TD-SCDMA网络优化技术研究辅助服务项目总结报告.ppt

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1、TD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMA网络优化技术研究辅助服务项目网络优化技术研究辅助服务项目网络优化技术研究辅助服务项目网络优化技术研究辅助服务项目总结报告总结报告总结报告总结报告四川移动网络管理中心FACHFACHFACHFACH信道的有效性使用研究信道的有效性使用研究信道的有效性使用研究信道的有效性使用研究2.1 2.1 研究目的研究目的验证各设备厂家关于FACH信道使用资源的浪费（包括短信息传输、位置更新登记、呼叫建立等都是建立在DCH）；证明各设备厂家对于FACH信道无法使用TPC,SS，如果开启后将导致业务的接通率等KPI指标较建立在DCH状态下的下降；提

2、出如果利用软件无线电技术修改SCCPCH和PRACH的子帧数据结构，使用SS和TPC，CELL-FACH状态的可靠性将大大提高，对信道资源的合理有效使用将大有好处；工作时间课题选定（8月份）资料收集（9月份）FACH研究（10月份-12月份）测试计划（12月份）验证测试（1月份）总结报告（1月份）u主要研究工作：主要研究工作：u1、FACH信道的复用、结构、容量大小等研究。u2、FACH信道的功控和同步研究。u3、现网FACH信道的利用情况研究。u4、启用FACH信道对现网的影响研究。u5、FACH信道利用的验证测试。u6、编写总结报告、结束项目。FACH-FACH-FACH-FACH-工作介

3、绍工作介绍工作介绍工作介绍启用FACH的优点缓减未来缓减未来DPCHDPCH信道信道容量受限容量受限可提高拥可提高拥塞小区塞小区RRCRRC接入成功接入成功率率减少业务减少业务接入时延接入时延,提升用户提升用户感知感知启用启用启用启用FACHFACHFACHFACH的优点的优点的优点的优点1、因此启用FACH信道对DPCH信道的容量受限和FACH信道的利用率大有帮助。3、对于TD-SCDMA系统，由于码道资源受限，需采用资源管理算法来提高PS域接通性能。资源管理算法需要结合网络业务分布情况和用户真实业务行为以及网络拓扑结构进行相应精细化参数设置，以达到最佳的网络性能提升效果。2、通过DCCC信

4、道重配置算法，能够依据BE业务的传输特性使其在CELL_DCH状态时节省信道带宽，但是当BE业务长时间处于低活动状态时，对信道资源需求很少或者没有需求，此时可以通过状态迁移将用户迁移CELL_FACH或其它状态，以节省更多的系统资源。评估启用FACH的影响启用后启用后是否是否对现对现网网FACH/RACHFACH/RACH信信道容量的影响道容量的影响启用后是否启用后是否对现网干扰对现网干扰提升提升启用后启用后是否是否导导致接入致接入KPIKPI的降的降低低是否造成同步精度降低启用启用FACH后对现网的影响验证结果后对现网的影响验证结果导致接入时干扰的提升同步精度的下降如何解决问题充分发挥FAC

5、H信道的优点启用启用启用启用FACHFACHFACHFACH的影响的影响的影响的影响FACH-FACH-FACH-FACH-缓减未来缓减未来缓减未来缓减未来DPCHDPCHDPCHDPCH信道容量受限信道容量受限信道容量受限信道容量受限当改变时隙配比为1:5时隙配置策略业务发业务发展展变变化化时隙结构可采用3：3配置，HSDPA采用较低配置初期阶段话音业务为主可修改时隙结构为2：4配置发展期数据业务需求逐步上升，部分热点区域网络发展的成熟期密集城区热点区域优化方法；优化方法；打开PS-BE类业务的状态迁移开关；未来话务趋势未来话务趋势PS域业务包括实时业务和非实时业务，非实时业务对时延敏感度小

6、，其主要应用是PS域interactive/background业务，简称为BE业务。基于BE业务的特性，从充分利用信道资源的角度出发，利用BE业务对时延的相对不敏感性，可以对其进行信道重配置，即在BE业务有数据需要传送，同时也有资源可用的条件下，为该业务配置较大的信道带宽，使该业务的QoS尽量得到满足；如果BE业务的数据已经传输完毕或者只有少量数据偶尔传输，则为该业务配置较小的信道带宽，以节约有限的无线资源。即对已建立的RB进行实时动态监控，提高系统资源利用率。针对PS业务容量问题，发现用户发起PDP激活后，无论是否有数据传输，均需占用专用信道（DCH），造成码道资源浪费。而根据协议，如图1

