毕业论文（设计）：TD-SCDMA移动通信系统优化.doc

目录摘 要伴随着移动通信的快速发展，人们对移动通信业务的通信质量要求越来越高，原有的移动通信系统已经不能满足人们的需求。第三代移动通信系统相比于第二代移动通信系统分的众多优势势必取代第二代移动通信系统。第三代移动系统已经在一些发达国家普及应用，而3G在中国才刚刚起步。具有中国自主只是产权3G系统TD-SCDMA与WSCDMA、CDMA2000并列为3G系统中的三个主要标准。TD-SCDMA采用了上行同步、智能天线、联合检测、时分工、软件无线电等诸多关键技术，比其他第三代移动通信系统具有更高的频谱利用率和更低的成本，并且在无线网络优化方面具有独到指出，它可以满足语音业务的需求，也可以满足上、下行不对称数据和多媒体业务。对于在中国刚起步的第三代移动通信，中国自主研发的TD-SCDMA有其广阔的市场前景，对于中国的第三代移动通新发展具有着积极的作用。目前对于TD-SCDMA无线网络的优化还处于一个非成熟期，所以有些问题仍然是一个探索和发现到解决的过程，由于无线网络优化主要是通过调整各种相关的无线网络工程设计参数和无线资源参数，并使其满足系统现阶段对各种无线网络指标的要求。所以优化调整过程往往时一个周期性的过程，因为系统对无线网络的要求在不断变化。本文针对TD-SCDMA系统，提出了TD-SCDMA无线网络优化的流程，TD-SCDMA无线网络优化的方法，通过流程和方法，提出解决TD-SCDMA网络中问题的办法，使网络的品质提升一个台阶，通过对TD-SCDMA无线网络的研究，使TD-SCDMA网络的优化能学素的定位和分析，有利于及时对问题定位和分析，并提出解决方案。关键词： TD-SCDMA 无线网络 优化目 录第一章 绪论51.1 项目背景5第二章 TD-SCDMA移动通信系统简要分析62.1 TD-SCDMA系统的基本原理62.1.1 TD-SCDMA的系统结构62.1.2 TD-SCDMA网络结构模型62.2 TD-SCDMA系统的关键技术介绍72.2.1智能天线72.2.2联合检测82.2.3时分双工92.2.4同步技术132.2.5动态信道分配142.2.6接力切换152.2.7软件无线电162.3TD-SCDMA无线网络的性能分析182.3.1覆盖182.3.2容量202.3.3切换分析方法212.3.4性能分析实例21第三章 TD-SCDMA无线通信网络评估和网络关键性能KPI指标253.1 网络评估（无线网络评估）253.2 业务评估273.3 网络关键性能KPI指标29第四章 TD-SCDMA无线通信网络的优化分析324.1 TD-SCDMA与GSM无线网络的区别324.2TD-SCDMA的优化目标和优化流程334.2.1网络优化目标334.2.2网络优化内容及流程344.3 TD-SCDMA碰到的非常规问题分析394.3.1覆盖优化394.3.2容量394.3.3服务质量39第五章 TD-SCDMA无线网络优化的实现405.1 关于弱覆盖的优化405.1.1 弱覆盖405.1.2 弱覆盖区域优化方法405.1.3弱覆盖实例405.2 关于越区覆盖的优化415.2.1 越区覆盖415.2.2 越区覆盖的优化方法415.3关于掉话的优化425.3.1 掉话425.3.2 关于掉话的优化425.3.3掉话的实例435.4关于干扰的优化455.4.1干扰产生的原因455.4.2减少干扰的方法46第六章 总结与展望47致 谢48参考文献49第一章 绪论第一章 绪论1.1 项目背景TD-SCDMA（时分同步码分多址接入，Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）第三代移动通信系统标准是信息产业部电信科学技术研究院（现大唐集团）在国家主管部门的支持下，经过多年的研究而提出的具有一定特色的第三代移动通信（3G，3rd Generation）系统标准，是中国百年通信史上第一个具有自主知识产权的国际通信标准，在我国通信发展史上具有里程碑的意义并将产生深远影响。