一種基于保障客戶感知的TD-SCDMA容量規劃方法

林堅立, 周江衛, 林煦峰, 瞿水華

（中國移動通信集團廣東有限公司深圳分公司，深圳 518048）

一種基于保障客戶感知的TD-SCDMA容量規劃方法

林堅立, 周江衛, 林煦峰, 瞿水華

（中國移動通信集團廣東有限公司深圳分公司，深圳 518048）

隨著中國移動TD-SCDMA網絡不斷建設和快速發展，智能手機終端逐漸多樣化，數據業務呈現爆發式的增長。由于TD-SCDMA系統信道配置特點，導致在總體利用率不高的情況下，上行信道可能已發生擁塞，嚴重影響客戶感知。本文從保障客戶感知出發，提出了一種新的TD-SCDMA容量規劃方法。

TD-SCDMA；客戶感知；容量規劃；網格

隨著中國移動加大G3終端推廣，中國移動TDSCDMA活躍用戶數和網絡流量不斷大幅度增長。作為以數據業務為主的TD-SCDMA網絡，如何在保障客戶感知的前提下提高網絡利用率，科學投放載波資源，做好容量規劃，成為十分重要的課題。

1 TD-SCDMA容量承載能力分析

1.1 TD-SCDMA網絡中BRU的定義

TD-SCDMA作為第三代移動通信系統，其用戶通過頻率、時隙和碼字進行區分[1]。

TD-SCDMA系統采用正交可變擴頻因子（OVSF，Orthogonal Variable Spreading Factor）碼進行區分碼道，系統根據擴頻因子SF的大小給用戶分配資源，數值越大，提供的帶寬越小。圖1中所示的為SF=16的時候每個時隙的碼道劃分方式，每個擴頻因子為16的碼道定義為一個BRU，所有業務對資源的占用都用BRU來衡量[3]。

1.2 現網TD-SCDMA網絡信道配置模型

TD-SCDMA網絡中主要有兩種標準：R4與HSDPA。一般情況下R4作為主載波，HSDPA載波作為輔載波。下面分別介紹R4主載波與HSDPA輔載波的信道配置模型。

圖1 TD-SCDMA時隙分布示意圖[2]

1.2.1 R4載波信道配置模型

如圖2所示，1個R4載波有32個上行BRU，每兩個BRU組成1個DPCH信道，1個話音業務占用兩個DPCH信道，即為一個載波有16個話音業務通道；當R4作為主載波的時候，上行需要配置一條RACH信道，占用2個BRU，因此只能提供15條話音通道。下行有64條碼道，但是話音業務要求上下行對稱，因此實際最多占用32條碼道。

1.2.2 HSDPA載波信道配置模型

如圖3所示， HSDPA載波為輔載波，TS0空置。在上下行時隙配比為2：4的情況下，上行為32BRU，下行為64BRU。上行、下行各配置2條控制信道，成對使用，各占用4個BRU。下行配置3個HS-PDSCH高速共享信道，用于承載下行業務，占用48個BRU，剩余12個BRU配置為下行伴隨信道，用于信令傳輸[4]。

1.3 現網配置下的BRU承載效率

1.3.1 PS域上行業務

R4標準中，TD-SCDMA上行信道為獨立信道，每個BRU同時只能被一個用戶占用，采用QPSK與1/2卷積編碼，每BRU承載效率為8 kbit/s。

另外上行還有HSUPA標準，但是現網中應用較少，本文暫不討論。

1.3.2 PS域下行業務

R4標準中，下行與上行一樣，每BRU承載效率為8 kbit/s。

HSDPA標準中，下行引入HS-PDSCH共享信道，采用AMC動態調制編碼技術和HARQ。由于AMC動態調制編碼技術受到用戶位置與信噪比的影響，很難保持達到極限速率，這里我們采用現網統計的方法來計算承載效率，如公式1所示。

每BRU承載效率=全網流量÷時間÷全網PDSCH BRU占用量 (1)

現網中已全部開通HSDPA載波，只有在HSDPA資源不足或者終端不支持HSDPA的情況下才會占用R4載波進行PS業務。

圖2 R4主載波信道配置示意圖

圖3 HSDPA載波信道配置示意圖

1.3.3 CS域業務

CS域主要承載AMR12.2 kbit/s的話音業務，上下行對稱，每條話音信道需要占用2BRU，因此承載效率為每BRU 0.5 Erl。

2 TD-SCDMA網絡容量規劃方案

2.1 計算綜合業務帶寬需求

用戶在移動互聯網中的業務發生過程如圖4所示。

其中MBR代表最大平均數據速率；PBR代表峰值瞬時數據速率；ABR代表平均數據速率。

我們定義保障用戶感知所需要的帶寬需求為：

GEBR（滿意體驗帶寬） = 業務數據分組÷用戶期望時間 (2)