7、所示，数据业务在PDP激活后，如果一定时间内无业务发起，手机终端可以由CELL_DCH状态跃迁至CELL_FACH状态，此时业务不占用专用信道资源，以保证更多的用户同时在线。降速方向：1 H2D：目标速率=DCHCCH门限，由业务量4B报告触发2 D2F：目标速率=8K，由业务量4B报告触发3 F2P：目标速率=无，由业务量4B报告触发DCH到FACH的TRACE跟踪UE从从CELL-DCH到到FACH的的信道信道码树码树跟踪截跟踪截图图；UE在DCH上进行PS业务（UL64K/DL128K）UE释放DPCH信道，用RACH和下行两个码道进行测量 UE完全释放下行两个DPCH信道，进入FACH

8、状态进行测量DCCC打开状态时,(SET CORRMALGOSWITCH CHSWITCH=DCCC_SWITCH-1);可以看出在MEAS CTRL中系统发出了4B测量控制，UE在满足测量条件时会报测量报告，系统会发送RRC_RB_RECFG，进行降速FACH-FACH-FACH-FACH-减少业务接入时延减少业务接入时延减少业务接入时延减少业务接入时延理理论论分析；分析；呼叫建立在呼叫建立在FACH状状态时态时延要比延要比DCH小小考虑呼叫在FACH和DCH的时延关键在于随机接入后的值传信令的数据块大小和FACH信道以及DCH信道的TTI大小。（1）首先我们知道一个语音用户的信令传输速率为

9、3.4K，传输块大小为148bit，这是固定的。因此主要比较DCH信道和FACH信道的TTI。DCH为5ms，FACH为20ms。因此传输相同的RTB所需时间相差15ms，那么从随机接入到RB建立一共需要经过3条NAS层传输，时延基本相差15ms3=45ms，加上每次开环功率控制发送所需要的UP接入获取到FPACH的时长，总的时延和呼叫建立在DCH上的时延相差很小。（2）但是呼叫建立在FACH时我们知道要比DCH少建立RL链路和ALCAK协议以及上下行同步这些过程，并且在RRC SETUP这条信令所承载的数据内容也相对DCH要小，主要高层不下发包含DPCH信道的功率控制信息等，这就意味着FAC

10、H相对DCH上建立呼叫的随机接入过程要快，具体如下图；随机接入IU-B口信令解析全网整体指标全网整体指标(cell-dch)时长（第一次拉网）时长（第一次拉网）时长（第二次拉网）时长（第二次拉网）全网平均接入时长(S)6.185 6.431 全网整体指标全网整体指标(cell-fach)时长（第一次拉网）时长（第一次拉网）时长（第二次拉网）时长（第二次拉网）全网平均接入时长(S)5.545 5.352 资阳cell-dch拉网接入时间平均=1.426s(从RRC连接到SETUP计算)资阳cell-fach拉网接入时间平均=0.904s(从RRC连接到SETUP计算)资阳cell-dch拉网接入

11、时间平均=5.872s(从RRC连接到RB建立完成计算)资阳cell-fach拉网接入时间平均=4.715s(从RRC连接到RB建立完成计算)数据数据验证验证；通过把业务建立在FACH上和DCH上进行对比测试发现；总的接入时长要快平均1秒左右，根据大量数据统计发现随机接入过程FACH上比DCH平均要快400MS左右。图表 FACH/DCH接入时长对比统计（3）最后要考虑的是RAB指派到RB完成的这段时延；建立在FACH和DCH上最大的区别就是DCH上去进行已经配置好的RL重配置，而FACH上则是进行RL建立，两者都是在RL链路上进行RB信道的建立；因此我们通过大量数据验证出RL重配置所需要的时

