TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)性能評估與優(yōu)化

摘要　敘述了TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)性能評估指標(biāo)、方法、流程；比較了WCDMA與TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與優(yōu)化關(guān)注的異同；闡述了TD-SCDMA中特有技術(shù)在CDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化中的作用。

1、TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)性能評估

3G用戶對網(wǎng)絡(luò)性能要求是非常高的，因此網(wǎng)絡(luò)性能評估有著重要意義。對網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備的處理能力的分析以及對網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的分析，有助于提高網(wǎng)絡(luò)整體性能和進(jìn)行資源的合理分配，為規(guī)劃、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)提供可靠依據(jù)。評定網(wǎng)絡(luò)性能的好壞，不能簡單地以流量的大小作為評定依據(jù)。下面介紹TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)性能評估指標(biāo)、方法和流程。

（1）評估指標(biāo)

服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)：無線接通率、掉話率、切換成功率、業(yè)務(wù)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)等。

運(yùn)行質(zhì)量指標(biāo)：電路域話務(wù)量、分組域流量、故障率、最壞小區(qū)、超忙/超閑小區(qū)比例等。

（2）評估方法

全方位的DT測試、CQT點(diǎn)的測試、用戶投訴分析、系統(tǒng)報(bào)表的采集分析、系統(tǒng)配置和數(shù)據(jù)核查等。

（3）質(zhì)量評估流程

質(zhì)量評估流程如圖1所示。

圖1　質(zhì)量評估流程

2、WCDMA與TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與優(yōu)化的異同

TD-SCDMA與WCDMA共享3GPP規(guī)范，其核心技術(shù)集中在物理層，即無線接入網(wǎng)部分，所以TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的技術(shù)重點(diǎn)及核心競爭力，基本上集中在無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)上。在這之中，又以工程網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化服務(wù)的需求最為迫切。

TD-SCDMA與3GPP所推薦的其他3G標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)上的差異體現(xiàn)在窄帶TDD模式、智能天線（SA）、聯(lián)合檢測（JD）、接力切換、動(dòng)態(tài)信道分配（DCA）等特色技術(shù)上，增強(qiáng)了系統(tǒng)資源分配的靈活性以及抗干擾能力，在某種程度上，CDMA系統(tǒng)自干擾的特點(diǎn)已經(jīng)表現(xiàn)得不再顯著；同時(shí)，為了增強(qiáng)系統(tǒng)同頻組網(wǎng)能力，TD-SCDMA引入了多頻點(diǎn)小區(qū)的特性。以上各項(xiàng)新技術(shù)與特性的采用，都增加了TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的特殊性。因此，對于TD-SCDMA系統(tǒng)來說，在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方面更多要考慮的是采用何種信道分配算法和智能天線的指標(biāo)特性等。表1、表2和表3從網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化關(guān)注的角度，大致比較了TD-SCDMA與WCDMA的異同。

表1　鏈路預(yù)算的差異

表2　容量計(jì)算差異

表3　網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化差異

3、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化目標(biāo)與指標(biāo)

優(yōu)化目標(biāo)：包括最佳的系統(tǒng)覆蓋、最小的掉話率和接入失敗率、合理的切換（硬切換、接力切換）、均勻合理的基站負(fù)荷、最佳的導(dǎo)頻分布、信道的合理分配、智能天線的更合理應(yīng)用等。

優(yōu)化指標(biāo)：包括流量、流量變化、流量混合比例、切換比例、平均發(fā)射功率、平均接收功率、掉話率、干擾、每小區(qū)切換數(shù)、系統(tǒng)間切換、吞吐量、誤碼率和誤幀率等。

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與網(wǎng)絡(luò)性能密切相關(guān)，評估越細(xì)致，越利于發(fā)現(xiàn)和定位問題。

4、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的一般流程如圖2所示。

圖2　網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的一般流程

TD-SCDMA是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及規(guī)劃和優(yōu)化方面的知識很多，下面僅僅對智能天線、接力切換、DCA等特有技術(shù)在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化中的作用做一些闡述。