该标准文件在我国原无线通信标准组（CWTS，Chinese Wireless Telecommunication Standardgroup）最终修改完成后，经原邮电部批准，于1998年6月代表我国提交到国际电信联盟（ITU，International Telecommunication Union）和相关国际标准组织。TD-SCDMA标准公开之后，在国际上引起强烈的反响，得到西门子等许多著名公司和众多运营商的重视和支持。1999年11月在芬兰赫尔辛基召开的国际电信联盟会议上，TD-SCDMA被列入ITU建议ITU-R M.1457中，成为ITU认可的第三代移动通信无线传输技术（RTT，Radio Transmission Technology）主流技术之一。2000年5月世界无线电行政大会正式接纳TD-SCDMA为第三代移动通信系统国际标准，从而使TD-SCDMA成为与欧洲、日本提出的WCDMA以及美国提出的cdma2000并列的三大主流3G标准之一。这是百年来中国电信史上的重大突破，标志着我国在移动通信技术方面进入世界先进行列。2002年10月23日，信息产业部公布TD-SCDMA频谱规划，为TD-SCDMA标准划分了总计155MHz（18801920MHz、20102025MHz及补充频段23002400MHz）的非对称频段，2006年1月20日，信息产业部正式颁布TD-SCDMA为我国通信行业标准。第二章 TD-SCDMA移动通信系统简要分析第二章 TD-SCDMA移动通信系统简要分析2.1 TD-SCDMA系统的基本原理 2.1.1 TD-SCDMA的系统结构TD-SCDMA系统结构完全遵循3GPP指定的UMTS（Universal Mobile Telecommunication System）网络结构，可以分为UMTS地面无线接入网（UTRAN，UMTS Terrestrial Radio Access Network）和核心网（CN，Core Network）。按照现有3GPP的TD-SCDMA LCR标准，其核心网，甚至业务平台与WCDMA是相同的。2.1.2 TD-SCDMA网络结构模型TD-SCDMA系统的网络结构与标准化组织3GPP制订的UMTS网络结构是一样的，按照功能可分为两个基本域，用户设备域（User Equipment Domain）和基本结构域（Infrastructure Domain），如图1-1所示。图1-1 UMTS域和参考点a.用户设备域用户设备域由具有不同功能的各种类型设备组成，如双模GSM/UMTS用户终端、智能卡等。其中，前者能够兼容一种或多种现有的接入（固定或无线）设备。用户设备域可进一步分为移动设备（ME，Mobile Equipment）域和用户业务识别单元（USIM，UMTS Subscriber Identity Module）域，如图1-1所示。(1)移动设备域： 移动设备域主要完成无线传输和应用，其接口和功能与UMTS的接入层和核心网结构有关，而与用户无关。(2)用户业务识别单元（USIM）域： 用户业务识别单元包含清楚而安全地确定身份的数据和过程。这些功能一般存入智能卡中。它只与特定的用户有关，而与用户所使用的移动设备无关。b.基本结构域基本结构域可进一步分为接入网域和核心网域。接入网域由与接入技术相关的功能模块组成，直接与用户相连接，而核心网域的功能与接入技术无关，两者通过开放接口连接。从功能方面出发，核心网又可以分为分组交换业务域和电路交换业务域。网络和终端可以只具有分组交换功能或电路交换功能，也可以同时具有两种功能。2.2 TD-SCDMA系统的关键技术介绍2.2.1智能天线a.智能天线的基本概念在移动通信环境条件下，复杂的地形、建筑物的结构都会对电波的传播产生影响，大量用户间的相互作用也会产生时延扩散、瑞利衰落、多径、信道干扰等，从而会使通信质量受到影响。这个时候，采用智能天线可以有效地解决这些问题。智能天线采用空分多址技术，利用信号在传输方向的差别，将同频率或同时隙、同码道的信号区分开来，最大限度的利用有限的信道资源。智能天线的核心在数字信号处理部分，它根据一定的准则，使天线阵列产生定向波束指向用户，并自动地调整权重系数以实现所需要的空间滤波。b.