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摘 要 文章介紹了WCDMA和TD-SCDMA系統(tǒng)優(yōu)化的一般過程，詳細討論了TD-SCDMA和WCDMA在切換、信道分配、室內(nèi)覆蓋不同及TD-SCDMA由智能天線的引入所帶來的影響。最后指出無線網(wǎng)絡優(yōu)劃的重要性。
關鍵詞 WCDMA TD-SCDMA 網(wǎng)絡優(yōu)化
一、引言
隨著3G通信技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡規(guī)劃和優(yōu)化工作越來越重要。對于未來的WCDMA/TD-SCDMA網(wǎng)絡運營商而言，如何經(jīng)濟有效地建設一個WCDMA網(wǎng)絡，保證網(wǎng)絡建設的高性價比是運營商所關心的問題。概括地講，就是在支持多種業(yè)務，并滿足一定QoS條件下，獲得良好的網(wǎng)絡容量，滿足一定的無線覆蓋要求，同時通過調(diào)整容量、覆蓋、質(zhì)量之間的均衡關系提供最佳的服務。為了達到高性能，WCDMA/TD-SCDMA采用很多先進的技術(shù)，所以二代系統(tǒng)所使用的規(guī)劃和優(yōu)化方法就不能滿足需求，需要有新的規(guī)劃方法和工具。
二、WCDMA/TD-SCDMA網(wǎng)絡優(yōu)化流程
對網(wǎng)絡運營商來講，盈利是最大目的，所以他必須關心網(wǎng)絡的投資與性能，這是一對矛盾體。投資的可行性可通過一定評估手段與工具來進行較易得到，而網(wǎng)絡性能的提高則是一個復雜的過程：不但要滿足現(xiàn)有的用戶需求，而且在未來發(fā)展中要在能滿足容量不斷增加的基礎上能夠引進具有競爭力的新型業(yè)務，所以網(wǎng)絡優(yōu)化是一個長期反復的過程。
網(wǎng)絡優(yōu)化要提供一種自動或手工的方式來優(yōu)化系統(tǒng)性能，使系統(tǒng)在覆蓋、容量、QoS與成本曲線上找到使運營商滿意的契合點。從廣泛的意義上來講，網(wǎng)絡優(yōu)化包括三個層次：
�。�1）快速功控、快速擁塞控制、鏈路自適應、信道分配等這些在基站和UE之間可實時實現(xiàn)的算法；
�。�2）負載控制等可以較慢響應的實時操作；
（3）基于經(jīng)驗或長期統(tǒng)計結(jié)果的、可預操作或在離線規(guī)劃優(yōu)化工具上進行的網(wǎng)絡性能調(diào)整。前兩個層次的優(yōu)化一般為系統(tǒng)自動實現(xiàn)，而第三個層次需要人工的參與，是我們一般所指的網(wǎng)絡優(yōu)化。
網(wǎng)優(yōu)過程一般可分為幾步：首先設定質(zhì)量指標，定義端到端的質(zhì)量目標和不同業(yè)務類型的性能指標，設定相關的KPI值。通過網(wǎng)管系統(tǒng)、路測設備、協(xié)議分析儀甚至用戶申告來收集網(wǎng)絡性能數(shù)據(jù)，由網(wǎng)絡報告工具提供質(zhì)量統(tǒng)計和預分析數(shù)據(jù)，基于網(wǎng)絡配置，就可以進一步詳細分析提高質(zhì)量的方法。首先糾正單個參數(shù)，經(jīng)過多次迭代后可以糾正整個參數(shù)集，最后，在達到預期質(zhì)量目標時就得到了整體解決方案。按照整體方案對網(wǎng)絡進行全面調(diào)整后，就開始了另一個質(zhì)量不斷提高的循環(huán)。
