TD-SCDMA网络性能评估与优化

摘要　叙述了TD-SCDMA网络性能评估指标、方法、流程；比较了WCDMA与TD-SCDMA网络设计与优化关注的异同；阐述了TD-SCDMA中特有技术在CDMA网络规划优化中的作用。

    1、TD-SCDMA网络性能评估

    3G用户对网络性能要求是非常高的，因此网络性能评估有着重要意义。对网络核心设备的处理能力的分析以及对网络带宽利用率、网络负载的分析，有助于提高网络整体性能和进行资源的合理分配，为规划、优化网络提供可靠依据。评定网络性能的好坏，不能简单地以流量的大小作为评定依据。下面介绍TD-SCDMA网络性能评估指标、方法和流程。

    （1）评估指标

    服务质量指标：无线接通率、掉话率、切换成功率、业务质量统计等。

    运行质量指标：电路域话务量、分组域流量、故障率、最坏小区、超忙/超闲小区比例等。

    （2）评估方法

    全方位的DT测试、CQT点的测试、用户投诉分析、系统报表的采集分析、系统配置和数据核查等。

    （3）质量评估流程

    质量评估流程如图1所示。

图1　质量评估流程

    2、WCDMA与TD-SCDMA网络设计与优化的异同

    TD-SCDMA与WCDMA共享3GPP规范，其核心技术集中在物理层，即无线接入网部分，所以TD-SCDMA网络服务的技术重点及核心竞争力，基本上集中在无线网络服务上。在这之中，又以工程网络设计与网络优化服务的需求最为迫切。

    TD-SCDMA与3GPP所推荐的其他3G标准的技术上的差异体现在窄带TDD模式、智能天线（SA）、联合检测（JD）、接力切换、动态信道分配（DCA）等特色技术上，增强了系统资源分配的灵活性以及抗干扰能力，在某种程度上，CDMA系统自干扰的特点已经表现得不再显著；同时，为了增强系统同频组网能力，TD-SCDMA引入了多频点小区的特性。以上各项新技术与特性的采用，都增加了TD-SCDMA网络服务的特殊性。因此，对于TD-SCDMA系统来说，在网络优化方面更多要考虑的是采用何种信道分配算法和智能天线的指标特性等。表1、表2和表3从网络设计与网络优化关注的角度，大致比较了TD-SCDMA与WCDMA的异同。

表1　链路预算的差异

表2　容量计算差异

项目	TD-SCDMA	WCDMA
上行链路	码资源受限	干扰受限
下行链路	码资源受限	干扰与功率受限
与覆盖的关系	呼吸效应弱，没有紧密关系	呼吸效应强，紧密相关
	覆盖与容量单独设计	覆盖与容量要折中设计

 

表3　网络规划和优化差异

项目	TD-SCDMA	WCDMA
扰码	32个码组，码字较短	512个扰码，码字长
业务覆盖	需要严格的码组与扰码规划	对扰码规划要求不太高
时隙	覆盖差异不明显	覆盖差异较大
	支持时隙非对称设置，高效支持非对称数据业务，应严格控制邻小区交叉时隙干扰	无时隙结构，双向频谱对称

 

    3、网络优化目标与指标

    优化目标：包括最佳的系统覆盖、最小的掉话率和接入失败率、合理的切换（硬切换、接力切换）、均匀合理的基站负荷、最佳的导频分布、信道的合理分配、智能天线的更合理应用等。

    优化指标：包括流量、流量变化、流量混合比例、切换比例、平均发射功率、平均接收功率、掉话率、干扰、每小区切换数、系统间切换、吞吐量、误码率和误帧率等。

    网络优化与网络性能密切相关，评估越细致，越利于发现和定位问题。

    4、网络优化

    网络优化的一般流程如图2所示。

图2　网络优化的一般流程

    TD-SCDMA是一个非常复杂的系统，涉及规划和优化方面的知识很多，下面仅仅对智能天线、接力切换、DCA等特有技术在TD-SCDMA网络规划优化中的作用做一些阐述。

    （1）覆盖优化

    应用智能天线的一个重要收益是覆盖范围的增加，这使得移动用户不必增加上行发射功率就能比普通用户拥有与基站更远的通信距离，而基站也不必在下行链路发射更多的功率。应用智能天线可以显著地增加小区覆盖面积，从而减少基站数目，降低建设成本。但是，由于实际传播环境复杂，在城市高楼密集环境下，智能天线不能很好地区分期望信号与干扰信号，信干比会有所下降，增益也会相应下降，因此，在进行网络规划时，要保留一定的冗余。

    （2）扩容

    智能天线按照扩容原理可以分为如下两类。

    （1）软容量的扩容：如CDMA系统。在这类系统中，由于可用信道数足够多，系统的容量取决于系统的信噪比，智能天线可以提高系统的信噪比。对于给定的信噪比门限值，采用智能天线的系统可以容纳更多的用户，达到扩容的目的。

