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WCDMA和TD-SCDMA网络优化的分析与比较_图文

WCDMA 和 TD-SCDMA 网络优化的分析与比较

一、引言 随 着 3G 通 信 技 术 的 发 展 , 网 络 规 划 和 优 化 工 作 越 来 越 重 要 。 对 于 未 来 的 WCDMA/TD-SCDMA 网络运营商而言,如何经济有效地建设一个 WCDMA 网络,保证网 络建设的高性价比是运营商所关心的问题。概括地讲,就是在支持多种业务,并满足一定 QoS 条件下,获得良好的网络容量,满足一定的无线覆盖要求,同时通过调整容量、覆盖、 质量之间的均衡关系提供最佳的服务。为了达到高性能,WCDMA/TD-SCDMA 采用很多先 进的技术, 所以二代系统所使用的规划和优化方法就不能满足需求, 需要有新的规划方法和 工具。 二、WCDMA/TD-SCDMA 网络优化流程 对网络运营商来讲,盈利是最大目的,所以他必须关心网络的投资与性能,这是一对矛 盾体。 投资的可行性可通过一定评估手段与工具来进行较易得到, 而网络性能的提高则是一 个复杂的过程: 不但要满足现有的用户需求, 而且在未来发展中要在能满足容量不断增加的 基础上能够引进具有竞争力的新型业务,所以网络优化是一个长期反复的过程。 网络优化要提供一种自动或手工的方式来优化系统性能,使系统在覆盖、容量、QoS 与 成本曲线上找到使运营商满意的契合点。从广泛的意义上来讲,网络优化包括三个层次: (1)快速功控、快速拥塞控制、链路自适应、信道分配等这些在基站和 UE 之间可实时 实现的算法; (2)负载控制等可以较慢响应的实时操作; (3)基于经验或长期统计结果的、可预操作或在离线规划优化工具上进行的网络性能调 整。前两个层次的优化一般为系统自动实现,而第三个层次需要人工的参与,是我们一般所 指的网络优化。 网优过程一般可分为几步:首先设定质量指标,定义端到端的质量目标和不同业务类型 的性能指标,设定相关的 KPI 值。通过网管系统、路测设备、协议分析仪甚至用户申告来 收集网络性能数据,由网络报告工具提供质量统计和预分析数据,基于网络配置,就可以进 一步详细分析提高质量的方法。首先纠正单个参数,经过多次迭代后可以纠正整个参数集, 最后, 在达到预期质量目标时就得到了整体解决方案。 按照整体方案对网络进行全面调整后, 就开始了另一个质量不断提高的循环。 一般而言,网络优化的任务包括:最佳的系统覆盖、最小的掉话和接入失败、合理的切 换(硬切换、软切换、更软切换、接力切换) 、均匀合理的基站负荷、最佳的导频分布。优 化的参数包括:每扇区的发射功率、天线位置(方位角、下倾角、高度) 、邻区表及其导频 优先次序、邻区导频集搜索窗的大小、切换门限值等。 在网络优化的过程中,可以由不同工具参与,各自发挥不同作用:

(1)规划工具:在上文我们提到,在详细规划阶段,通过将初步规划得到的站点输入到 电子地图中,经过反复的仿真分析过程,我们要判断在满足一定限制条件(如站点的要求、 基站配置)下系统是否能够达到预期的覆盖、容量和质量。在这个阶段,我们就可以进行某 些网络优化,如站点位置、天线类型、天线的仰角方向角等。尤其当运营商要扩展系统时, 我们将现有系统的测量数据(用户分布、流量分布等)输入到网规工具中,就可以在仿真器 中分析判断网络扩容是否能达到预期目标。 (2)网管系统:网管系统主要起到监控和搜集数据的作用。它要能显示系统提供的业务 分布和质量状况,以便在 QoS 低于阈值时迅速定位,同时要基于 KPI 值或代价函数采用灵 活方式设定 QoS 阈值。QoS 包括:硬阻塞(硬件缺乏) 、软阻塞(干扰受限) 、掉话率、呼 叫失败率、通话成功率、硬切换成功率、上下行的负载、数据业务的重传和延迟、数据业务 与电路业务的比率等。因此,网管系统至少应当完成三个功能:①监控网络流量和性能;② 及早检测和发现问题以提高服务质量;③网络规划和发展过程中的自动化。 (3)路测工具与软件:在网络初步运行后,通过对簇群测试和全网测试两个阶段,分别 分析一定区域内和整网的性能, 在路测分析软件的帮助下, 优化人员可采取措施提高网络性 能。路测工具要能捕捉空口中的各种无线信号和信令,可以存储和回放路测数据,同时可通 过路测分析软件得到质量分析结果,一种是各种动态数据:如接收信号的强度指示、手机发 射和接收功率等,另一大类是统计数据,如切换次数、切换成功率等。这些可帮助优化人员 得到网络的性能指标,指导进行相关的优化措施。 总体而言,网络的规划和优化是一个理论与经验并存的反复迭代过程,在各种网规网优 工具的帮助下,通过规划优化人员的判断和推理,合适配置网络,优化网络性能,使网络的 投资和收益达到最佳的契合点,让运营商以合理的代价创造最大的价值。 三、TD-SCDMA 与 WCDMA 系统在网络优化方面的差异分析 网络优化的目的是改善对用户的服务质量,提高网络资源的利用率。一般来讲,优化不 但要对网络的硬件配置进行优化,还要对参数设置(主要是无线资源算法)进行优化。对硬 件配置的优化,主要体现在对天线的位置、方向等的调整,这里不再赘述。无线资源管理一 般包括切换控制、功率控制、接纳控制、负载控制等。对无线资源管理算法设计产生决定性 影响的因素包括业务模型、 信道模型和系统模型。 由于业务参数模型和信道模型对所有第三 代移动通信技术是相同的,决定各系统 RRM 不同的因素主要是物理层技术。和其他第三代 移动通信系统比,TD-SCDMA 系统在物理层技术上采用了智能天线、联合检测、上下同步 以及特殊的帧机构,因此该系统的 RRM 设计比较灵活。其中最具有代表性的是该系统的 RRM 算法中采用了接力切换和 DCA 技术,并且智能天线对于各个算法的影响较大。 一般而言,优化任务包括:最佳的系统覆盖、最小的掉话和接入失败、合理的切换(硬 切换、 软切换、 更软切换、 接力切换) 、 均匀合理的基站负荷、 最佳的导频分布, 而 TD-SCDMA 特有的优化任务包括:信道的合理分配、智能天线的更合理应用。下面就 TD-SCDMA 与 WCDMA 的差异点进行分析。 1. 切换

