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关于TD-SCDMA无线网络覆盖优化的探讨
吴猛
【期刊名称】《电子制作》
【年(卷),期】2014(000)003
【摘要】作为我国自主研发的3G通信制式， TD-SCDMA实现了中国通信产业的新突破。
在国际主流的三种3G标准中，TD-SCDMA正在快速地进入商用化的过程，然而要实现它更大的成功也绝非易事，为了打好营销的基础，需要建立一张非常优质的网络。
在对TD-SCDMA无线网络覆盖优化的时候，无论是网络建设的开始阶段还是在网络扩容时期，我们总会遇到各种各样的问题，这些问题可能会导致整个网络质量的下降，影响用户的使用。
本文的主要目的就是要从TD-SCDMA 网络优化方面着手，论述TD-SCDMA无线网络优化中出现的问题和解决的方法。
【总页数】1页(P163-163)
【作者】吴猛
【作者单位】苏州市轨道交通集团有限公司资源开发分公司 215004
【正文语种】中文
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从TD-SCDMA系统链路预算分析覆盖能力1、如何把握TD-S CDMA系统的覆盖能力?TD-SCDMA是IMT-2000的三大标准之一，一些业内外人士对其无线网覆盖能力不甚了解，有的没有与其它标准进行深入比较，就怀疑TD-SCDMA的覆盖能力差于WCDMA，特别是由此又认为TD-SCDMA不适合单独组网。
蜂窝无线网的覆盖能力的大小是通过系统链路预算得出，它需要链路仿真和系统仿真互相初步确认，再通过实际建站和电测最终而确认。
即一般在网络规划中，首先确定覆盖、容量、质量三大目标，包括所要覆盖的区域、每个区域所支持的业务类型和业务量、每个区域内每种业务所要达到的覆盖概率等等。
初始布局阶段，根据具体要求和覆盖区内的无线传播环境，进行各有关链路预算，以估计基站间距离，可以从覆盖受限方面估计基站站点的大致数目。
TD-SCDMA系统独特的帧结构，采用智能天线和联合检测、接力切换等新技术，相比WCDMA系统的链路预算有较大区别，从这些关键点进行链路预算分析，才能把握TD-SCDMA的覆盖能力。
2、TD-SCDMA系统链路预算的特点TD-SCDMA系统中包括TDD制式，使它在传输中能设置一个上行和下行链路的转换点，针对不同类型的业务灵活调整，除了语音业务，最佳适应于无线上网，WWW浏览、收发E-mail，网上银行、娱乐音乐等的上下行传输需求差异。
加上智能天线和联合检测的应用，对降低干扰和提高系统容量的作用，很好地扩大了小区的覆盖范围。
下面分别展开讨论：2.1TD-SCDMA系统独特的帧结构TD-SCDMA帧长度为10ms，1Oms帧分为两个5ms的子帧。
图1为TD-SCDMA 无线帧子帧结构，一子帧中的业务时隙总共为7个，除时隙Ts0必须用于下行、时隙Ts1必须用于上行方向外，其余时隙的方向可以变化。
DwPTS和UpPTS分别对应下行和上行同步时隙，GP为上下行间保护时间间隔。
BCH信道映射到主公共控制物理信道(P-CCPCHl 和P-CCPCH2)，P-CCPCHs以扩频因子16映射到时隙Ts0的前两个码道。
探析TD-SCDMA无线网络优化摘要：本文主要介绍了优化TD-SCDMA无线网络需要参考的指标以及TD-SCDMA无线网络优化的基本原则和特点，并对TD-SCDMA码资源忙闲率指标、网络优化目标与主要内容及优化流程进行分析，提出了相关优化措施。
关键词：TD-SCDMA；无线网络优化；优化措施所谓TD-SCDMA，就是一种移动通信标准，该项标准是由中国提出的，目前处于第三代移动通信标准，同时，TD-SCDMA 在国际上的应用极为广泛。
作为国际上第三代移动通信技术之一，TD-SCDMA 无线网络技术在人们日常通信领域中占据着极为重要的地位，产生了不可替代的作用，但该无线网络仍存不足，还需要不断改善，鉴于此，优化TDSCDMA无线网络成为当前亟待解决的问题之一。
一、优化TD-SCDMA无线网络需要参考的指标TD-SCDMA无线网络优化的主要目的是为了提高无线网络的性能，这主要包括：容量的指标：指的是上行和下行的负载量和吞吐量。
