TD-SCDMA无线资源管理与网络优化研究_成果

成果上报申请书成果名称 TD-SCDMA无线资源管理与网络优化研究成果申报单位 广东 省（自治区/直辖市）公司成果承担部门/分公司 规划技术部 部门 / 分公司项目负责人姓名陈其铭 项目负责人联系电话和 Emai果专业类别*无线成果研究类别*相关网络解决方案省内评审结果*优秀关键词索引（35 个） TD-SCDMA、无线资源管理、网络优化应用投资 0 万元（指别的省引入应用大致需要的投资金额）产品版权归属单位 中国移动广东公司对企业现有标准规范的符合度： （按填写说明 4）暂无相关的企业标准成果简介：简要描述成果目的和意义，解决的问题，取得的社会和经济效益。本项目依托广州、深圳 TD-SCDMA网络，对 TD-SCDMA设备的相关无线资源管理算法和参数进行了研究、测试和优化，提升了网络性能指标，总结并提炼了具有推广意义的网络优化经验，推动了 TD-SCDMA设备的成熟和算法和优化。项目提出了三项技术建议、总结了五项优化经验，主要成果概述如下：1、项目深入研究了 TD-SCDMA系统的功率控制过程和算法，提出新的闭环功率控制算法，并在深圳外场进行了验证。外场测试证明，优化后的闭环功率收敛时间从 900ms缩短到 200ms，收敛后功率波动范围与优化前相当。2、项目提出了开环功率控制参数的优化原则和方法。该方法以网络实测的闭环功控收敛后的功率为基准，合理配置初始 SIR目标值、上行干扰余量等开环功控参数。实测证明，在保证接通率的前提下，终端和基站的发射功率显著降低，从而减少系统内干扰电平。3、项目首次通过外场试验验证了辅载波软覆盖的算法。该算法能够根据网络容量和邻区同频干扰水平，智能地调整辅载波的功率，控制辅载波的覆盖范TD-SCDMA 无线资源管理及优化研究- II -围，达到辅载波吸收近点业务，主载波解决覆盖的目标。从而降低同频干扰，提升网络性能。深圳外场测试说明，该算法在降低网络干扰水平、提升网络性能指标方面有积极作用。4、项目通过分析 TD-SCDMA系统的切换控制过程和算法，对切换迟滞、小区独立偏置、切换延时触发时间等重要参数的作用进行了深入研究，得出相关参数的配置建议。优化后，优化区域语音电话切换成功率由 99.1%提升至99.8%，可视电话切换成功率由 97.18%提升至 99.43%。5、项目深入研究了 TD-SCDMA系统空口信令的调度控制过程，分别对寻呼消息、系统消息、信令切换消息的调度提出了新的算法建议，包括修改寻呼消息重传机制，给出不同系统消息块调度周期的设置建议，提出信令切换消息调度算法等。这些算法能提高空口消息传输效率和资源利用率，将用户的呼叫接通率从 87.18%提升到 93.60%。6、项目深入研究了动态信道分配机制和策略，在广州外场针对 UpPCH漂移对于网络接入性能的影响进行了测试，发现 UpPCH漂移与 PRACH信道处于同一时隙时会对网络接通率带来较大的影响。本项目提出了新的 PRACH信道设置的优化方法，并督促厂家进行设备升级和研发。设备升级后，有效避免了 PRACH信道与 UpPCH漂移碰撞所带来的干扰。省内试运行效果：描述成果引入后在本省试运行方案、取得的效果、推广价值和建议等。通过本项目，广州优化区域 TD网络话音接通率由 87.18%提升至 99.21%；深圳优化区域话音接通率由 89.58%提升至 99.04%，掉话率指标由 5.17%减少至0.56%。网络性能指标提升明显。本项目对 TD-SCDMA系统的无线资源管理过程进行了详细的剖析，总结归纳了相关的网络优化经验，具有全国推广价值。文章主体（3000 字以上，可附在表格后）：根据成果研究类别，主体内容的要求有差异，具体要求见表格后的“填写说明 5”。成果报告附后。“成果上报申请书”的填写说明：1、 “成果专业类别”指：核心网、无线、传输、IP、网管、业务支撑、管理信息系统、市场研究、通信电源、数据业务、其他。TD-SCDMA 无线资源管理及优化研究- III -2、 “成果研究类别”指：超前研究、新产品开发、相关网络解决方案、现有业务优化、其他。3、 “省内评审结果”指：优秀、通过。4、 “对企业现有标准规范的符合度”指：列举该成果使用并符合的中国移动统一发布的企业标准的名称和编号，详细描述该成果在现有的企业标准基础上所需新增的功能要求（如业务流程的改变、设备新增的功能要求等） 。