一般而言，網(wǎng)絡優(yōu)化的任務包括：最佳的系統(tǒng)覆蓋、最小的掉話和接入失敗、合理的切換（硬切換、軟切換、更軟切換、接力切換）、均勻合理的基站負荷、最佳的導頻分布。優(yōu)化的參數(shù)包括：每扇區(qū)的發(fā)射功率、天線位置（方位角、下傾角、高度）、鄰區(qū)表及其導頻優(yōu)先次序、鄰區(qū)導頻集搜索窗的大小、切換門限值等。
在網(wǎng)絡優(yōu)化的過程中，可以由不同工具參與，各自發(fā)揮不同作用：
（1）規(guī)劃工具：在上文我們提到，在詳細規(guī)劃階段，通過將初步規(guī)劃得到的站點輸入到電子地圖中，經(jīng)過反復的仿真分析過程，我們要判斷在滿足一定限制條件（如站點的要求、基站配置）下系統(tǒng)是否能夠達到預期的覆蓋、容量和質(zhì)量。在這個階段，我們就可以進行某些網(wǎng)絡優(yōu)化，如站點位置、天線類型、天線的仰角方向角等。尤其當運營商要擴展系統(tǒng)時，我們將現(xiàn)有系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)（用戶分布、流量分布等）輸入到網(wǎng)規(guī)工具中，就可以在仿真器中分析判斷網(wǎng)絡擴容是否能達到預期目標。
�。�2）網(wǎng)管系統(tǒng)：網(wǎng)管系統(tǒng)主要起到監(jiān)控和搜集數(shù)據(jù)的作用。它要能顯示系統(tǒng)提供的業(yè)務分布和質(zhì)量狀況，以便在QoS低于閾值時迅速定位，同時要基于KPI值或代價函數(shù)采用靈活方式設定QoS閾值。QoS包括：硬阻塞（硬件缺乏）、軟阻塞（干擾受限）、掉話率、呼叫失敗率、通話成功率、硬切換成功率、上下行的負載、數(shù)據(jù)業(yè)務的重傳和延遲、數(shù)據(jù)業(yè)務與電路業(yè)務的比率等。因此，網(wǎng)管系統(tǒng)至少應當完成三個功能：①監(jiān)控網(wǎng)絡流量和性能；②及早檢測和發(fā)現(xiàn)問題以提高服務質(zhì)量；③網(wǎng)絡規(guī)劃和發(fā)展過程中的自動化。
�。�3）路測工具與軟件：在網(wǎng)絡初步運行后，通過對簇群測試和全網(wǎng)測試兩個階段，分別分析一定區(qū)域內(nèi)和整網(wǎng)的性能，在路測分析軟件的幫助下，優(yōu)化人員可采取措施提高網(wǎng)絡性能。路測工具要能捕捉空口中的各種無線信號和信令，可以存儲和回放路測數(shù)據(jù)，同時可通過路測分析軟件得到質(zhì)量分析結(jié)果，一種是各種動態(tài)數(shù)據(jù)：如接收信號的強度指示、手機發(fā)射和接收功率等，另一大類是統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如切換次數(shù)、切換成功率等。這些可幫助優(yōu)化人員得到網(wǎng)絡的性能指標，指導進行相關的優(yōu)化措施。
總體而言，網(wǎng)絡的規(guī)劃和優(yōu)化是一個理論與經(jīng)驗并存的反復迭代過程，在各種網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)工具的幫助下，通過規(guī)劃優(yōu)化人員的判斷和推理，合適配置網(wǎng)絡，優(yōu)化網(wǎng)絡性能，使網(wǎng)絡的投資和收益達到最佳的契合點，讓運營商以合理的代價創(chuàng)造最大的價值。
三、TD-SCDMA與WCDMA系統(tǒng)在網(wǎng)絡優(yōu)化方面的差異分析
