WCDMA和TD-SCDMA網路最佳化的分析與比較(轉)

WCDMA和TD-SCDMA網路最佳化的分析與比較(轉)[@more@]

　　一、引言

　　隨著3G通訊技術的發展，網路規劃和最佳化工作越來越重要。對於未來的WCDMA/TD-SCDMA網路運營商而言，如何經濟有效地建設一個WCDMA網路，保證網路建設的高價效比是運營商所關心的問題。概括地講，就是在支援多種業務，並滿足一定QoS條件下，獲得良好的網路容量，滿足一定的無線覆蓋要求，同時透過調整容量、覆蓋、質量之間的均衡關係提供最佳的服務。為了達到高效能，WCDMA/TD-SCDMA採用很多先進的技術，所以二代系統所使用的規劃和最佳化方法就不能滿足需求，需要有新的規劃方法和工具。

　　二、WCDMA/TD-SCDMA網路最佳化流程

　　對網路運營商來講，盈利是最大目的，所以他必須關心網路的投資與效能，這是一對矛盾體。投資的可行性可透過一定評估手段與工具來進行較易得到，而網路效能的提高則是一個複雜的過程：不但要滿足現有的使用者需求，而且在未來發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務，所以網路最佳化是一個長期反覆的過程。

　　網路最佳化要提供一種自動或手工的方式來最佳化系統效能，使系統在覆蓋、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，網路最佳化包括三個層次：

　　（1）快速功控、快速擁塞控制、鏈路自適應、通道分配等這些在基站和UE之間可實時實現的演算法；

　　（2）負載控制等可以較慢響應的實時操作；

　　（3）基於經驗或長期統計結果的、可預操作或在離線規劃最佳化工具上進行的網路效能調整。前兩個層次的最佳化一般為系統自動實現，而第三個層次需要人工的參與，是我們一般所指的網路最佳化。

　　網優過程一般可分為幾步：首先設定質量指標，定義端到端的質量目標和不同業務型別的效能指標，設定相關的KPI值。透過網管系統、路測裝置、協議分析儀甚至使用者申告來收集網路效能資料，由網路報告工具提供質量統計和預分析資料，基於網路配置，就可以進一步詳細分析提高質量的方法。首先糾正單個引數，經過多次迭代後可以糾正整個引數集，最後，在達到預期質量目標時就得到了整體解決方案。按照整體方案對網路進行全面調整後，就開始了另一個質量不斷提高的迴圈。

　　一般而言，網路最佳化的任務包括：最佳的系統覆蓋、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、最佳的導頻分佈。最佳化的引數包括：每扇區的發射功率、天線位置（方位角、下傾角、高度）、鄰區表及其導頻優先次序、鄰區導頻集搜尋窗的大小、切換門限值等。

　　在網路最佳化的過程中，可以由不同工具參與，各自發揮不同作用：

　　（1）規劃工具：在上文我們提到，在詳細規劃階段，透過將初步規劃得到的站點輸入到電子地圖中，經過反覆的模擬分析過程，我們要判斷在滿足一定限制條件（如站點的要求、基站配置）下系統是否能夠達到預期的覆蓋、容量和質量。在這個階段，我們就可以進行某些網路最佳化，如站點位置、天線型別、天線的仰角方向角等。尤其當運營商要擴充套件系統時，我們將現有系統的測量資料（使用者分佈、流量分佈等）輸入到網規工具中，就可以在模擬器中分析判斷網路擴容是否能達到預期目標。

　　（2）網管系統：網管系統主要起到監控和蒐集資料的作用。它要能顯示系統提供的業務分佈和質量狀況，以便在QoS低於閾值時迅速定位，同時要基於KPI值或代價函式採用靈活方式設定QoS閾值。QoS包括：硬阻塞（硬體缺乏）、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、資料業務的重傳和延遲、資料業務與電路業務的比率等。因此，網管系統至少應當完成三個功能：①監控網路流量和效能；②及早檢測和發現問題以提高服務質量；③網路規劃和發展過程中的自動化。

　　（3）路測工具與軟體：在網路初步執行後，透過對簇群測試和全網測試兩個階段，分別分析一定區域內和整網的效能，在路測分析軟體的幫助下，最佳化人員可採取措施提高網路效能。路測工具要能捕捉空口中的各種無線訊號和信令，可以儲存和回放路測資料，同時可透過路測分析軟體得到質量分析結果，一種是各種動態資料：如接收訊號的強度指示、手機發射和接收功率等，另一大類是統計資料，如切換次數、切換成功率等。這些可幫助最佳化人員得到網路的效能指標，指導進行相關的最佳化措施。

　　總體而言，網路的規劃和最佳化是一個理論與經驗並存的反覆迭代過程，在各種網規網優工具的幫助下，透過規劃最佳化人員的判斷和推理，合適配置網路，最佳化網路效能，使網路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造最大的價值。