智能天线的技术优势 TD-SCDMA系统中由于采用智能天线，将会带来以下优势:（1）提高信号干扰比，改善通信质量。采用窄波束的主瓣接受和发射信号，旁瓣和零点抑制干扰信号，可以降低系统干扰、提高阵列的输出信噪比，即提高系统的抗干扰能力。此外，对于移动通信中的多径干扰也有一定的削弱能力，因此大大改善了通信质量。（2）增加系统容量，提高同时通信的用户数量采用窄波束接收和发射移动用户信号，降低了其他用户的干扰，对于自干扰的CDMA系统，可以有效地提高系统容量。同时采用空分技术复用信道，也增加了系统容量。（3）扩大通信覆盖区域，提高频谱利用率智能天线的辐射方向图在理论上可以用软件进行控制，在网络覆盖需要调整或由于新的建筑物等原因使原覆盖改变等情况下，均可以非常简单地通过软件来优化，非常简便。随着移动通信需求的增长，可以在不新建或尽量少建基站的基础上增加系统容量，降低运营成本。（4）降低基站发射功率，减少电磁辐射环境在使用普通天线的天线基础中，发射信号采用的时高效率放大器，而在TD-SCDMA中使用了智能天线，由于波束形成的增益可以减少对功放的要求，大大降低了基站的发射功率，同时也减少了电磁环境辐射。2.2.2联合检测a.联合检测技术简介联合检测（JD,Joint Detection）是多用户检测（Multi-User Detection）的一种。CDMA系统中多个用户的信号在时域和频域上是混叠的。接受时需要在数字域上用一定的信号的分离方法把各个用户的信号分离出来。信号分离的方法大致分为单用户检测技术和多用户检测技术两种。在实际的CDMA移动通信系统中，存在多址干扰（MAI），这是由于各个用户信号之间存在一定的相关性。由个别用户产生的MAI固然很小，可是随着用户数的增加或信号功率的增大，MAI就成为宽带CDMA通信系统的一个主要干扰。传统的CDMA系统信号分离方法是把MAI看作热噪声一样的干扰，导致信噪比严重恶化，系统容量也随之下降。这种将单个用户的信号分离看作是各自独立的过程的信号分离技术称为单用户检测（Single-User Detection）。联合检测算法可以分为三类：非线性算法、线性算法、判决反馈算法。b.多小区联合检测在TD-SCDMA系统中，相邻小区的业务可采用相同的频点，只根据扰码进行区分，这样同频小区间干扰成为不得不考虑的问题。同频干扰在小区交接带比较严重，导致系统性能恶化和系统容量降低。对于小区间MAI，单小区算法只是单纯地把它们看作无法消除的干扰即白噪声来处理，这就减少了先验证信息量，降低了解调门限。而要利用这些先验证信息完成多小区联合检测，则需要得到相邻小区的完整的结构化信息，包括扰码、信道响应、扩频系数和扩频码。多小区联合检测是在单小区联合检测的基础上，将邻小区的用户或者码道信息也纳入到联合检测的方程组中，然后将相邻同频小区的用户干扰也进行消除。c.联合检测的优缺点分析联合检测充分利用MAI，把所有用户信号当作有用的信号来对待，而不是看作干扰信号，从而都分离出来。基于这种理论和技术，联合检测可以为移动通信带来一下几方面的好处：（1）不再将多址干扰作为噪声，其效果优于传统的RAKE接收机。（2）采用结合智能天线和联合检测技术的时空联合检测算法和时空滤波器，可大大提高接收机的灵敏度，系统抗干扰能力增强，有助于同频组网。（3）充分利用MAI的所有用户信息，使得在相同误码率的前提下，降低SNR（Signal to Noise Ratio）的接受要求，大大提高了接收机性能并增加了系统容量。在理想情况下可以使系统容量提高2.8倍，这意味着具有更高的频谱利用率。（4）降低用户设备（UE）的发射功率，提高UE的待机及通话时间，同时降低了设备成本和故障率。（5）具有克服“远近效应”的能力，对功率控制的要求比用RAKE接收机的方法低。由于联合检测技术能消除MAI干扰，因此产生的噪声量将与干扰信号的接受功率无关，从而大大减少“远近效应”对信号接收的影响。2.2.3时分双工时分双工（TDD,Time Division Duplex）是一种通信系统的双工方式，在移动通信系统中用于分离接收与传送信道（或上下行链路）。