網(wǎng)絡優(yōu)化的目的是改善對用戶的服務質(zhì)量，提高網(wǎng)絡資源的利用率。一般來講，優(yōu)化不但要對網(wǎng)絡的硬件配置進行優(yōu)化，還要對參數(shù)設置（主要是無線資源算法）進行優(yōu)化。對硬件配置的優(yōu)化，主要體現(xiàn)在對天線的位置、方向等的調(diào)整，這里不再贅述。無線資源管理一般包括切換控制、功率控制、接納控制、負載控制等。對無線資源管理算法設計產(chǎn)生決定性影響的因素包括業(yè)務模型、信道模型和系統(tǒng)模型。由于業(yè)務參數(shù)模型和信道模型對所有第三代移動通信技術(shù)是相同的，決定各系統(tǒng)RRM不同的因素主要是物理層技術(shù)。和其他第三代移動通信系統(tǒng)比，TD-SCDMA系統(tǒng)在物理層技術(shù)上采用了智能天線、聯(lián)合檢測、上下同步以及特殊的幀機構(gòu)，因此該系統(tǒng)的RRM設計比較靈活。其中最具有代表性的是該系統(tǒng)的RRM算法中采用了接力切換和DCA技術(shù)，并且智能天線對于各個算法的影響較大。
一般而言，優(yōu)化任務包括：最佳的系統(tǒng)覆蓋、最小的掉話和接入失敗、合理的切換（硬切換、軟切換、更軟切換、接力切換）、均勻合理的基站負荷、最佳的導頻分布，而TD-SCDMA特有的優(yōu)化任務包括：信道的合理分配、智能天線的更合理應用。下面就TD-SCDMA與WCDMA的差異點進行分析。
1. 切換
切換過程的優(yōu)化對任何一個蜂窩系統(tǒng)斗室十分重要的，因為從網(wǎng)絡效率出發(fā)，用戶終端處于不合適的服務小區(qū)時，不僅會影響自身的通信質(zhì)量，同時也增加整個網(wǎng)絡的負荷，甚至增大對其他用戶的干擾。移動用戶應當使用網(wǎng)絡中最優(yōu)化的通信鏈路與相應基站建立連接。
在WCDMA系統(tǒng)中，同頻之間一般采用軟切換，而TD-SCDMA采用介于硬切換和軟切換之間的接力切換。因此在優(yōu)化過程中需要就以下幾點對接力切換進行差異分析：
（1）切換測量的范圍不同：傳統(tǒng)的切換方式（包括）中都不知道UE的準確位置，因而需要對所有鄰小區(qū)進行測量。而接力切換是在精確指導UE位置的情況下進行切換測量的，因此，一般情況下，他沒有必要對所有鄰小區(qū)進行測量，而只需對與UE移動方向一致的靠近UE一側(cè)少數(shù)及格小區(qū)進行測量。優(yōu)化時，要注意對測量范圍的確定：太大，接力切換趨同于普通的軟切換，測量時間變長，工作量大，時延加大；太小，則會遺漏到可能的候選小區(qū)。
（2）切換目標小區(qū)的信號強度滯后較大：接力切換在于目標基站建立通信的同要斷開與原有基站的通信，因此它的判決相對于軟切換來講要更加嚴格以下，盡可能降低切換率。用戶注重處理對本小區(qū)的測量結(jié)果，如果本小區(qū)服務質(zhì)量足夠好，他不會對其他小區(qū)進行測量；如果質(zhì)量不足夠好，才會啟動對其他小區(qū)的測量。因此在接力切換中，導頻強度最強的小區(qū)未必就是服務小區(qū)，而在WCDMA中，激活集中的小區(qū)一定是導頻最強的小區(qū)（不考慮導頻最強小區(qū)在滯后期的特殊時期）。
2. 信道分配
