TD-SCDMA终端性能指标对网络质量的影响.doc

TD-SCDMA终端性能指标对网络质量的影响金晨光，郑 巍，于 川（中国移动通信研究院 北京 100053）摘要 本文主要针对TD-SCDMA规模网络试验过程中TD-SCDMA终端出现的种种问题和现象进行研究和分析，通过定量和定性的研究方法，对与TD-SCDMA终端相关的问题进行归纳和总结，并提出相应的改善建议。关键词TD-SCDMA；终端；功率控制；测量精度；RF性能测试1前言在中国移动进行的TD-SCDMA规模网络试验中，由于网络和终端都处于不断成熟和完善的阶段，在实际的外场网络建设和测试过程中，出现了各种复杂多样的问题，这些问题往往直接或间接通过终端反映出来，因此有必要对这些问题和情况进行分析和研究，以便确定问题整改的目标和方向。本文主要针对近一段时期在8个省市开展TD-SCDMA网络建设和测试过程中出现的种种问题和现象进行研究和分析，归纳出了主要的几类技术问题。例如在特定无线环境下，各品牌TD-SCDMA终端对无线信号测试有明显偏差；混合品牌终端之间的功率抬升问题。通过对这些典型的共性问题进行研究分析，并结合TD-SCDMA无线技术的基本原理，本文得出了几个基本问题的解决方法，主要包括：终端功率控制问题、终端同步精度问题以及终端的测试精度问题等，并对终端同步精度问题开展了模拟算法仿真，以定量仿真结果对解决方法进行验证。2TD-SCDMA终端的问题目前在TD-SCDMA终端外场测试中，暴露的许多问题和终端的性能密切相关，有些甚至对网络的整体性能产生了重大影响。2.1终端测量精度问题在终端外场测试时，当TD-SCDMA信号RSCP（接收信号编码功率）低于110 dBm时，各参测手机所测量反馈出来的C/I（载干比）差异很大（从20 dB到3 dB不等），从而会导致终端上报测量值存在差异，最终影响网络侧RRM（无线资源管理）等算法过程的效能。根据3GPP相关规范规定，RSCP的测量范围为高于102 dBm，由于在正常情况下的绝对测量精度误差要求是6 dB，因此对终端灵敏度的要求是达到108 dBm即可。因此在实际测试中，当TD-SCDMA信号强度低于110 dBm时，终端处于非正常测量状态，导致C/I测量误差超出规范的指标范围要求。各种终端对信号测试结果的绝对精度的差异，主要是由于各种终端的RF（射频）/ABB（模拟基带）方案不同以及测量算法不同，导致弱信号下C/I测量差距较大。2.2终端对网络下行功率的抬升问题对某品牌8个同款终端同时接入进行测试，发现对网络的下行功率抬升范围很小，波动范围为020，过程中系统表现很稳定，如图1所示。TCP为transmitted code power的缩写，即码域发射功率。而不同品牌的8个异款终端同时混合接入时，导致TD-SCDMA网络下行功率抬升比较大，波动范围也很大，如图2所示。上述现象很可能是由于不同品牌终端在RF性能上存在差异，导致不同品牌的终端出现RF干扰和竞争。同时终端的天线质量也可能存在问题，因为RF校准是在射频电缆连接下进行的，没有通过天线，无法验证终端天线的质量和性能。2.3大话务量条件下，单时隙无法容纳8个异型号终端 正如2.2中所述，由于终端在RF上存在问题，也就是存在RF一致性问题，导致在用户集中的情况下，如果某个品牌终端RF发射功率控制不够严格，就会对其他终端造成严重干扰，破坏了TD-SCDMA系统的稳定运行，造成在单个TD-SCDMA时隙无法容纳8个用户。3TD-SCDMA终端对网络性能的影响根据上述从外场测试中发现的问题，可以将终端对网络性能的影响归结为以下主要指标：用户容量、网络覆盖、呼叫接通率。对网络造成影响的主要终端因素来源于：终端功率控制、终端测量精度、终端同步等。下面对各个相关因素进行分析研究。3.1终端开环功控对网络的影响TD-SCDMA系统是一个“干扰受限的自干扰”系统，所以终端在任何时候只能够发射满足其承载业务QoS需要的功率，过高的功率会影响网络的容量并容易引起“远近效应”，使得掉话率增加而接入成功率降低，而过低的功率会导致自身呼叫或接入的失败。TD-SCDMA终端具备开环功控和闭环功控，从目前的系统容量和接入成功率的情况来看，对网络造成影响的主要是终端的开环功控部分。在开环功控中终端的初始功率、步长基本都是由网络侧配置，终端统一采用网络侧配置的参数，终端发射功率的公式如下： Tx_Power=Node B_Desired_Rx_Power+Path_Loss10lg SF+20lg beta其中： Tx_Power为终端的发射功率； Node B_Desired_Rx_Power为网络希望接收到的信号强度； Path_Loss为UE根据P-CCPCH信道测得的路损； SF为该码道的扩频系数（即3GPP规范中的Gamma因子）； beta为增益因子，与所采用的TFC（传输格式组合）有关，由网络配置或者UE计算得出。