与FDD的区别在于，TDD的系统接收和传送是在同一频率信道，即载波的不同时隙，用保护时间来分离接收与传送信道；而FDD则是在分离的两个对称的频率信道上，用保护频段来分离接收与传送信道。TDD与FDD的原理如图1-2所示：图1-2 TDD和FDD原理a.TDD优缺点分析在同样满足IMT-2000要求的前提下，TDD系统有其他系统不可比拟的优势，主要体现在以下几方面。(1)提高系统的频谱利用率TDD的时隙按照上/下行链路所需的数据量动态分配，这不仅适应于对称业务，如传统的语音业务，而且非常适合于日益增长的非对称的实时和非实时的数据业务，如多媒体、因特网所需要的IP业务。动态地按需分配时隙，可以使得频谱资源得以最大、最优地利用。另外，TDD能使用各种频率资源，不需要成对的频率，它能有效使用零碎的频率资源。在提供同样速率的业务时，TDD模式占用的带宽较FDD模式少。(2)降低对功率控制的要求在FDD模式的CDMA移动通信系统中，为减少同频干扰，每个终端必须在保证可接收性能的前提下以最低功率传送信息，这需要很精确的功率控制。同时为克服所谓远近效应，需要快速高效的功率控制。另外上下行链路的衰落因子是不相关的，这需要用闭环功率控制。所以FDD模式的CDMA移动通信系统对功率控制极其敏感，功率控制的失败会导致十分严重的系统容量下降。但对TDD模式的CDMA移动通信系统，上下行链路的衰落因子是相关的，仅需开环功率控制即可。而且，上下行链路采用相同的发射频率，系统的开环功率也可以做得比较准确。这样的系统设计使系统的发射功率可以更迅速有效地收敛到理想的功率点。(3)提高终端的接收性能在移动通信系统中广泛采用分集接收技术来减少信道的衰落。对于选择性分集，接收机通过测量相互独立的路径来选择最好的路径接收信号电平，以提高接收性能，但接收机的复杂性也相应提高了。在这种情况下，基站能容忍复杂性的提高，而终端则不行，此时天线（空间）分集是为终端提供分集接收仅有的一种方法。根据TDD模式原理，基于TDD模式的系统在上下行链路上的衰落是相同的，基站通过测量它从每个天线接收到的上行链路信号功率估计最强的路径，从而估计和选择最好的天线用于下行链路下一帧的传送。这样终端可在不增加复杂性的情况下，借助基站的天线分集设备实现天线选择分集，使接收性能得以改进。(4)适合采用智能天线技术一个智能天线系 统由一个多天线阵、相干接收机和高级数字信号处理算法组成。与仅有一个固定波束的传统天线比较，智能天线能够有效地形成多波束赋型，每一个波束指向一个特 定的用户且能自适应地跟踪任何移动用户。但由智能天线的工作原理可知，其高效率是建立在上行链路和下行链路在无线路径方面的对称性基础上的，即需要尽量保 证无线环境和传输条件的相同。只有这样，上行链路的估计参数才能比较完好地符合下行链路而进入下行波束赋型器阵列。TDD模式的优势在于用户信号的发送和接收都发生在完全相同的频率上，因此，在上下行两个方向中的传输条件是相同或者说是对称的，这样智能天线才能正常工作，并将小区间的干扰降到最低，从而获得最佳的系统性能。(5)更容易实现低功耗的多模小终端低功耗多模式的小终端不仅给移动用户带来通信与携带的方便，也使购买与使用的成本降低，这是未来移动通信系统的必然要求和追求的目标。TDD模式系统具有上下行信道的互惠性，对功率控制的要求相对较低，适合采用智能天线等新技术，使得TDD模式的终端可以配置比FDD模式终端更少的功能单元，从而更容易实现低功耗的、小尺寸的多模终端。当然，任何系统在具备优点的同时，也会存在劣势。和FDD系统比较，TDD系统的主要问题在于终端的移动速度和覆盖距离等方面，主要表现在以下几点。对系统覆盖的影响 TDD系统平均功率与峰值功率之比随时隙数的增加而增加，考虑到耗电和成本因素，用户终端的发射功率不可能很大，故通信距离（小区半径）较小，而FDD系统的小区半径可达到几十公里。另外，在TDD模式中，上下行保护时隙宽度决定覆盖半径的大小，从而限制了小区的覆盖范围。干扰问题。 TDD模式的CDMA移动通信系统的干扰问题主要包括上下行链路之间干扰、不同运营商之间的干扰和来自功率脉冲的干扰。上下行链路之间的干扰分为小区内上下行链路之间的干扰和小区间上下行链路之间的干扰。