　　三、TD-SCDMA與WCDMA系統在網路最佳化方面的差異分析

　　網路最佳化的目的是改善對使用者的服務質量，提高網路資源的利用率。一般來講，最佳化不但要對網路的硬體配置進行最佳化，還要對引數設定（主要是無線資源演算法）進行最佳化。對硬體配置的最佳化，主要體現在對天線的位置、方向等的調整，這裡不再贅述。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。對無線資源管理演算法設計產生決定性影響的因素包括業務模型、通道模型和系統模型。由於業務引數模型和通道模型對所有第三代行動通訊技術是相同的，決定各系統RRM不同的因素主要是物理層技術。和其他第三代行動通訊系統比，TD-SCDMA系統在物理層技術上採用了智慧天線、聯合檢測、上下同步以及特殊的幀機構，因此該系統的RRM設計比較靈活。其中最具有代表性的是該系統的RRM演算法中採用了接力切換和DCA技術，並且智慧天線對於各個演算法的影響較大。

　　一般而言，最佳化任務包括：最佳的系統覆蓋、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、最佳的導頻分佈，而TD-SCDMA特有的最佳化任務包括：通道的合理分配、智慧天線的更合理應用。下面就TD-SCDMA與WCDMA的差異點進行分析。

　　1. 切換

　　切換過程的最佳化對任何一個蜂窩系統斗室十分重要的，因為從網路效率出發，使用者終端處於不合適的服務小區時，不僅會影響自身的通訊質量，同時也增加整個網路的負荷，甚至增大對其他使用者的干擾。移動使用者應當使用網路中最最佳化的通訊鏈路與相應基站建立連線。

　　在WCDMA系統中，同頻之間一般採用軟切換，而TD-SCDMA採用介於硬切換和軟切換之間的接力切換。因此在最佳化過程中需要就以下幾點對接力切換進行差異分析：

　　（1）切換測量的範圍不同：傳統的切換方式（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進行測量，而只需對與UE移動方向一致的靠近UE一側少數及格小區進行測量。最佳化時，要注意對測量範圍的確定：太大，接力切換趨同於普通的軟切換，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。

　　（2）切換目標小區的訊號強度滯後較大：接力切換在於目標基站建立通訊的同要斷開與原有基站的通訊，因此它的判決相對於軟切換來講要更加嚴格以下，儘可能降低切換率。使用者注重處理對本小區的測量結果，如果本小區服務質量足夠好，他不會對其他小區進行測量；如果質量不足夠好，才會啟動對其他小區的測量。因此在接力切換中，導頻強度最強的小區未必就是服務小區，而在WCDMA中，啟用集中的小區一定是導頻最強的小區（不考慮導頻最強小區在滯後期的特殊時期）。

　　2. 通道分配

　　WCDMA系統的通道分配較簡單，如果在同一載頻系統內，只要合理分配碼道即可。而TD-SCDMA系統即使在同一載頻內，它要利用DCA演算法使通道更合理分配在碼字、時間片的多維空間內（此處不考慮智慧天線因此的空間域）。DCA演算法分為慢速DCA和快速DCA。慢速DCA將資源分配到小區，而快速DCA將資源分配給承載業務。在實際執行中，RNC集中管理一些小區的可用資源，根據各個小區的網路效能指標、系統負荷情況和業務的QoS引數，動態的將通道分配給使用者。DCA演算法有很多種，基於干擾的DCA是普遍研究和使用的，它對通道的排序調整都是基於UE和網路測的實時干擾測量的。DCA演算法的合理應用可以靈活分配通道資源，可提高頻帶利用率，無需通道預規劃，可自動適應網路中負載和干擾變化，但如果利用不當，會造成系統干擾增加，容量降低等問題。

　　3. 智慧天線的利用

　　智慧天線的採用給TD-SCDMA系統帶來了諸多方面的影響：給DCA演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，功率控制演算法受到影響；使切換準則變得模糊，切換區域不再確定。智慧天線對網路無線資源演算法的影響比較複雜，並且和具體的演算法相關，所以需要在理論和實踐各方面進行研究和探索。

　　4. 室內覆蓋

　　WCDMA系統中，為了重點覆蓋熱點區域，特別是解決大型建築物的室內覆蓋問題，普遍採用室內分佈系統提高服務質量：採用微蜂窩或直放站作為信源，在室內天花板或牆壁上根據天線輸出安裝全向或定向天線。這樣，使用者在室內運動時，可以透過附近天線收發訊號，由饋線將訊號傳送至基站，而基站可將不同天線接收到的訊號看做同一使用者的多徑訊號進行相應處理。

　　在TD-SCDMA系統中，如果採用室內分佈系統，存在若干問題：（1）TD-SCDMA利用智慧天線判斷使用者訊號DOA，而根據室內天線的接收訊號無法進行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使用者發射功率的估計以判斷出使用者的位置，從而指示使用者提前或滯後發射時間。而室內天線各有增益且各不相同，如果使用者不停移動，在不同天線服務範圍之內，這樣基站無法從接收到的使用者功率來判斷使用者的距離，也就無法保持上行同步。