5、 “文章主体”：根据不同科技成果分类实施不同的主体要求，具体如下：1）超前研究类成果主体包括： 背景情况 技术特点分析 标准化情况 其他运营商应用情况（可选） 技术发展趋势 引入策略分析2）相关网络解决方案类成果主体包括： 背景情况 技术方案：概述、网络解决方案（如果涉及到网络方面的改造，信令改造，路由改造等，应有详细的描述） 、设备及系统改造/建设要求、码号资源需求 效果（解决了哪些问题） 本省应用推广情况3）新产品开发类成果主体包括： 业务及功能简介：业务概述、业务主要功能介绍 技术实现方案：包括业务实现组网结构图、相关系统（平台、终端）功能和要求、业务实现流程、码号要求等 业务申请和开通：包括用户范围及业务使用范围、业务申请与注销等 业务商务模式及资费：包括商务模式、业务资费模式、业务收费方式等 市场前景分析4）现有业务优化类成果主体包括： 业务及功能简介：业务概述、业务主要功能介绍 现有业务存在的问题：现有缺陷分析、解决问题的思路 原有业务方案/流程：业务实现组网结构图、相关系统（平台、终端）功能和要求、业务实现流程 优化后的方案/流程：业务实现组网结构图、相关系统（平台、终端）功能和要求、业务实现流程 优化后达到的效果，产生的经济效益5）其他类成果主体，参考 1）4）的成果主体要求，阐述清楚项目背景、实现方案、解决的问题、取得的社会和经济效益等。TD-SCDMA 无线资源管理及优化研究- IV -TD-SCDMA 无线资源管理及网络优化研究中国移动广东公司TD-SCDMA 无线资源管理及优化研究- V -2008 年 10 月TD-SCDMA 无线资源管理及优化研究- 6 -目 录1 前言 .72 TD-SCDMA 的无线资源管理 .82.1 无线资源管理概述 .82.2 TD-SCDMA 的关键技术对 RRM 的影响 .92.3 无线资源管理的相关控制过程 .102.3.1 功率控制 .102.3.2 切换控制 .112.3.3 调度控制 .122.3.4 信道分配 .123 功率控制 .133.1开环功控 .133.1.1 随机接入开环功控的原理和流程 .133.1.2 随机接入开环功控参数优化 .143.1.3 上行 DPCH 开环功控原理 .153.1.4 上行 DPCH 开环功控参数优化 .153.1.5 下行 DPCH 开环功控原理 .193.1.6 下行 DPCH 开环功控参数优化 .203.2闭环功控 .233.2.1闭环功控原理及算法 .233.2.2闭环功控算法优化 .253.3 功率控制小结 .284 辅载波软覆盖算法 .294.1 基本原理 .294.2 仿真及测试情况 .304.2.1 仿真验证 .304.2.2 测试验证 .304.3 小结 .315 切换优化 .325.1 基本切换流程和算法： .325.2切换参数优化方法及思路 .335.3 案例分析 .365.4 小结 .456 空口信令调度优化 .456.1 系统消息调度优化 .456.1.1 系统消息调度机制 .456.1.2 优化案例分析 .476.1.3 小结 .516.2 寻呼信令调度优化 .516.2.1 寻呼机制 .516.2.2 优化案例分析 .526.2.3 修改 RNC 重传机制对网络寻呼容量的影响 .556.2.4 小结 .56TD-SCDMA 无线资源管理及优化研究- 7 -6.3 控制信令调度优化 .566.3.1 控制信令调度机制 .566.3.2 优化案例分析 .586.3.3 小结 .597 信道分配优化 .607 .1 PRACH 信道分配优化 .607.2 UpPCH Shifting 机制 .607.3 现网数据分析及优化方案 .617.4 优化案例分析 .627.4.1 问题描述 .627.4.2 案例分析 .647.4.3 优化措施 .657.4.5 优化结果 .657.5 小结 .668 结论 .66TD-SCDMA 无线资源管理及优化研究81 前言TD-SCDMA移动通信系统是中国通信领域第一个拥有自主知识产权的国际标准，是中国百年电信技术史上的重大突破。北京、天津、上海、沈阳、秦皇岛、厦门、广州、深圳、保定、青岛等十个城市的大规模测试证明，TD-SCDMA 设备产品已初步成熟，具备初步建网条件。但在如何对系统中有限的无线资源进行有效的管理和分配方面，现有 TD-SCDMA设备水平还有待提高。无线资源管理(Radio Resource Management，RRM)是移动通信网络的核心技术，是指如何对网络中的移动用户分配适当的频率、时隙、信道、发射功率等，以使具有固定硬件设备的无线网络获得更高容量的同时，满足用户的质量要求。现代的无线资源管理策略应该是实时的并能充分利用网络内部的有效资源。TD-SCDMA 通信系统中 RRM相关的控制过程包括功率控制、切换控制、调度控制、信道分配、接纳控制、以及负载拥塞控制等。