覆盖范围指标：这主要包括PCCPCH强度、接收和发送的功率等。
质量的指标：它分别反映的是语音业务上的误块率和数据业务上的吞吐率和时延。
接人的指标：它所反映的是接人的完成率。
反映成功率的指标：指的是业务的掉话率。
切换指标：主要参考的是切换的成功率。
二、TD-SCDMA无线网络优化的基本原则和特点无线网络优化的基本原则主要有以下几个要素：成本特定、保证服务的质量、容量和覆盖范围要尽可能大、适应未来的发展需要。
无线网络优化的目标就是要通过采集各种网络参数，查找出影响网络质量的因素并加以解决。
与其它制式的网络相比较，TD-SCDMA 有其自身的特点，这主要体现在以下几个方面：首先是它对于小区的负荷不敏感，在进行设计时完全可以按照零负荷来设计；其次是它对于扰码的规划要求非常高，使用的是32 个扰码组；第三方面体现在它的不同业务之间的覆盖差异较小，并且连续覆盖能力比较一致，在网络规划上也较其它制式更容易一些，当网络需要扩容的时候，只需要将原有基站进行扇区化、加频点即可；第四方面的特点就是在网络建设的初期，我们就比较容易实现切换区域的合理设置，从而有效地实现切换成功率的提高和资源使用效率的改进。
TD-SCDMA覆盖与容量分析课程目标：●了解规模估算在网规流程中的作用●掌握TD系统的时隙结构●掌握链路预算方法以及所涉及参数的概念●了解3G业务模型●掌握容量估算的方法等参考资料：●谢显中《TD-SCDMA第三代移动通信系统技术与实现》●李世鹤《TD-SCDMA第三代移动通信系统标准》●《TD-SCDMA网规网优介绍_V2.0》思考题：见每章节的后面目录第1章TD-SCDMA技术特点及网规特点 (5)1.1 TD-SCDMA基本特点 (5)1.1.1多址接入方案 (5)1.1.2 信道编码方案 (5)1.1.3 调制和扩频方案 (5)1.1.4 物理层过程 (5)1.2 TD-SCDMA时隙帧结构 (6)1.3 TD-SCDMA资源单元 (7)1.4 TD-SCDMA扩频与调制 (8)1.5 TD-SCDMA网规特点 (9)1.5.1 智能天线对网络规划的影响 (9)1.5.2 TD-SCDMA系统呼吸效应不明显 (9)1.5.3 TD-SCDMA建网策略 (10)第2章网规流程中的覆盖容量分析 (12)2.1 TD-SCDMA网规流程 (12)2.2 规模估算 (12)2.2.1 基于覆盖的规模估算 (12)2.2.2 基于容量的规模估算 (13)2.3 站型与面积的关系 (13)第3章TD-SCDMA链路预算 (15)3.1 链路预算公式 (15)3.2 链路预算参数解析 (16)3.2.1热噪声密度与热噪声功率 (16)3.2.2噪声系数 (17)3.2.3信噪比、载噪比 (17)3.2.4信噪比、Eb/N0 (18)i3.2.5扩频 (18)3.2.6处理增益 (18)3.2.7干扰余量 (19)3.2.8基站接收机灵敏度 (19)3.2.9基站天线增益 (19)3.2.10无线传播损耗 (20)3.2.11人体损耗 (21)3.2.12馈线损耗 (21)3.3 基于覆盖的估算方法 (22)3.4 传播模型 (22)3.5 TD与W链路预算差异 (23)第4章3G业务模型 (24)4.1 3G业务分类 (24)4.2 3G业务模型 (24)4.2.1电路域业务模型 (24)4.2.2分组域业务模型 (25)4.3 用户密度 (27)4.4 单用户话务量与话务总量 (27)4.4.1 CS业务话务密度 (27)4.4.2 PS业务话务密度 (28)4.4.3话务总量 (28)第5章TD-SCDMA容量估算 (29)5.1 TD-SCDMA容量分析 (29)5.1.1 按码道受限分析 (29)5.1.2 按干扰受限分析 (30)5.1.3 相关结论 (32)5.2 混合业务容量估算 (32)5.2.1 Equivalent Erlang方法 (33)5.2.2 post Erlang-B方法 (33)-ii-5.2.3 Campbell方法 (35)-iii-第1章TD-SCDMA技术特点及网规特点1.1 TD-SCDMA基本特点1.1.1 多址接入方案TD-SCDMA的多址接入方案是采用直接序列扩频码分多址（DS-CDMA），扩频带宽约为1.6MHz，采用不需配对频率的TDD（时分双工）工作方式。