12、延更长，比RL建立要多花上近700MS的时间。FACH下接入各阶段所需的时长DCH下接入各阶段所需的时长从随机接入到RB建立完成可见CELL-FACH比CELL-DCH平均快1秒左右。结论；结论；利用CELL-FACH起呼可降低平均接入时延1秒，降低约16%的时延，提高用户感知。FACH-FACH-FACH-FACH-提高拥塞小区提高拥塞小区提高拥塞小区提高拥塞小区RRCRRCRRCRRC接入成功率接入成功率接入成功率接入成功率提高拥塞小区提高拥塞小区RRC接入成功率接入成功率 试想在话务拥塞，DCH信道饱和的情况下还把短信、位置区更新等小数据量业务建立在DCH信道上势必导致RRC建立失败，因

13、此合理有效的使用FACH信道来承载这些小数据量业务，必定可以起到提高短信、位置区更新业务的接入成功率，提高RRC连接建立成功率，从而提高KPI指标，提高用户感知度。近点整体指标近点整体指标(cell-fach)RRCRRC建立成功率建立成功率 RRC建立次数=67次100%远点整体指标远点整体指标(cell-fach)RRCRRC建立成功率建立成功率RRC建立次数=63次100%FACH/DCH下定点测试RRC成功率对比 通过模拟加载100%一个被测试小区，通过选取远，近2个测试点反复拨打测试后发现；在一个话务拥塞的小区中把短信和位置区跟新建立在FACH状态下，测试全部成功。短信和位置区跟新建

14、立在DCH状态下，全部失败原因为RRC.FailConnEstab-小区中因网络拥塞而拒绝RRC连接请求。FACH下位置区更新成功FACH下短信收发成功UENode BUpPCH（UpPTS）FPACHPRACH（RACH）SCCPCH（FACH）终端选择SYNC-UL，以估算的时间和功率发送基站检测到SYNC-UL，并回送定时和功率调整调整定时和功率，发送随机接入请求发送随机接入响应后，进行后续的信令接续PRACH（RACH）RRC CONNECTION COMPLET 当RRC连接建立在公共信道上时，因为用的是已经建立好的小区公共资源，所以无需建立无线链路和用户面的数据传输承载，其余过程与

15、RRC连接建立在专用信道相似。SRB建在公传或专用信道上逻辑信道均为DCCH。只是传输信道不同，公传映射为RACH，专用映射为DCH。因此呼叫建立在DCH上时RRC CONNECTION COMPLET 所承载在的DPCH信道占用2个码道（3.4K/12.2K)，一旦上下行信道负荷，导致RRC建立失败FACHFACHFACHFACH信道信道信道信道启用后对现网干扰提升启用后对现网干扰提升启用后对现网干扰提升启用后对现网干扰提升首先整个随机接入过程是经过开环功率控制的；上行控制对上行功率控制，系统将通过高层指示一个上行发射功率的最大允许值，上行功率控制必须使总的上行发射功率不超过这个最大值。1

16、1UpPTSUpPTS的开环功率控制的开环功率控制UE发射的UpPTS功率可由下式计算：PUpPTSLP-CCPCHPRXUpPTS,des（i-1）Pwrramp其中：PUpPTS：UE发射功率（dBm）LP-CCPCH：测量到的路径损耗（dB）（P-CCPCH参考发射功率在BCH中广播）PRXUpPTS,des：基站期望在小区接收机得到的接收功率（dBm）（在BCH中广播）Pwrramp：UE在每个UpPTS传输中的功率步级增量值NodeB将所测量到的UpPTS上的干扰功率值送给RNC，让其确定新的功率增量参数，并在BCH上广播一个功率增量用于接入。接入过程中，UE每发一个新的SYNC_U

17、L，发射机将按此增量增加发射功率。2 2PRACHPRACH的功率控制的功率控制UE在PRACH上的发射功率由下式计算得到：PPRACH=LP-CCPCH+PRXPRACH,des其中：PPRACH：UE在PRACH上的发射功率（dBm）LP-CCPCH：测量得到的路径损耗（dB）（P-CCPCH参考发射功率在BCH上广播）PRXPRACH,des：基站接收机在PRACH上期待的接收功率（网络通过测量PRACH上的干扰确定该值，并在FPACH上发送）。因此可见如果随机接入完成是建立在CELL-FACH上的话，那么随机接入过后的信令传输不受系统闭环功率控制的（由于FACH复用的SCCPCH上不携