（1）覆蓋優(yōu)化

應(yīng)用智能天線的一個(gè)重要收益是覆蓋范圍的增加，這使得移動(dòng)用戶不必增加上行發(fā)射功率就能比普通用戶擁有與基站更遠(yuǎn)的通信距離，而基站也不必在下行鏈路發(fā)射更多的功率。應(yīng)用智能天線可以顯著地增加小區(qū)覆蓋面積，從而減少基站數(shù)目，降低建設(shè)成本。但是，由于實(shí)際傳播環(huán)境復(fù)雜，在城市高樓密集環(huán)境下，智能天線不能很好地區(qū)分期望信號與干擾信號，信干比會有所下降，增益也會相應(yīng)下降，因此，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，要保留一定的冗余。

（2）擴(kuò)容

智能天線按照擴(kuò)容原理可以分為如下兩類。

1）軟容量的擴(kuò)容：如CDMA系統(tǒng)。在這類系統(tǒng)中，由于可用信道數(shù)足夠多，系統(tǒng)的容量取決于系統(tǒng)的信噪比，智能天線可以提高系統(tǒng)的信噪比。對于給定的信噪比門限值，采用智能天線的系統(tǒng)可以容納更多的用戶，達(dá)到擴(kuò)容的目的。

2）硬容量的擴(kuò)容：如FDMA、TDMA等系統(tǒng)。在這類系統(tǒng)中，智能天線利用其空間分集的能力，使空間角度不同的多個(gè)用戶使用同一傳統(tǒng)信道（頻分信道、時(shí)分信道）。硬容量擴(kuò)容實(shí)際就是將一個(gè)傳統(tǒng)信道再分為若干個(gè)空分信道，從而成倍地提高系統(tǒng)容量。

智能天線按照實(shí)現(xiàn)形式分類，也可分為兩類，如下。

1）自適應(yīng)算法形成方向圖：自適應(yīng)算法通常以輸出信號具有最大信噪比作為目標(biāo)，用迭代算法使系統(tǒng)信噪比達(dá)到最佳。

2）等旁瓣針狀波束方向圖：它通過測向確定用戶信號的到達(dá)方向（Direction of Arrival，DOA），然后將等旁瓣方向圖的主瓣指向用戶方向，從而提高用戶的信噪比。該方案中的DOA檢測是一個(gè)比較成熟的技術(shù)，已經(jīng)有MUSIC、ESPRIT等多種算法。

（3）負(fù)荷均衡

實(shí)際通信系統(tǒng)中的負(fù)荷流量經(jīng)常是不均勻的，經(jīng)常會出現(xiàn)“熱點(diǎn)”地區(qū)，而不均衡的流量則意味著系統(tǒng)的容量未得到充分的利用。負(fù)荷平衡將根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量的需求，平衡每個(gè)蜂窩或扇區(qū)的流量負(fù)荷。這時(shí)可利用智能天線的動(dòng)態(tài)波束進(jìn)行負(fù)荷平衡。比較可行的方式是采用預(yù)多波束智能天線，采用動(dòng)態(tài)扇區(qū)調(diào)節(jié)和波束負(fù)荷兩種方式進(jìn)行負(fù)荷分擔(dān)。動(dòng)態(tài)扇區(qū)調(diào)節(jié)方式通過調(diào)節(jié)波束的方向和波寬來調(diào)節(jié)分布扇區(qū)的大小和位置，從而平衡高負(fù)荷情況。波束負(fù)荷方式則是通過將一些窄波束定向到“熱點(diǎn)”地區(qū)來平衡網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)荷。通過負(fù)荷平衡，可以大大降低高負(fù)荷水平，同時(shí)提高網(wǎng)絡(luò)的通信能力。此外，在越區(qū)切換中，智能天線同樣也發(fā)揮著重要的作用。

（4）切換管理

切換區(qū)域規(guī)劃是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的另一個(gè)重要方面。軟切換是CDMA系統(tǒng)提高容量的一個(gè)主要手段，實(shí)施軟切換的核心是宏分集技術(shù)。宏分集可以給系統(tǒng)帶來軟切換增益，但是其會冗余地占用信道資源，從而降低系統(tǒng)可用容量。