    （2）硬容量的扩容：如FDMA、TDMA等系统。在这类系统中，智能天线利用其空间分集的能力，使空间角度不同的多个用户使用同一传统信道（频分信道、时分信道）。硬容量扩容实际就是将一个传统信道再分为若干个空分信道，从而成倍地提高系统容量。

    智能天线按照实现形式分类，也可分为两类，如下。

    （1）自适应算法形成方向图：自适应算法通常以输出信号具有最大信噪比作为目标，用迭代算法使系统信噪比达到最佳。

    （2）等旁瓣针状波束方向图：它通过测向确定用户信号的到达方向（Direction of Arrival，DOA），然后将等旁瓣方向图的主瓣指向用户方向，从而提高用户的信噪比。该方案中的DOA检测是一个比较成熟的技术，已经有MUSIC、ESPRIT等多种算法。

    （3）负荷均衡

    实际通信系统中的负荷流量经常是不均匀的，经常会出现“热点”地区，而不均衡的流量则意味着系统的容量未得到充分的利用。负荷平衡将根据网络流量的需求，平衡每个蜂窝或扇区的流量负荷。这时可利用智能天线的动态波束进行负荷平衡。比较可行的方式是采用预多波束智能天线，采用动态扇区调节和波束负荷两种方式进行负荷分担。动态扇区调节方式通过调节波束的方向和波宽来调节分布扇区的大小和位置，从而平衡高负荷情况。波束负荷方式则是通过将一些窄波束定向到“热点”地区来平衡网络流量负荷。通过负荷平衡，可以大大降低高负荷水平，同时提高网络的通信能力。此外，在越区切换中，智能天线同样也发挥着重要的作用。

    （4）切换管理

    切换区域规划是网络规划的另一个重要方面。软切换是CDMA系统提高容量的一个主要手段，实施软切换的核心是宏分集技术。宏分集可以给系统带来软切换增益，但是其会冗余地占用信道资源，从而降低系统可用容量。

    因此，在进行TD-SCDMA软切换区规划时需要非常谨慎，因为覆盖面积过大会造成系统资源浪费严重，而过小则容易掉话。切换区域所处位置也要仔细选择，尽量避免处于高业务区，以免造成系统资源的浪费。

    对于TD-SCDMA软切换问题，一些专家提出了站址选择的建议：在实际规划中，为了保证一定的通信质量，软切换往往可以

    达到系统覆盖面积的60%；在小区分裂时，也需要综合考虑切换区域的位置，谨慎选择新小区站址。

    接力切换是TD-SCDMA移动通信系统的核心技术之一，是介于硬切换和软切换之间的一种新的切换方法。其原理是在切换测量期间，使用上行预同步的技术，提前获取切换后的上行信道发送时间和功率信息，从而达到减少切换时间，提高切换成功率，降低切换掉话率的目的。这个过程就像是田径比赛中的接力赛一样，因而形象地称之为“接力切换”。对比硬切换和软切换，接力切换有如下优势：

    ●切换过程经历时间短；

    ●切换过程中始终只需一条无线链路，比软切换节省无线资源；

    ●切换中上下行分别进行，比硬切换成功率高；

    ●可以实现无损伤切换。

    （5）动态信道分配（DCA）

    DCA（Dynamic Channel Allocation）就是动态调整无线资源分配，能达到降低干扰、均衡负载、确保QoS的目的。TD-SCDMA系统中的任何一条物理信道都是通过它的载频/时隙/扩频码/波束的组合来标记的。这就使得DCA可以在频域、时域、码域和空域4个维度内进行无线资源的调整，为提高系统性能提供了更为灵活的手段。概括起来，DCA具有如下优势：

    ●极大地避免了用户间的干扰，高效率利用无线资源，提高系统容量；

    ●适应未来业务发展需求，充分保证高速率的上下不对称数据业务的发展；

    ●无需进行信道预规划，自动适应网络中负载和干扰的变化。

    （6）参数调整

    参数调整是网络优化中非常重要的一项，TD-SCDMA网络规划和优化涉及到很多参数，在这里分大类列出主要参数：功率控制参数、频率参数、切换参数、信道配置参数动态信道分配参数、负荷控制参数、寻呼参数、局数据、接入参数、定时器等。

    5、结束语

    TD-SCDMA技术目前没有成熟的商用网络，因此在网络设计和网络优化方面缺乏成熟的经验参照，特别是网络优化，目前没有任何厂商做过真正意义上的全网工程优化。

    与发展相对成熟的2G网络相比，3G网络规划和优化工作有着自己的特点。3G网络的规划与优化的复杂性远远高于2G网络。在我国，无线网络情况比较复杂，目前有GSM网络、CDMA网络和小灵通网络，未来的3G可能会有TD-SCDMA、WCDMA、cdma2000三张网。进行3G网络建设时，如何充分利用现有网络资源，提高用户满意程度同时节约建网投资，成为运营商在网络规划过程中需要重点考虑的内容。尤其是TD-SCDMA作为一项新的技术，由于没有原有网络的积累，如何合理地做好网络的规划与优化成为3G启动商用前一个亟待解决的课题。