TD-SCDMA无线网络覆盖方案探讨摘要文章首先介绍了TD-SCDMA网络的技术特点，给出了TD-SCDMA无线网络规划的一般流程；分析了与WCDMA和CDMA2000相比TD-SCDMA无线网络规划的特点；根据TD-SCDMA网络近期和远期规划的需求，提出了与GSM网络混合组网和独自组网的两种无线网络覆盖方案。
1、引言随着TD-SCDMA产业链各环节突飞猛进的发展和TD-SCDMA产业化专项测试的完成，TD-SCDMA商用进程离我们越来越近，TD-SCDMA系统的网络规划正成为各方关注的焦点。
无论是TD-SCDMA网络建设初期还是网络扩容期间，细致周密的网络规划对于网络成本的减少和运行质量的提高都具有极为重大的意义。
一个TD-SCDMA系统的无线网络（基站）部分投资接近总投资的三分之二，进行合理高效的TD-SCDMA无线网络规划可以大大减少投资资本。
一个优选的规划方案能辅助我们实现以最小的成本获得最佳的性能目标，最大限度的发挥网络的效用，发挥TD-SCDMA的技术优势，提高覆盖质量，提高通信服务的市场竞争能力，提高运行商的信誉。
由于第二代系统所使用的无线网络规划方法不能满足高性能需求，所以，我们需要有新的无线网络规划方法。
由于TD-SCDMA采用了智能天线、联合检测、动态信道分配、上行同步等关键技术，其网络规划与WCDMA、CDMA2000存在一定差异。
2、TD-SCDMA网络简介TD-SCDMA网络支持核心网GSM-MAP。
该系统特别适合于在城市人口密集区提供高密度大容量语音、数据和多媒体业务。
它在上行链路各终端发出的信号在基站解调器处完全同步，通过软件及物理层设计来实现，这样可使得正交扩频码的各个码道在解扩时完全正交，相互间不产生干扰，克服异步CDMA多址技术由于每个终端发射的码道信号到达基站的时间不同，造成码道非正交所带来的干扰问题。
TD-SCDMA网络特点可归纳为[1]：（1）TDD方式便于提供非对称业务。
TD-SCDMA无线网络的覆盖和容量测试探讨电信研究院通信标准研究所李文宇顾昕钰为了给用户提供可靠的通信保证，移动通信的无线网络必须满足合适的性能指标。
覆盖、容量、切换性能等都是衡量移动通信系统无线网络性能的关键指标（KPI）。
对于TD-SCDMA系统，需要在真实的无线环境下对网络的性能进行全面深入的验证，同时由于TD-SCDMA采用了智能天线、联合检测、上行同步、接力切换、动态信道分配等关键技术，对传统的网络规划和分析方法带来一定的影响，也需要通过测试来验证各项技术的综合效果，为实际的网络建设积累一定的经验。
一、TD-SCDMA无线网络的覆盖及容量测试无线网络关键性能指标（KPI）测试是对无线网络运行和服务质量的直接验证，需要通过对特定区域（如城区、高速公路等）无线网络信号的参数指标进行客观的考察和评估，并对测试中发现的问题，如掉话、弱覆盖、干扰等进行分析并得出相应的解决方法。
覆盖和容量测试是其中的主要内容。
KPI测试应遵循客观科学的原则，由制定测试目标、确定测试内容、细化测试用例、构建测试环境、准备测试工具和仪表、执行测试方案、分析测试结果及问题重现定位和完成测试报告等多个环节共同完成。
整体流程如图1所示。
无线网络关键性能指标测试流程覆盖测试的目标是确定被测小区各种不同业务的覆盖范围，确定其网络覆盖范围是受限于上行还是受限于下行，通过测试，获得TD-SCDMA系统在使用智能天线条件下，在不同的传播环境条件及同频、异频组网条件下获得网络覆盖性能及相关的实际数据，为TD-SCDMA通信系统的网络建设提供一定的指导作用。
容量测试的目标是得出TD-SCDMA小区在同频组网和异频组网条件下的最大用户数量，分析TD-SCDMA的系统容量在不同条件下的受限原因，分析基站的配置、终端的性能以及业务模型等各种因素对系统容量的影响，得出系统的网络设计和规划方案，给网络建设和运营维护者提供参考。
2.测试网络环境用于测试网络的最小规模为一层蜂窝的网络结构。
即有7个小区构成蜂窝覆盖，选择中心站点为主测小区；测试站型可分为全向站和定向站；测试环境可选择密集城区、一般城区、市郊和远郊等多种环境。