網絡總業務量可以看作隨機到達的寬度為GEBR的數據塊，只需要確保GEBR數據塊有足夠的傳輸資源就可以保障用戶的體驗。GEBR數值的隨機分布特征符合愛爾蘭分布過程，可以用業界通用的愛爾蘭分布確定擴容門限。

對于移動互聯網用戶常用的業務類型，可以根據客戶體驗劃分為BASIC、GOOD、BEST 3種帶寬保障等級，如表1所示。

由于業務類型較多，我們通過坎貝爾算法[5]將各種業務歸一化成為一個綜合業務，計算總的等效業務量，這樣可以方便和直觀地計算為滿足各種業務需要提供的信道數量。

表1 移動互聯網典型業務所需要的體驗帶寬

坎貝爾算法的計算步驟如下。

（1） 考慮所有的業務，構造一個虛擬綜合業務。

（2） 計算綜合業務所需信道數和等效業務量、所需帶寬。

假設表1第n種業務的平均使用時長為Tn，所需帶寬為Bn，則每種業務的使用概率可以通過每種業務的使用時長占比Pn=Tn÷∑Tn來表示，則綜合業務帶寬需求為B=∑(Pn×Bn)，根據表1中的3種等級可以分別計算出每種等級所需的綜合帶寬。

2.2 上行碼資源擴容門限計算

2.2.1 R4載波的上行碼資源門限

R4載波目前主要用于承載CS12.2 kbit/s的話音業務。

每條上行話音業務信道需要2個BRU，因此R4輔載波可以提供16條等效話音信道，R4主載波可以提供15條等效話音信道。查呼損為2%（GoS=2%）ErlB表可知R4輔載波為9.82 Erl，R4主載波為9.01 Erl，從而上行業務占用平均BRU數為：

圖4 保障數據業務體驗的數據模型示意圖

上行業務占用平均BRU數=ErlB(等效上行信道數，GoS＝2%）×2 (3)

故R4輔載波上行業務占用平均BRU數=9.82× 2=19.64，R4主載波上行業務占用平均BRU數=9.01×2=18.02。

平均碼資源利用率=（業務占用平均BRU數+控制信道占用BRU數）÷總BRU數×100% (4)

故R4輔載波上行碼資源利用率=19.64÷32=61%，R4主載波上行碼資源利用率=（18.02+2）÷32= 63%。

2.2.2 HSDPA載波的上行碼資源門限

如圖3所示，HSDPA載波上行控制信道實際占用了4個BRU，剩余28個BRU用于上行伴隨信道與業務信道組成的復合信道。

以上行保障64 kbit/s為例，每個BRU可以承載8 kbit/s的上行業務，因此64 kbit/s業務需要占用8個BRU，即8個BRU組成一個等效業務信道。即1個HSDPA載波可以提供的64 kbit/s等效信道數=INT(28×8÷64)=3，由于上行DPCH為獨占信道，因此可以通過查ErlB表（GoS＝2%）得出業務強度為0.6 Erl。即業務平均占用BRU數=0.6 Erl×8＝4.8。

根據公式4可以得出HSDPA載波在保障上行64 kbit/s感知時的上行碼資源利用率門限為28%。

2.3 下行碼資源擴容門限計算

如圖3所示，HSDPA載波下行其中3個時隙48個BRU用于高速下行共享業務信道，第4個時隙中4個BRU用于下信控制信道。剩余12個BRU用于下行伴隨信道，主要是傳輸信令等信息。

每載波有效帶寬=BRU承載效率×下行業務信道BRU數×下行時隙 (5)

比如據現網統計，每BRU平均承載的速率為21 kbit/s，根據公式5每載波有效帶寬大概為1 000 kbit/s。

等效信道數=INT(（HSDPA載波數×每載波有效帶寬）÷保障速率) (6)

以保障500 kbit/s客戶感知為例，根據公式5可以得出等效信道數=INT((1×1 000)÷500)=2。由于下行業務信道為共享信道，適用Erl C表，查GoS＝10%的Erl C表可以得出2個信道的業務強度為0.5 Erl。

業務占用平均BRU數=ErlC(等效信道數，GoS =10%)×(下行業務信道BRU數×下行時隙)÷等效下行信道數 (7)