18、带TPC和SS）而是进行开环功率控制的（开环功控算法相对于每秒可进行200次功率调整的闭环功控算法稳定性要差，并且同步的精度相对于闭环功控的1/8chip要低）。所以一旦用户增多或者是快速移动下，容易出现快衰而使功率过大或者过小导致的干扰和用户接入失败等情况。fach ci轨迹dch ci轨迹fach uetxpower轨迹fach uetxpower轨迹FACHFACHFACHFACH信道信道信道信道启用后对现网干扰提升启用后对现网干扰提升启用后对现网干扰提升启用后对现网干扰提升图表 67 图表 68 图表 69 图表 610 表6-9和表6-10对比中可发现UE在FACH状态下的发射功率在

19、6-34段为29.86%，较在DCH状态下的6-34段的21.3%要高出近9%，再结合后台跟踪的小区底噪表分析；FACH状态打开下的小区底噪相对DCH状态下的要高，可见FACH状态下的功率控制没有在DCH状态下的有效，因此在FACH下对现网的干扰提升要大。表 612 CELL-FACH下PRACH发送功率图表 613CELL-DCH下PRACH发送功率 同样的从表6-12和表6-13对比中可发现UE在FACH状态下的PRACH发射功率在6，34段为99.81%，较在DCH状态下的6，34段的80.26%要高出近19%，可见FACH状态下的功率控制没有在DCH状态下的有效，导致UE过大功率发射，

20、容易产生干扰，因此在FACH下对现网的干扰提升要大，一旦用户增加干扰明显。FACHFACHFACH信道信道信道启用后对现网干扰启用后对现网干扰启用后对现网干扰有所有所有所提升提升提升FACH-FACH-FACH-FACH-现网现网现网现网FACH/RACHFACH/RACHFACH/RACHFACH/RACH信道容量的影响信道容量的影响信道容量的影响信道容量的影响TS0配置4条SCCPCH PCH和FACH是时分复用在SCCPCH上的，分别占用2个，重复周期64个无线帧，对于FACH的配置如下所示；图表 614FACH配置索引属性名属性名字段名字段名 取取值值范范围围典型典型值值(属属性值性值

21、)传输格式集参数171$0&171$1&171$20传输块尺寸(bit)171传输块数01传输块尺寸(bit)171传输块数12传输块尺寸(bit)171传输块数2发射时间间隔(ms)TTI0:10ms ms 2:40 ms 3:80 ms 4:DYNC 5:5 ms20ms信道编码类型ChCodingType0:不编码1:卷积码2:Turbo码卷积码编码速率CodingRate0:1/2 速率1:1/3速率1/2速率匹配属性RateMatchAttr1maxRM200CRC校验位比特数(bit)CRCSize0,8,12,16,2416 对于以上FACH的配置；我们可以计算出相关的FACH信

22、道的极限容量；首先按照目前华为配置情况；四条SCCPCH上复用两条FACH信道计算最大容量704（2个352chip数据）bit2(2个码道)（20ms/5ms）2（QPSK调制）/16（SF=16）/2（采用2分之1编码）=352bit其中20ms/5ms代表传输时间间隔为20ms的TB需要经过4次5ms的传输，如下图；对于以上FACH的配置；我们可以计算出相关的FACH信道的极限容量；首先按照目前华为配置情况；四条SCCPCH上复用两条FACH信道计算最大容量704（2个352chip数据）bit2(2个码道)（20ms/5ms）2（QPSK调制）/16（SF=16）/2（采用2分之1编码

23、）=352bit其中20ms/5ms代表传输时间间隔为20ms的TB需要经过4次5ms的传输，如下图；也就是说171(规定一个FACH传输块信息大小)2=342bit FACH上的信息足够可以在20ms的tti里传输完成。见如下计算；FACH-FACH-FACH-FACH-现网现网现网现网FACH/RACHFACH/RACHFACH/RACHFACH/RACH信道容量的影响信道容量的影响信道容量的影响信道容量的影响图表 616 171bit FACH信道扩频调制示意图图表 617 3.4K信令示图对于每个码道传输3.4K信令的数据大小为3.4kbps10245ms=17.6bit，而FACH2