切换过程的优化对任何一个蜂窝系统斗室十分重要的,因为从网络效率出发,用户终端 处于不合适的服务小区时,不仅会影响自身的通信质量,同时也增加整个网络的负荷,甚至 增大对其他用户的干扰。移动用户应当使用网络中最优化的通信链路与相应基站建立连接。 在 WCDMA 系统中,同频之间一般采用软切换,而 TD-SCDMA 采用介于硬切换和软切 换之间的接力切换。因此在优化过程中需要就以下几点对接力切换进行差异分析: (1)切换测量的范围不同:传统的切换方式(包括)中都不知道 UE 的准确位置,因而 需要对所有邻小区进行测量。而接力切换是在精确指导 UE 位置的情况下进行切换测量的, 因此,一般情况下,他没有必要对所有邻小区进行测量,而只需对与 UE 移动方向一致的靠 近 UE 一侧少数及格小区进行测量。优化时,要注意对测量范围的确定:太大,接力切换趋 同于普通的软切换,测量时间变长,工作量大,时延加大;太小,则会遗漏到可能的候选小 区。 (2)切换目标小区的信号强度滞后较大:接力切换在于目标基站建立通信的同要断开与 原有基站的通信,因此它的判决相对于软切换来讲要更加严格以下,尽可能降低切换率。用 户注重处理对本小区的测量结果, 如果本小区服务质量足够好, 他不会对其他小区进行测量; 如果质量不足够好,才会启动对其他小区的测量。因此在接力切换中,导频强度最强的小区 未必就是服务小区,而在 WCDMA 中,激活集中的小区一定是导频最强的小区(不考虑导 频最强小区在滞后期的特殊时期) 。 2. 信道分配 WCDMA 系统的信道分配较简单,如果在同一载频系统内,只要合理分配码道即可。而 TD-SCDMA 系统即使在同一载频内,它要利用 DCA 算法使信道更合理分配在码字、时间 片的多维空间内(此处不考虑智能天线因此的空间域) 。 DCA 算法分为慢速 DCA 和快速 DCA。慢速 DCA 将资源分配到小区,而快速 DCA 将资源分配给承载业务。在实际运行中, RNC 集中管理一些小区的可用资源,根据各个小区的网络性能指标、系统负荷情况和业务 的 QoS 参数,动态的将信道分配给用户。DCA 算法有很多种,基于干扰的 DCA 是普遍研 究和使用的,它对信道的排序调整都是基于 UE 和网络测的实时干扰测量的。DCA 算法的 合理应用可以灵活分配信道资源,可提高频带利用率,无需信道预规划,可自动适应网络中 负载和干扰变化,但如果利用不当,会造成系统干扰增加,容量降低等问题。 3. 智能天线的利用 智能天线的采用给 TD-SCDMA 系统带来了诸多方面的影响:给 DCA 算法增加了对空间 域的处理;使功率控制流程改变,控制要求降低,功率控制算法受到影响;使切换准则变得 模糊,切换区域不再确定。智能天线对网络无线资源算法的影响比较复杂,并且和具体的算 法相关,所以需要在理论和实践各方面进行研究和探索。 4. 室内覆盖 WCDMA 系统中,为了重点覆盖热点区域,特别是解决大型建筑物的室内覆盖问题,普 遍采用室内分布系统提高服务质量: 采用微蜂窝或直放站作为信源, 在室内天花板或墙壁上

根据天线输出安装全向或定向天线。 这样, 用户在室内运动时, 可以通过附近天线收发信号, 由馈线将信号传送至基站, 而基站可将不同天线接收到的信号看做同一用户的多径信号进行 相应处理。 在 TD-SCDMA 系统中,如果采用室内分布系统,存在若干问题: (1)TD-SCDMA 利用 智能天线判断用户信号 DOA,而根据室内天线的接收信号无法进行 DOA 的判断。 (2) TD-SCDMA 上下行同步,上行同步的建立和保持都是建立在对用户发射功率的估计以判断 出用户的位置,从而指示用户提前或滞后发射时间。而室内天线各有增益且各不相同,如果 用户不停移动, 在不同天线服务范围之内, 这样基站无法从接收到的用户功率来判断用户的 距离,也就无法保持上行同步。即使用户都是静止的,不同用户的信号从天线到达 Greenvpn http://www.greenvpn.org 20801865


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