前者是因为在一个小区内用户间的同步受到破坏或上下行链路的时间分配不平衡。对于后者，则是因为非对称的TDD时隙影响邻近小区的无线资源并导致小区间的上下行链路干扰。另外，大功率的基站会阻塞邻近小区的基站接收本小区的终端，处于小区边界的大功率终端也会阻塞邻近小区的具有不同时隙分配的终端。不同运营商之间的干扰主要来自邻频干扰，而且TDD系统中的邻频干扰比FDD系统更大，因为TDD系统对同步要求很高，干扰产生的失步会严重影响TDD系统。来自功率脉冲的干扰则缘于两方面的原因：一是短TDD帧的短传输时间；二是在小型终端内部设备之间的脉冲传输。同步要求高 由于基站不能同时接收和发送，移动终端的传送必须在基站停止发送时开始，这意味着同一小区内的不同用户之间、用户与基站之间需严格同步。如果同一小区内的用户间发生不同步行为，则将导致小区内的用户干扰；而如果用户与基站间不同步，则可能发生通信阻塞。这是FDD的CDMA移动通信系统所没有的问题。另外，因为小区之间和不同终端之间的干扰问题，邻近小区的基站之间要求同步，并且一般是符号级的精确同步。这样的同步要求在基站内有GPS接收机或公共的分布式时钟，这些都增加了移动网的建设和运行维护费用。移动速度目前难以与FDD模式相比 目前ITU要求TDD系统达到120km/h，而FDD系统则要求达到500km/h。这主要是因为FDD系统是连续控制，而TDD系统是时间分隔控制的。在高速移动时，多普勒效应将导致快衰落，速度越高，衰落变换频率越高，衰落深度越深。总而言之，在第三代移动通信系统中，TDD模式比FDD模式能更有效地利用频谱，节省运营投资，更适合于传送非对称业务。随着新技术和新业务的发展及应用，TDD模式必将日益受到重视。而且，通过采用时分双工、联合检测、智能天线、接力切换等关键技术，TD-SCDMA系统也必将会体现出越来越大的技术优势。2.2.4同步技术a.概述TD-SCDMA的同步技术包括网络同步、节点同步、初始化同步、传输信道同步、无线接口同步、Iu接口时间校准、上行同步等。其中，网络同步是选择高稳定度、高精度的时钟作为网络时间基准，以确保整个网络的时间稳定。它是其他同步的基础。初始化同步使终端成功接入网络；节点同步、传输信道同步、无线接口同步和Iu接口时间校准等，使终端能正常进行符合QoS要求的业务传输。b.节点同步节点同步用来估计和补偿UTRAN节点（Node B）之间的定时误差。FDD和TDD模式对定时误差估计及补偿的精度要求不同。节点同步分为两种：RNC到Node B的节点同步、Node B间的节点同步。TDD模式下的Node B间的节点同步有两种方式：一种方式是通过标准同步端口获得，另一种方式是通过空中接口获得。c.初始化同步移动终端开机建立下行同步过程被称为初始化小区同步过程，即小区搜索。小区搜索的最终目的就是读取小区的系统广播消息，获得进行业务传输的参数。这里的同步不仅是指时间上的同步，还包括频率、码字和广播信道的同步，要分4步进行，分别是DwPTS同步、扰码和基本中间码的识别、控制复帧的同步以及读取广播信道。（1）DwPTS同步：终端首先对系统中32个SYNC-DL码字进行相关搜索，峰值最大的码字被认为是当前接入小区的SYNC-DL。同时，根据相关峰值的时间位置可以初步确定系统下行的定时。一般使用一个或多个匹配滤波器完成。（2）扰码和基本中间码的识别：在第一步识别出SYNC-DL码字后，也就知道了对应的中间码组。终端只需要用相关方法逐一测试这4个基本码的不同相位即可找到当前系统所用的Midamble码，从而也知道了对用的扰码。（3）控制复帧的同步：即终端通过检测DwPT相对于P-CCPCH中间码的QPSK调制香味便宜来到广播信道控制复帧的主信息块在P-CCPCH中得位置。（4）读取广播信道：通过第三步的检测，接下来的子帧就是广播信道交织周期的第一个子帧。根据检测的无线信道参数来读取广播信道的信息，知道了完整的小区信息，初始化小区同步完成。2.2.5动态信道分配a.动态信道分配概述TD-SCDMA系统的无线资源包括频率、时隙、码字、功率及空间资源，系统中得任何一条物理信道都是通过它的载频/时隙/扩频码的组合来标记的。信道实际分配上就是一种无线资源的分配过程。