3.测试系统和工具待测网络系统应处于正常工作状态，能满足多种业务（话音、可视电话、分组业务）的正常进行。
RNC和基站除能实时进行数据采集外，还应具备OCNS(OrthogonalChannelNoiseSource )的模拟加载功能，从而完成某些特定测试条件的构造。
测试工具包括路测系统和网络侧测试仪表。
路测系统包括数据采集前端、全球定位GPS、笔记本电脑及专用测试软件等在内的一整套系统。
网络侧的测试仪表主要由各个接口的协议分析仪组成，结合系统操作维护平台，获得系统侧的重要信息。
通过与路测仪的记录联合分析，我们可以得到测试过程中在无线网络方面的完整信息，从而能够准确得出测试结果，更易对问题进行定位。
4.测试内容（1）覆盖测试在每个TD-SCDMA系统的覆盖区内，分别在同频组网和异频组网的条件下，选择一个单小区进行覆盖能力的测试。
覆盖测试对象包括P-CCPCH信道和各种业务信道。
根据实际的网络设置，对P-CCPCH信道的测试，采用无线信号全向发射；对业务信道的测试，采用智能天线赋形发射，业务一般包括AMR（12.2kbit/s）、可视电话、PS业务下行等。
根据TD-SCDMA的组网方式为同频还是异频，本小区是否存在其它用户，邻小区是否存在干扰，具体的测试项目分为邻小区关闭下的覆盖测试、同频组网下的覆盖测试及异频组网下的覆盖测试。
每一类覆盖测试下面，又分为本小区无其他用户、本小区部分用户（部分加载）和本小区满用户（满载）3种情况。
需指出的是，由于不同业务占用的无线资源不尽相同，所有加载方式并不能对所有业务信道完全适用。
容量测试应针对上面提到的各种业务进行。
需要注意的是，在测试过程中应重点考察混合业务，如PS分组业务和AMR语音业务的混合容量测试。
根据TD-SCDMA的组网方式为同频还是异频，邻小区是否存在用户，具体的测试项目分为以下几种情况来进行—邻小区关闭下的容量测试、同频组网下的容量测试及异频组网下的容量测试。
二、具体测试方法1.覆盖测试方法覆盖测试场景分为室外和室内两种。
其中室外覆盖测试分为径向拉远和环行覆盖两部分，其中，径向拉远测试主要完成单小区径向上的最大覆盖距离测试，环行覆盖主要完成在小区覆盖范围之内，在各方向和地理环境下的业务质量和信号效果的考察。
在测试之前，首先要对小区的部分参数的取值（如站型、广播信道码域发射功率、专用信道的码域发射功率最大值，上行和下行BLER目标值等）进行约定，以期得到某种典型设置下的覆盖情况，从而使结果更具有参考性。
室外测试中，采用测试车携带路测设备，在预先选定的测试路线上，以低于30公里/每小时的速度行驶，路测设备和网络侧同时记录终端和系统的相关参数。
为最大程度地消除测试结果的偶然性，测试次数不限于一次，应根据测试情况灵活确定。
室内测试中，可以采用动态覆盖测试和定点静态覆盖测试两种方式。
动态测试用于测试无线信号在建筑物内的某条路线上的连续覆盖效果，其测试方法和室外测试基本相似；定点静态测试用于测试在不同穿透损耗、不同的多径环境下特定地点的覆盖情况，通常在建筑物内的不同楼层、不同方向，有代表性地选择穿透损耗不同的几个测试地点进行各种业务的测试，并察看各点的业务质量，结合该点的无线环境分析影响覆盖的主要因素。
在径向测试中，每次测试应以各种业务的服务质量是否满足目标（各业务的BLER目标值）作为小区边界的判定原则，即以NodeB测量到的上行业务信道的BLER、UE测量到的下行业务信道的BLER值进行比较，以先超出目标值而后再降下来的地点作为小区的边缘。
2.容量测试方法单小区最大理论容量。
对于TD-SCDMA系统来说，根据在每个业务时隙上提供的码字资源，可计算得出各种业务的最大理论容量。
如表1所示。
容量测试即需要验证实际环境下，接入的最大用户数是否能达到或接近理论值。
具体说来，容量测试分为静态测试和动态测试两部分。
在静态测试中，将终端均匀放置于预先选定好的各个测试地点，按要求依次发起规定业务，路测终端和网络侧分别记录随终端数量增加带来的无线信号的变化情况，直到接入到最大数量；静态测试的地点选择，可以分为集中于一个近点、分布于多个信号强度相同但位置不同的地点和分布于多个信号强度不同且位置不同的地点等多种分布情况。