本项目依托广州、深圳 TD-SCDMA网络，对 TD-SCDMA设备的相关无线资源管理算法和参数进行了研究、测试和优化，提升了网络性能指标，总结并提炼了具有推广意义的网络优化经验，推动了TD-SCDMA设备的成熟和算法的优化。项目主要成果如下：一、项目深入研究了 TD-SCDMA系统的功率控制过程和算法，提出新的闭环功率控制算法，并在深圳外场进行了验证。外场测试证明，优化后的闭环功率收敛时间从 900ms缩短到 200ms，收敛后功率波动范围与优化前相当。二、项目提出了开环功率控制参数的优化原则和方法。该方法以网络实测的闭环功控收敛后的功率为基准，合理配置初始 SIR目标值、上行干扰余量等开环功控参数。实测证明，在保证接通率的前提下，终端和基站的发射功率显著降低，从而减少系统内干扰电平。三、项目提出了辅载波软覆盖的算法。该算法能够根据网络容量和邻区同频干扰水平，智能地调整辅载波的功率，控制辅载波的覆盖范围，达到辅载波吸收近点业务，主载波解决覆盖的目标。从而降低同频干扰，提升网络性能。仿真和深圳外场测试说明，该算法在降低网络干扰水平、提升网络性能指标方面有积极作用。四、项目通过分析 TD-SCDMA系统的切换控制过程和算法，对切换迟滞、小区独立偏置、切换延时触发时间等重要参数的作用进行了深入研究，得出相关参数的配置建议。优化后，优化区域可视电话切换成功率由 97.18%提升至 99.43%。五、项目深入研究了 TD-SCDMA系统空口信令的调度控制过程，分别对寻呼消息、系统消息、信令切换消息的调度提出了新的算法建议，包括修改寻呼消息重传机制，给出不同系统消息块调度周期的设置建议，提出信令切换消息调度算法等。这些算法提高空口消息传输效率和资源利用率，将TD-SCDMA 无线资源管理及优化研究9用户的接通率从 87.18%提升到 93.60%。六、项目深入研究了动态信道分配机制和策略，在广州外场针对 UpPCH漂移对于网络接入性能的影响进行了测试，发现 UpPCH漂移与 PRACH信道处于同一时隙时会对网络接通率带来较大的影响。本项目提出了新的 PRACH信道设置的优化方法，并督促厂家进行设备升级和研发。设备升级后，有效避免了 PRACH信道与 UpPCH漂移碰撞所带来的干扰。2 TD-SCDMA 的无线资源管理2.1 无线资源管理概述在第三代移动通信系统中，无线资源管理(Radio Resource Management，RRM)作为一种关键技术被提出，成为衡量一个标准是否可行，系统服务质量优劣，是否被运营商所接纳的重要性能指标。无线资源管理的目标是在有限带宽的条件下，为网络内无线用户终端提供业务质量保障，其基本出发点是在网络话务量分布不均匀、信道特性因信道衰弱和干扰而起伏变化等情况下，灵活分配和动态调整无线传输部分和网络的可用资源，最大程度地提高无线频谱利用率，防止网络拥塞和保持尽可能小的信令负荷。RRM 主要实现对移动通信系统中的无线资源的分配和管理，是影响移动通信设备和整个系统性能的关键部分。移动通信技术正面临用户数量急剧增加，移动业务逐步走向多元化，用户对 Qos的要求不断提高的问题，各种高速新业务的出现和对运营商服务质量的要求不断提高，移动通信系统所能利用的无线资源日渐紧张，相应的对无线资源管理技术提出了新的挑战，如何保证足够的小区容量同时又要满足不同业务的时延和速率要求，而且尽可能充分的结合和利用新的无线传输技术的特性，这些都是在新的业务传播环境下无线资源管理技术需要考虑的问题。无线资源管理的核心是通过合理分配和管理无线资源来保证网络服务质量，提高系统容量和频谱利用率。在第三代通信系统中，无线资源构成复杂，可能由载波，时隙，扩频码和空间方向等组成，另外需要支持不同种类不同速率业务的复用，这使得无线资源管理变得非常复杂。TD-SCDMA 和其他 3G标准一样，提出了面向 QoS的无线资源管理系统，对 TD-SCDMA系统以及终端设备来说，可靠和高效的无线资源管理策略和方法是提高系统性能和容量的重要保证。TD-SCDMA 系统的无线资源主要包括载频、时隙、码道、功率等，引入智能天线后，空间也是一种无线资源。对于整个移动通信系统而言，RRM 功能模块在协议层中的位置如下： TD-SCDMA 无线资源管理及优化研究10图 1-1 RRM功能模块在协议层中的位置在 TD-SCDMA系统中，RRM 的主要控制功能位于 RNC实体内，由 RNC，NodeB 和 UE共同来执行完成所有功能。RRM 涉及许多移动通信的关键技术，所采取的策略及算法会对系统性能产生重要影响。2.2 TD-SCDMA 的关键技术对 RRM 的影响TD-SCDMA是基于 CDMA技术的移动通信系统，智能天线技术可以提高系统的容量、减少用户间的干扰、扩大小区的覆盖