WCDMA系統(tǒng)的信道分配較簡單，如果在同一載頻系統(tǒng)內(nèi)，只要合理分配碼道即可。而TD-SCDMA系統(tǒng)即使在同一載頻內(nèi)，它要利用DCA算法使信道更合理分配在碼字、時間片的多維空間內(nèi)（此處不考慮智能天線因此的空間域）。DCA算法分為慢速DCA和快速DCA。慢速DCA將資源分配到小區(qū)，而快速DCA將資源分配給承載業(yè)務。在實際運行中，RNC集中管理一些小區(qū)的可用資源，根據(jù)各個小區(qū)的網(wǎng)絡性能指標、系統(tǒng)負荷情況和業(yè)務的QoS參數(shù)，動態(tài)的將信道分配給用戶。DCA算法有很多種，基于干擾的DCA是普遍研究和使用的，它對信道的排序調(diào)整都是基于UE和網(wǎng)絡測的實時干擾測量的。DCA算法的合理應用可以靈活分配信道資源，可提高頻帶利用率，無需信道預規(guī)劃，可自動適應網(wǎng)絡中負載和干擾變化，但如果利用不當，會造成系統(tǒng)干擾增加，容量降低等問題。
3. 智能天線的利用
智能天線的采用給TD-SCDMA系統(tǒng)帶來了諸多方面的影響：給DCA算法增加了對空間域的處理；使功率控制流程改變，控制要求降低，功率控制算法受到影響；使切換準則變得模糊，切換區(qū)域不再確定。智能天線對網(wǎng)絡無線資源算法的影響比較復雜，并且和具體的算法相關，所以需要在理論和實踐各方面進行研究和探索。
4. 室內(nèi)覆蓋
WCDMA系統(tǒng)中，為了重點覆蓋熱點區(qū)域，特別是解決大型建筑物的室內(nèi)覆蓋問題，普遍采用室內(nèi)分布系統(tǒng)提高服務質(zhì)量：采用微蜂窩或直放站作為信源，在室內(nèi)天花板或墻壁上根據(jù)天線輸出安裝全向或定向天線。這樣，用戶在室內(nèi)運動時，可以通過附近天線收發(fā)信號，由饋線將信號傳送至基站，而基站可將不同天線接收到的信號看做同一用戶的多徑信號進行相應處理。
在TD-SCDMA系統(tǒng)中，如果采用室內(nèi)分布系統(tǒng)，存在若干問題：（1）TD-SCDMA利用智能天線判斷用戶信號DOA，而根據(jù)室內(nèi)天線的接收信號無法進行DOA的判斷。（2）TD-SCDMA上下行同步，上行同步的建立和保持都是建立在對用戶發(fā)射功率的估計以判斷出用戶的位置，從而指示用戶提前或滯后發(fā)射時間。而室內(nèi)天線各有增益且各不相同，如果用戶不停移動，在不同天線服務范圍之內(nèi)，這樣基站無法從接收到的用戶功率來判斷用戶的距離，也就無法保持上行同步。即使用戶都是靜止的，不同用戶的信號從天線到達基站有不同時延，基站也要從算法上補償這部分時延，才能使不同用戶信道到達基站時達到基本同步，而這種情況是不現(xiàn)實的。對于室內(nèi)重點覆蓋問題有待于進一步研究。
四、結(jié)束語
網(wǎng)絡優(yōu)化是一個改善全網(wǎng)質(zhì)量、確保網(wǎng)絡資源有效利用的過程，網(wǎng)絡優(yōu)化工作的目的就是保證和提高網(wǎng)絡質(zhì)量，提高企業(yè)的競爭能力和用戶滿意度，是業(yè)務發(fā)展的有力后盾，其重要性不言而喻。包括對網(wǎng)絡的分析和對網(wǎng)絡配置和性能的改善。網(wǎng)絡性能數(shù)據(jù)包括接通率、可靠性、業(yè)務性能和業(yè)務分布統(tǒng)計等信息，可以從網(wǎng)管系統(tǒng)，路測數(shù)據(jù)、協(xié)議分析以及客戶投訴中得到。優(yōu)化工作可以根據(jù)這些信息進行分析，對現(xiàn)有的網(wǎng)絡進行調(diào)整和改善。由于TD-SCDMA系統(tǒng)以及WCDMA系統(tǒng)還沒有大規(guī)模的建網(wǎng)，所以對它的規(guī)劃和優(yōu)化特點還只能從理論上進行分析，有待于在實踐中進一步探索和總結(jié)。
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----《中國數(shù)據(jù)通信》
