TD-SCDMA小區(qū)承載能力研究

（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司浙江分公司，杭州 310012）

TD-SCDMA小區(qū)承載能力研究

鐘瑋，宋磊

（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司浙江分公司，杭州 310012）

TD-SCDMA小區(qū)承載能力是評估TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)容量的基礎(chǔ)，本文從上行、下行兩個維度計算TDSCDMA小區(qū)承載能力，結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)流量上下行配比，提出上行受限是目前影響TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)容量的主要瓶頸。并通過分析造成上行受限的原因，提出增強TD-SCDMA小區(qū)上行承載能力的可選方案。

BRU承載速率；上行；碼資源利用率

1 前言

自2008年3G牌照發(fā)放以來，中國迎來了3G網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展。中國移動作為中國最大的3G網(wǎng)絡(luò)運營商，近年來3G用戶呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢，業(yè)務(wù)量也隨之出現(xiàn)爆發(fā)增長，網(wǎng)絡(luò)承載的壓力不斷上升，網(wǎng)絡(luò)擴容迫在眉睫。如何正確評估網(wǎng)絡(luò)容量，是能否做到既及時擴容又避免盲目擴容的關(guān)鍵。作為評估網(wǎng)絡(luò)容量的基礎(chǔ)——TD-SCDMA小區(qū)承載能力如何計算，則是評估中國移動3G網(wǎng)絡(luò)容量最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

2 研究思路

TD-SCDMA小區(qū)可同時承載話音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，小區(qū)承載能力具體體現(xiàn)為同時能夠承載的話音Erl數(shù)、上行數(shù)據(jù)流量、下行數(shù)據(jù)流量。目前HSDPA技術(shù)已經(jīng)在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用，現(xiàn)網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要由TD-SCDMA小區(qū)的HSDPA載頻（以下簡稱H載頻）承載，話音業(yè)務(wù)則由R4載頻承載。因此在計算小區(qū)承載能力時可以假設(shè)數(shù)據(jù)、話音業(yè)務(wù)分別同時被H載頻、R4載頻承載。

另外載頻數(shù)量的配置也是影響小區(qū)承載能力的關(guān)鍵因素，同時小區(qū)載頻配置又受到可用頻率資源數(shù)、頻率復(fù)用度、頻率規(guī)劃原則的影響，因此任何小區(qū)承載能力的計算結(jié)果都是一定約束條件下的結(jié)果，本文在計算時將以A頻段（2010～2025 MHz）、1×3 N頻點組網(wǎng)為例進行分析。

具體分析思路為根據(jù)頻率資源數(shù)、頻率復(fù)用度、頻率規(guī)劃原則確定小區(qū)最大載頻配置，再按照H載頻、R4載頻的時隙、信道的配置情況，并結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)提取數(shù)據(jù)，通過理論分析得到不同H載頻、R4載頻配置的上行、下行數(shù)據(jù)流量、話務(wù)量承載能力。

3 TD-SCDMA小區(qū)承載能力計算

3.1 小區(qū)最大載頻配置

目前A頻段共計9個頻點，按照R4：H=4：5的配比，室內(nèi)外R4獨立，室外滿足1×3復(fù)用的原則下，即室內(nèi)分配一個獨立的R4頻點作為主載波，室外分配3個R4頻點作為主載波，另外5個H載波室內(nèi)外共用，則單小區(qū)配置6載波認(rèn)為是最大配置。

3.2 話音承載能力

話音業(yè)務(wù)由R4載波承載，根據(jù)不同載波配置下可提供的話音信道數(shù)，通過查ErL B表得到不同R4載頻配置下的小區(qū)承載話音業(yè)務(wù)能力。

根據(jù)計算，R4載頻配置數(shù)從1提升至6，忙時TD-SCDMA小區(qū)話音承載能力從9 Erl增大至83 Erl，具體計算如表1所示。

3.3 上行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載能力

假設(shè)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)全部由H載波承載，上行保障每用戶32 kbit/s，則每用戶需分配4個BRU，根據(jù)不同載波配置下可提供的上行信道數(shù)(每信道32 kbit/s)，通過查Erl B表得到不同載頻配置下的信道占用率，再參考上行單BRU承載速率，從而得到不同載頻配置下的小區(qū)忙時上行承載業(yè)務(wù)流量。

上行BRU承載速率是決定上行數(shù)據(jù)承載能力的關(guān)鍵因素之一，理論上每BRU承載速率為8 kbit/s，但是由于手機QQ、微博等即時類小包業(yè)務(wù)大量使用，導(dǎo)致數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。而小包業(yè)務(wù)具有：單次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小、接入和釋放頻次高、在線時間長但傳輸數(shù)據(jù)的時間較短（占空比低）等特點。以上特點導(dǎo)致BRU實際占用遠(yuǎn)低于其所提供的承載能力。

經(jīng)統(tǒng)計某省現(xiàn)網(wǎng)小區(qū)數(shù)據(jù)自忙時上行碼資源利用率超過80%的小區(qū)的BRU承載速率，分布如圖1～3所示。經(jīng)分析各設(shè)備廠家小區(qū)上行BRU承載效率CDF曲線拐點，A廠家出現(xiàn)在BRU承載速率0.9～1.0 kbit/s，B廠家出現(xiàn)在BRU承載速率0.7～0.8 kbit/s，C廠家出現(xiàn)在BRU承載速率0.4～0.5 kbit/s。因此無論哪個廠家，其上行BRU承載速率與理論值都相去甚遠(yuǎn)。