24、个码道的容量最大为342/4=85.5，因此85.5/17.6=4个，FACH最大可同时支持4个用户同时传输。对于过多的用户同时接入在（在CALL-FACH）下时，可以考虑在TS0时隙增加2条映射FACH的SCCPCH码道，此时对于PCCPCH码道功率的影响估算如下；现网以TS0配置9码道算PCCPCH功率为；9玛道：10log（2000）-10log(9)+10log(2)=33-9.5+3=26.5 dBm TD每个时隙的发射功率都是独立的；每个时隙的功率平均分配到每个占用的码道上。功率分配和业务类型没有直接关系对于AMR业务来说：当每时隙16个码道全站满，则每载波每个业务功率为33（2W

25、）10log1610log2=24dBm 每个12.2K语音用户占2个码道即24dBm。如果以现网TS0时隙增加2条映射FACH的SCCPCH码道，计算PCCPCH码道功率为；11玛道：10log（2000）-10log(11)+10log(2)=33-12+3=25 dBm和9码道相比PCCPCH功率相差1.5db约，因此对于UE接收信号强度的变化并不明显，所以当FACH容量不够时考虑增加其码道个数也是可行的。当呼叫建立在fach上时，3.4K的信令链接还用于RACH信道上，所以我们必须考虑到PRACH的信道容量问题；计算单RACH容量为170/（10ms/5ms）/2=42bit，所以对于

26、传输3.4K信令大约可容纳422/17.6=4个用户。当呼叫建立在fach上时，3.4K的信令链接用于FACH信道上，所以观察3.4K信令的传输块大小得出；数数据据验验证证在打开了FACH作为RRC接入的小区内同时接入4部终端进行FACH/RACH信道容量验证测试，TRACE跟踪结果如下；（4部终端的IMSI分别为460023821455379、460023821455373、460023821455354、460023821455370）验证结验证结果；果；从TRACE跟踪结果图中的时间点观察，这4部终端几乎同时完成了网络的接入，测试数据验证理论推导的FACH/RACH容量可以同时接纳4个用

27、户起呼的结论正确。FACH-FACH-FACH-FACH-启用后启用后启用后启用后导致接入导致接入导致接入导致接入KPIKPIKPIKPI的降低的降低的降低的降低理理论论分析分析TD系统高速移动特性分析同步精度降低 由于采用了时分双工(TDD),上行同步,智能天线和联合检测等关键术,TD-SCDMA系统对高速移动通信的支持能力是有别于其它移动系统的.首先,对于移动通信系统,在高速移动状态下,信道衰落周期将变短,因此就双工通信模式比较而言,TDD系统相对于FDD系统,其抗快衰落特性和多普勒频移能力是有所降低的。第一,基于技术上的区别,3GPP标准协议规定FDD系统需支持最高移动速度为500km/

28、h,TDD系统最高移动速度则定义为120km/h,因此,TD-SCDMA系统若需支持更高速度的高速移动通信,必须在技术上进一步改进。第二,TD-SCDMA系统要求实现严格的上行同步,在高速移动环境下,可能出现同步偏差而不能达到系统要求的1/8Chip的同步精度,可能致使系统性能有一定程度的下降。第三,智能天线快速下行赋形要求上,下行信道必须具备互易性,而在高速移动环境下,上下行信道的相关性变弱,有可能造成系统性能的下降.需要根据不同的速度选择合适的天线方案。第四,对于联合检测而言,按照R4 TD-SCDMA系统的时隙结构,在QPSK调制模式下,TD-SCDMA的中间码(midamble码)对高

29、速移动产生的多普勒频偏估计的能力大概在160-250km/h.如果移动速度更高,由于信道的快速变化,数据部分特别是burst两端的数据符号,经历的实际信道与信道估计的偏差较大,因而两端的数据和中心midamble码的信道估计在幅度和相位上会产生一定误差,从而使系统解调性能有所下降，如果再加上无线信道的干扰和噪声影响，信号的快衰导致的同步偏差可能对终端的解调产生更大的影响。图表 623 midamble在突发中的位置综上所述,影响TD-SCDMA系统高速移动通信性能的关键因素为高速移动状态下产生的多普勒频移效应和信道估计的偏差,同步难度加大,以及上,下信道相关性减弱等问题。因此，对于在本身就没有

