDMA与CDMA2000在电路交换域无共用设备的可能性。

TD-SCDMA的分组域采用GPRS，而CDMA2000采用其专用的分组接入设备（PCF + PDSN），从其协议栈可以看出，其共用设备的可能性也很小。