从终端来看，其上行发射功率不合适的主要原因是：对路径损耗（Path_Loss）的测量精度不够，终端射频单元的功率校准没有达到精度要求。如果开环功控不合适，将可能造成终端的初始发射功率过大（影响网络容量）或者终端的初始发射功率过小（影响接入成功率）。此外，也必须指出，终端的开环功控出现问题除了与终端自身有关外，还可能与网络的配置有关，比如Node B中与DPCH期望接收功率有关的配置。例如Node B的期望接收功率是否已经按SF=1归一化；Node B是否根据实际时隙中上行干扰状况来动态调整其期望接收功率，若只采用某个固定值则不能反映实际干扰状况，可能导致UE发射功率偏低；beta参数的配置是否合理。终端的开环功控出现问题与网络的下行功率控制策略也有关系，如是以固定功率下发还是依据终端的RSCP测量报告以动态功率发送。3.2终端闭环功控对网络影响闭环功控用于控制在连接模式下终端和网络双方的发射功率。双方以发射反馈调整发射的闭环模式调整发射功率，在保证QoS的前提下以尽可能小的发射功率维持链路连接，从而降低对系统的干扰。如果终端在下行闭环功控中对Node B功率提出了超出实际需求的要求，就会过多地消耗Node B的功率资源，从而影响网络的容量。决定终端功率要求的主要因素如下。 闭环功控功率控制算法的不相同。有的采用预测的方法，有的采用简单平均的方法；有的对CRC错误不敏感，有的非常敏感，因此可能造成下行功控质量参差不齐，产生功率竞争。 接收性能不尽相同，从而在相同的接收质量要求下，所需要的功率不同。 外环功控产生的信噪比目标值或者设置的信噪比目标值不合理，导致个别终端下行功率太大。而且，终端信噪比测量不准也可能导致内环功控不能正常调整。3.3终端测量精度终端和系统为了能够了解信道状态和信道质量，需要对各种环境要素进行测量，并根据测量结果进行相应的参数调整。主要的测量要素包括：信号强度的测量、功率的测量、同步的测量、误码率的测量、其他测量。TD-SCDMA终端的测量是系统的重要基础。没有精准的测量，TD-SCDMA系统就如空中楼阁失去了基础。终端的测量精度主要和接收机性能以及射频校准相关。 接收机的性能跟RF器件性能和终端的测量算法密切相关。 终端天线的质量和性能也至关重要。 由于RF器件的不一致性，因此理论上在生产线上需要对每一终端进行射频校准。其所采用的射频校准仪器的精度以及射频校准算法都会影响最终的测量精度。 测量的实效性。由于不同终端的测量过程和测量算法不同，导致测量报告的时效性形成差异，影响了网络对终端实时环境的判断。3.4同步精度问题TD-SCDMA系统是一个时分系统，其中一个关键技术就是同步技术，即指上行链路各终端信号在基站解调器完全同步。TD-SCDMA系统使用的正交扩频码的各个码道在解扩时就可以完全正交，相互间不致产生多址干扰，大大地提高了CDMA系统的容量。但是，由于各个用户终端在小区覆盖范围内的位置是可以变化的，即使在通信过程中，用户还可以以很高的速度移动。而由于电波从基站到用户终端的传播时间的变化，将引起同步的变化。如果再考虑多径传播的影响，同步将更为困难，这就是实现同步CDMA的难题所在。同步精度不准确将导致：接收信号的信噪比降低，增加对功率的要求；加重码间串扰，这些都会增加系统对功率的要求。从图3可以看到同步精度误差为1/8 chip、1/4 chip和1/2 chip的时候，性能损失分别为0.5 dB、2 dB和2.5 dB。另外，由于同步较差，破坏了扩频码之间的正交性，还降低了TD-SCDMA系统的用户容量。同步精度对不同的业务、不同的信道环境将产生不一样的影响。特别对于HSDPA业务，同步精度对吞吐量影响比较大。尤其在实际外场存在直线传播路径的情况下，如果同步精度误差达到1/4 chip、1/2 chip，HSDPA的吞吐量将不可能达到2 Mbit/s以上。目前标准中要求1/8 chip的同步精度，应该可以满足以后业务的发展。4终端性能的改善建议综合上述分析，终端自身性能的好坏对网络的容量、覆盖以及呼叫接通率等关键指标有重要影响，因此需要对终端的关键技术性能进行研究和改进，同时加强对终端性能的测试和验证，确保其产品质量和指标达到技术要求。 针对不同平台厂商的终端做专项RF性能的对比测试，以研究分析它们的性能差别，掌握其中的技术原因（比较算法的差异、优劣等），从而推动整个TD-SCDMA终端性能的改进和提高。 外场测试。 鉴于终端的功控、测量等要素对网络的整体指标产生了一定的影响，建议进一步提高对终端一致性测试的重视程度，通过强化对终端的测试、验证来确保终端性