在运动测试中，由几辆测试车分别携带终端，发起业务后分别在小区内选定的不同测试路线上，以低于30公里/每小时的速度行驶，路测设备和网络侧同时记录终端和系统的相关参数。
为最大程度地消除测试结果的偶然性，测试次数不限于一次，应根据测试情况灵活确定。
同样，为保证在某种典型设置下的测试结果更具有参考性，在测试之前也要首先对小区的部分参数的取值进行约定。
测试中，每次测试应以满足业务的服务质量的最大用户数作为小区容量的判定原则，即测试中，在每个测试地点持续接入新的UE，直到不能稳定接入，此时把能够稳定接入并保持一定通话时间的呼叫总个数作为小区容量。
对于网络上下行受限的判断,应根据达到最大数量时的终端发射功率和基站的总发射功率作为依据。
当基站的总发射功率先达到最大，通常判定为下行受限；反之，为上行受限；如果基站和终端的发射功率几乎同时达到最大，此时判定为上下行同时受限。
如果接入用户数量达到了理论上的最大值，即占满了全部的码域资源，但此时上下行功率尚未达到最大，可以判定此时为码字受限，即受限于系统提供的码域资源。
3.加载方式定义无论是覆盖测试还是容量测试，不光要考虑异频组网和同频组网对测试结果的影响，还需要考虑邻小区和本小区（覆盖测试）有无用户条件下的结果变化，因此需要对加载方式做出约定。
加载方式分为真实用户加载和模拟加载两种方式，真实用户加载方式是采用其他终端发起实际业务的方式，对测试终端形成加载；而模拟加载一般采用正交信道噪声源（OCNS）的模拟加载方式，即在基站侧拿出某时隙的部分物理信道资源（简称码道），采用全向、随机或定向的波束赋形方式，进行无线信号的发射，从而模拟小区中的移动用户，得出对本小区或邻小区产生干扰的情况。
三、测试结果分析方法测试完毕后，需要对测试记录进行分析，得到所需的测试结果。
测试结果的分析，包括两个方面：单测试用例的结论分析和测试用例间的分析比较。
1.覆盖测试的结果分析为对覆盖测试的结果进行充分而准确地分析，需要在测试过程中保证上行和下行的某些关键参数能够被准确无误的记录下来，针对TD-SCDMA系统的覆盖测试来说，需要实时记录的主要数据包括如下。
（1）路测终端侧：需要记录测试路线上各采样点的接收信号码域功率，载波干扰比，UE 发射功率，下行业务信道的BLER（误块率）值，下行业务信道的RSCP和路测仪计算出的路径损耗；（2）系统侧：需要记录测试过程中的下行业务信道的TCP（码域发射功率），上行业务信道的RSCP和BLER。
通常，P-CCPCH广播信道的覆盖情况只需要考察测试路线下行的接收信号码域功率，载波干扰比即可。
而在考察业务信道的覆盖时，需要对上下行这两部分数据按照对应的时间或者系统帧号（SFN）进行合并，得到同一个地点的上下行信道的综合信息。
根据这些信息，可以形成以距基站的距离为横坐标，各无线参数为纵座标的曲线图以及更为直观的以电子地图为背景的MapInfo格式的测试结果图。
在得到上述测试结果图后，可以根据小区边界及受限情况的判定准则，得到每种业务和每种条件下的小区覆盖边界，同时根据图形给出的信息，得出覆盖受限的原因。
同时根据路径损耗的变化，可以得到在测试路线上，各采样点的无线信号的实时变化情况，一方面可以对测试结果做辅助分析，另一方面也可结合小区中道路和地面环境对网络现有覆盖的质量进行一定程度的评估。
在得到每个单独测试例的测试结果之后，可以将这些测试结果放在一起，进行对比、分析，从而对TD-SCDMA网络在多业务运营、异频和同频组网条件下的无线网络规划提供可供参考的结论。
2.容量测试的结果分析和覆盖测试不同，对于容量测试来说，需要随着终端数量的增加，阶段性地实时记录测试终端和系统测试的关键数据。
（1）路测终端侧：记录UE的发射功率，下行业务信道的BLER（误块率）值，下行业务信道的RSCP，下行时隙的ISCP（干扰信号码域功率）等；（2）系统侧：在记录测试终端参数的同时，需要记录测试过程中的基站发射功率，宽带接收总功率，下行业务信道的TCP（码域发射功率），上行业务信道的RSCP和BLER等。
以话音的容量测试为例，通常会选择每个时隙的用户数达到2、4、6、8时分别记录上述参数，并把上面的两部分数据进行合并，得到相同用户数量下的上下行信道的综合信息。