因此，在進(jìn)行TD-SCDMA軟切換區(qū)規(guī)劃時(shí)需要非常謹(jǐn)慎，因?yàn)楦采w面積過大會造成系統(tǒng)資源浪費(fèi)嚴(yán)重，而過小則容易掉話。切換區(qū)域所處位置也要仔細(xì)選擇，盡量避免處于高業(yè)務(wù)區(qū)，以免造成系統(tǒng)資源的浪費(fèi)。

對于TD-SCDMA軟切換問題，一些專家提出了站址選擇的建議：在實(shí)際規(guī)劃中，為了保證一定的通信質(zhì)量，軟切換往往可以

達(dá)到系統(tǒng)覆蓋面積的60%；在小區(qū)分裂時(shí)，也需要綜合考慮切換區(qū)域的位置，謹(jǐn)慎選擇新小區(qū)站址。

接力切換是TD-SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，是介于硬切換和軟切換之間的一種新的切換方法。其原理是在切換測量期間，使用上行預(yù)同步的技術(shù)，提前獲取切換后的上行信道發(fā)送時(shí)間和功率信息，從而達(dá)到減少切換時(shí)間，提高切換成功率，降低切換掉話率的目的。這個(gè)過程就像是田徑比賽中的接力賽一樣，因而形象地稱之為“接力切換”。對比硬切換和軟切換，接力切換有如下優(yōu)勢：

●切換過程經(jīng)歷時(shí)間短；

●切換過程中始終只需一條無線鏈路，比軟切換節(jié)省無線資源；

●切換中上下行分別進(jìn)行，比硬切換成功率高；

●可以實(shí)現(xiàn)無損傷切換。

（5）動(dòng)態(tài)信道分配（DCA）

DCA（Dynamic Channel Allocation）就是動(dòng)態(tài)調(diào)整無線資源分配，能達(dá)到降低干擾、均衡負(fù)載、確保QoS的目的。TD-SCDMA系統(tǒng)中的任何一條物理信道都是通過它的載頻/時(shí)隙/擴(kuò)頻碼/波束的組合來標(biāo)記的。這就使得DCA可以在頻域、時(shí)域、碼域和空域4個(gè)維度內(nèi)進(jìn)行無線資源的調(diào)整，為提高系統(tǒng)性能提供了更為靈活的手段。概括起來，DCA具有如下優(yōu)勢：

●極大地避免了用戶間的干擾，高效率利用無線資源，提高系統(tǒng)容量；

●適應(yīng)未來業(yè)務(wù)發(fā)展需求，充分保證高速率的上下不對稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展；

●無需進(jìn)行信道預(yù)規(guī)劃，自動(dòng)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載和干擾的變化。

（6）參數(shù)調(diào)整

參數(shù)調(diào)整是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中非常重要的一項(xiàng)，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化涉及到很多參數(shù)，在這里分大類列出主要參數(shù)：功率控制參數(shù)、頻率參數(shù)、切換參數(shù)、信道配置參數(shù)動(dòng)態(tài)信道分配參數(shù)、負(fù)荷控制參數(shù)、尋呼參數(shù)、局?jǐn)?shù)據(jù)、接入?yún)��?shù)、定時(shí)器等。

5、結(jié)束語

TD-SCDMA技術(shù)目前沒有成熟的商用網(wǎng)絡(luò)，因此在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方面缺乏成熟的經(jīng)驗(yàn)參照，特別是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，目前沒有任何廠商做過真正意義上的全網(wǎng)工程優(yōu)化。

與發(fā)展相對成熟的2G網(wǎng)絡(luò)相比，3G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化工作有著自己的特點(diǎn)。3G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與優(yōu)化的復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于2G網(wǎng)絡(luò)。在我國，無線網(wǎng)絡(luò)情況比較復(fù)雜，目前有GSM網(wǎng)絡(luò)、CDMA網(wǎng)絡(luò)和小靈通網(wǎng)絡(luò)，未來的3G可能會有TD-SCDMA、WCDMA、cdma2000三張網(wǎng)。進(jìn)行3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，如何充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，提高用戶滿意程度同時(shí)節(jié)約建網(wǎng)投資，成為運(yùn)營商在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程中需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。尤其是TD-SCDMA作為一項(xiàng)新的技術(shù)，由于沒有原有網(wǎng)絡(luò)的積累，如何合理地做好網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與優(yōu)化成為3G啟動(dòng)商用前一個(gè)亟待解決的課題。