根據公式7可以計算出業務占用平均BRU數=0.5×16×3÷2=12

根據公式4可以得出保障500 kbit/s的客戶感知時，HSDPA載波下行碼資源利用率門限為25%。

2.4 按網格計算全網擴容需求

由于每年的投資限制，全網基站不可能全部保障BEST等級，因此要對現網基站按照重要程度分別制定不同的客戶保障等級。

單純的對基站進行排名，又無法保障微觀區域內客戶擁有連續的感知，這里我們采用網格化的規劃思路，將全網劃分成n個網格（比如1 000個），依據每個網格的業務流量、流量密度、場景重要程度進行加權算分（這里權值分別取50%、30%、20%），再綜合排名，比如：

網格綜合排名=流量排名×50%+流量密度排名×30%+場景重要程度排名×20% (8)

按排名取前X%的網格內的基站設置保障等級為BEST，中間Y%的網格內的基站置為GOOD，剩下Z%的網格內的基站設置為BASIC等級。

之后對每個網格進行業務預測，并根據現網統計數據即可分別算出每個網格未來的碼資源利用率。如果未來碼資源利用率超出上述計算出的碼資源利用率門限，則需要考慮擴容。

按照網格取定客戶感知保障等級的規劃思路，既可以實現微觀區域內客戶體驗感知的連續性，又可以節省投資，最大化利用有限的載波資源。

3 總結

本文從保障客戶感知出發，創新地提出一種TD-SCDMA容量規劃方法。利用BASIC、GOOD、BEST 3級保障和網格化的分析思路，既改善了客戶體驗、減少投訴、提升全網數據流量，又控制了網絡投資，避免網絡資源閑置。

此外，開展網絡擴容建設后，可通過收集現網數據重新評估新業務對網絡資源的占用情況，可對規劃方案的擴容門限進行修正，使該模型適合未來的網絡發展。

[1] 彭木根，王文博．TD-SCDMA移動通信系統[M]．第二版．北京:機械工業出版社，2005.7．

[2] 3GPP TS 25.221 Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels (TDD).

[3] 3GPP TS 25.223 3GPP TS 25.223 Spreading and modulation (TDD).

[4] 芮鶴齡，汪海燕，顧建國．TD-SCDMA+HSDPA的性能分析及改進[J]. 電信科學，2008,(4).

[5] 魏麗紅, 孫金霞, 高鵬等. 無線分組域時分信道資源計算方法[J].電信工程技術與標準化，2006,(7).

富士通半導體推出頂尖定制化SoC創新設計方法

富士通半導體（上海）有限公司近日宣布，成功開發了專為先進的28nm SoC器件量身打造的全新設計方法，不僅能實現更高的電路密度，同時也可有效縮短開發時間。采用全新設計方法能夠將電路的密度提高33%，并可將最終的線路布局時間縮短至一個月。這種設計方法將整合至富士通半導體的各種全新定制化SoC設計方案中，協助客戶開發RTL-Handoff SoC器件。富士通半導體預計自2014年2月起將開始接受采用這種全新設計方法的SoC訂單。

采用28nm等頂尖制程工藝的SoC器件需要有越來越多的功能與效能，進而要在芯片中布建越來越多的電路。未來SoC的設計將日趨復雜，開發時間也將會因此較以往增加，同時如何有效解決功耗問題也成為設計者的更大挑戰。

為應對日趨復雜的SoC設計，富士通半導體所開發出的創新設計方法能實現更高的電路密度、更短的開發時程和降低功耗，并整合至富士通半導體的各種全新定制化SoC設計方案中，協助客戶開發RTL-Handoff SoC組件。較傳統的設計流程，設計者可采用富士通半導體的全新設計方法在相同大小的芯片中增加33%電路，而且可將最終的線路布局時間縮短至一個月。

TD-SCDMA capacity planning aims to protect customer sensing

LIN Jian-li, ZHOU Jiang-wei, LIN Xu-feng, QU Shui-hua
(China Mobile Group Guangdong Co., Ltd. Shenzhen Branch, Shenzhen 518048, China)

With China Mobile TD-SCDMA network construction and rapid development , smart phone is gradually diversifed and data service is showing explosive growth. The TD-SCDMA system channel confguration features result in the overall utilization rate is not high, but the upstream channel congestion may occur at same time. This phenomenon is seriously affecting customer sensing. In this paper, we propose a new method for TD-SCDMA capacity planning aims to protect customer sensing.

TD-SCDMA; customer sensing; capacity planning; grid

TN929.5

A

1008-5599（2014）02-0041-05

2014-01-01