30、进行TPC和SS的FACH信道上建立呼叫，在无线环境恶劣、快速移动的场景下，要保持精、确的同步和良好的功率控制是比较困难的。这就意味着在FACH信道上建立业务相对于DCH上建立业务的成功率要低。FACH-FACH-FACH-FACH-启用后启用后启用后启用后导致接入导致接入导致接入导致接入KPIKPIKPIKPI的降低的降低的降低的降低采用拉网的方式对FACH和DCH上建立业务的接通率进行对比测试；呼叫建立承载建立在DCH上和FACH上的成功率对比表；通话项目通话项目(CELL-DCH)值值通话项目通话项目(CELL-FACH)值值试呼(次)105试呼(次)103未接通(次)7未接通(次)16

31、接通(次)98接通(次)87掉话(次)0掉话(次)0接通率(%)93.33%接通率(%)84.47%掉话率(%)0.00%掉话率(%)0.00%平均呼叫建立时长(ms)6184.59 平均呼叫建立时长(ms)5548.79 图表 624RRC建立在专用与公共信道上的测试对比业务建立在DCH上的未接通情况汇总 业务建立在FACH上的未接通情况汇总发现FACH上呼叫建立失败由于requested circuit/channel not available（同步失败）此类原因引起的接入失败次数高达7次，较DCH上建立的多出6次，可见在FACH状态下的同步精度没有DCH高举举例分析；例分析；资资阳阳R

32、NC1下拉网下拉网测试测试未接通未接通问题问题事件类型：事件类型：主叫未接通原因值原因值：requested circuit/channel not available（同步问题）图表 627主叫测试轨迹图表 628被叫测试轨迹图表 629主叫Uu口信令图表 630被叫Uu口信令FACH-FACH-FACH-FACH-启用后启用后启用后启用后导致接入导致接入导致接入导致接入KPIKPIKPIKPI的降低的降低的降低的降低从图表 631图中可以看出RNC连续发送3条RAB Setup但是由于主叫没有收到，导致连接超时，RNC向nodeb下发无线链路删除命令，并且在回应CN的RAB ASSIGNM

33、ENT RESP（见图表6-33）消息中携带的原因为；failure-in-the-radio-interface-procedure，无线侧丢失。最后无线链路删除RAB建立失败，UE由于下行失步向RNC上发cell-update消息告知需要重新建立同步，cell update可以简述为由终端物理层对物理信道数据进行CRC校验，如果误码率较高或者是干扰弱覆盖、快速移动，物理层就会判断为失步，经过T313的时间，没有连续检测到N315个同步，定时器超时，就会释放与原基站的RL。UE读广播，重新搜索小区，在新小区上建立无线链路。随后核心网得到消息后向被叫发送Disconnect，被叫释放连接导致主

34、叫未接通。查看后台信令跟踪发现被叫一切正常。这是属于主叫的原因导致未接通，查看主叫当时的无线环境发现UPpch TxPower 达到11dbm，C/I=-2db左右。图表 631主叫TRACE截图图表 632被叫TRACE截图通过以上的案例以及相关的数据分析可以看出，这几次类似的未接通原因值都为：requested circuit/channel not available（同步问题）。图表 633RAB ASSIGNMENT RESP消息解析内容FACH-FACH-FACH-FACH-总结总结总结总结根据FACH现状的分析；启用FACH信道可大大缩短业务接入时延，平均降低1秒，减少约16%的

35、时延。启用FACH信道可减少位置区更新、短信占用DPCH的容量，提高拥塞小区的RRC接入成功率针对PS业务通过状态迁移利用FACH信道进行小数据量传输缓减DPCH负荷但是由于以下原因造成启用FACH 后出现的问题；由于FACH信道不进行TPC导致接入时较闭环功控下会存在一定干扰的提升;UETXPOWER在6-24DB之间增加约10%，对小区底噪抬升约2%左右。由于FACH信道不进行SS导致在特定快衰场景下容易出现同步偏差，出现机率增加15%左右。最后提出后续如需启用FACH信道利用于各项业务的初始建立,充分发挥FACH信道的作用，还需要厂商对协议进行改进；利用软件无线电技术修改SCCPCH和PRACH的子帧数据结构，使用SS和TPC，CELL-FACH状态的可靠性将大大提高，启用FACH将对信道资源的合理有效使用将大有好处。谢谢！谢谢！