表1 R4話音承載能力計算表

圖1 A廠家小區(qū)上行BRU承載速率CDF圖

圖2 B廠家小區(qū)上行BRU承載速率CDF圖

圖3 C廠家小區(qū)上行BRU承載速率CDF圖

以A廠家為例，經(jīng)過計算，H載頻配置數(shù)從1提升至6，忙時小區(qū)上行承載能力從5.2 MB，增大至57.7 MB，具體計算如表2所示。

3.4 單小區(qū)下行承載能力計算

假設(shè)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)全部由H載波承載，下行保障每用戶250 kbit/s，則每用戶需分配12個BRU（HSDPA BRU理論峰值速率35 kbit/s，HSDPA BRU采用可變調(diào)制方式，其承載速率與用戶所處位置的信號質(zhì)量相關(guān)，經(jīng)統(tǒng)計現(xiàn)網(wǎng)HSDPA的1個BRU吞吐率平均為21 kbit/s），根據(jù)不同載波配置下可提供的下行信道數(shù)(每信道250 kbit/s)，通過查Erl C表得到不同載頻配置下的信道占用率，從而得到不同載頻配置下的小區(qū)忙時下行承載業(yè)務(wù)流量。

根據(jù)計算，H載頻配置數(shù)從1提升至6，忙時小區(qū)下行承載能力從183 MB，增大至1 939 MB，具體計算如表3所示。

4 TD-SCDMA小區(qū)承載能力瓶頸分析

綜合前述計算結(jié)果，TD-SCDMA小區(qū)不同載頻配置下，小區(qū)承載業(yè)務(wù)承載能力如表4所示。

經(jīng)統(tǒng)計某省2013年9月19～20日3天數(shù)據(jù)系統(tǒng)忙時數(shù)據(jù)流量上行：下行約為8.3：100（見表5），根據(jù)表4可知，各種配置下的TD-SCDMA小區(qū)上行、下行承載能力的比都遠(yuǎn)低于8.3：100，即在承載現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時，上行將首先受限，上行受限是現(xiàn)網(wǎng)TD-SCDMA小區(qū)承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的瓶頸。

表2 小區(qū)上行數(shù)據(jù)承載能力計算表

表3 小區(qū)下行數(shù)據(jù)承載能力計算表

表4 不同載頻配置下的TD-SCDMA小區(qū)承載能力匯總表

表5 某省TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)上下行數(shù)據(jù)流量比值

5 TD-SCDMA小區(qū)上行承載能力提升策略

上行受限已經(jīng)成為限制TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)容量的重要瓶頸，如何突破瓶頸已經(jīng)成為當(dāng)下急需解決問題。上述分析可知，限制TD-SCDMA小區(qū)上行承載能力的主要因素是上行BRU承載速率遠(yuǎn)低于理論值，因此提升TD-SCDMA小區(qū)上行承載能力關(guān)鍵就是如何提升上行BRU承載速率。

造成上行BRU承載速率不高的原因主要是小包業(yè)務(wù)的低占空比及上下行信道分配機制差異（上行為伴隨信道，在下行因沒有數(shù)據(jù)被釋放后，上行仍會被占用），因此可采用小包檢測+Cell FACH、上行幀分等手段。

開啟“小包檢測+Cell FACH”功能，可將小包業(yè)務(wù)承載在FACH上，避免占用伴隨信道（專用信道），從而提升BRU承載速率。開啟上行幀分，可接入更多用戶，每用戶的上行接入速率可降到8 kbit/s以下，從而減少用戶的BRU資源占用量，達到提升BRU承載速率的目的。

6 結(jié)論

目前TD-SCDMA上行BRU承載速率偏低，是限制TD-SCDMA小區(qū)上行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載能力的關(guān)鍵因素。TD-SCDMA小區(qū)上下行數(shù)據(jù)能力的不均衡性（與現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)模型不匹配），已經(jīng)成為中國移動3G網(wǎng)絡(luò)容量的主要瓶頸，后期亟待通過開啟“小包檢測+Cell FACH”、“上行幀分”等新功能，擴大HSPA載波配置等方式進行優(yōu)化，從而提升TD-SCDMA整網(wǎng)的業(yè)務(wù)容量。

[1] 李軍． TD-SCDMA HSDPA系統(tǒng)設(shè)計與組網(wǎng)技術(shù)[M]． 北京：電子工業(yè)出版社，2010．

[2] 張同須． TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與工程[M]． 北京：機械工業(yè)出版社，2008．

Research on capacity of TD-SCDMA cell

ZHONG Wei, SONG Lei
(China Mobile Group Design Institute Co.,Ltd. Zhejiang Branch, Hangzhou 310012, China)

TD-SCDMA cell capacity is a unit of TD-SCDMA network capacity. Based on the ratio of the real network throughput, the paper estimated TD-SCDMA cell uplink and downlink capacity and proposed uplink capacity for TD-SCDMA cell capacity bottleneck. Through the analysis of influencing uplink capacity factors, the paper gave some solutions to get more TD-SCDMA cell uplink capacity.

basic resource unit bearing rate; uplink; basic resource unit utilization

TN929.5

A

1008-5599（2014）07-0001-05

2014-06-16