动态信道分配（DCA）算法有如下特点：（1）根据移动通信的实际情况及约束条件，设法使更多用户接入，从而高效率地利用有限的无线资源，提高系统容量（2）适应3G业务的需要，尤其是高速率的上、下行不对称的数据业务和多媒体业务。b.主要的DCA形式一般来讲，DCA包括两个方面：慢速DCA和快速DCA。前者将资源分配到小区，后者则把资源分配给承载业务。c.DCA的优缺点分析采用DCA是TDD系统的优势所在，能够灵活地分配时隙资源，动态的调整上下行时隙的个数，从而可以灵活地支持对称及非对称的业务。因此，DCA具有频带利用率高、不需要信道的预规则、可以自动适应网络中负载和干扰的变化等优点，也有助于提高系统容量，可以更有效地利用有限的信道资源。其缺点在于，DCA算法相对于固定信道分配（FCA）来说较为复杂，在信道分配上占用的系统开销也比较大。2.2.6接力切换a.接力切换的基本概念接力切换（BH,Baton Handover）是TD-SCDMA系统的核心技术之一。其设计思想是利用智能天线和上行同步等技术，在对UE的距离和方位进行定位的基础上，以UE方位和其距离信息为辅助信息来判断目前UE是否移动到了可进行切换的相邻基站的邻近区域。接力切换通过与智能天线和上行同步等技术有机结合，巧妙地将软切换的高成功率和硬切换的高信道利用率结合起来，是一种具有较好系统性能优化的切换方法。实现接力切换的必要条件是：网络要准确获得UE的位置信息，包括UE的信号到达方向（DOV）和UE与基站之间的距离。b.接力切换的过程接力切换分3个过程，即测量过程、判决过程和执行过程。c.接力切换性能简要分析接力切换是介于硬切换和软切换之间的一种新的切换方法。与软切换相比，两者都具有较高的切换成功率、较低的掉话率以及较小的上行告饶等特点。它们的不同之处在于接力切换并不需要同时有多个基站为一个终端提供服务，因而克服了软切换需要占用的信道资源较多、信令复杂导致系统负荷加载加重以及增加下行链路干扰等缺点。与硬切换相比，两者都具有较高的资源利用率、较为简单的算法以及系统相对较轻的信令负荷等特点。不同之处在于接力切换断开原基站和与目标基站建立通信链路几乎同时进行的，因而克服了传统硬切换掉话率较高、切换成功率较低的缺点。接力切换的突出优点是切换高成功率和信道高利用率。2.2.7软件无线电a.软件无线电的概念软件无线电（SDR，Software Defined Radio）指的是采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件定义实现无线电台的各部分功能，包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等，即整个无线电台从高频、中频、基带直到控制协议部分全部由软件编程来完成。采用软件无线电技术的目的是，尽可能多的无线通信及个人通信功能由软件来实现，将无线通信新系统、新产品、新业务的开发逐步通过软件来实现。应用软件无线电技术的好处在于为无线通信系统的升级提供了灵活性。同时，软件无线电把话音和数据业务混合，将带来更低的成本容量、质量和覆盖的互换性。无线通信系统中的软件无线电平台构成如图2-1所示。图2-1 软件无线电平台示意图SDR的核心思想是将宽带模/数（A/D）及数/模（D/A）变换器尽可能靠近射频天线；软件无线电结构中通过引入宽带AD变换技术，可以使多个信道共享宽带AD变换器，降低每信道的投资。SDR平台使用DSP软件完成数字信号处理（由DSP完成基带信号的处理），完成各种不同信号的调制、解调；根据系统的实际需要，在软件中添加各种不同的算法，可以完成特定功能。b.软件无线电的关键技术软件无线电技术是软件化、计算密集型的操作形式。它与数字和模拟信号之间的转换、计算速度、运算量、存储量、数据处理方式等问题息息相关，这些技术决定着软件无线电技术的发展程度和进展速度。宽带/多频段天线、A/D/A转换器件、DSP（数字信号处理器）技术及实时操作系统是软件无线电的关键技术。(1)宽带/多频段天线理想的软件无线电系统的天线部分应该能够覆盖全部无线通信频段。通常来说，由于内部阻抗不匹配，不同频段电台的天线是不能混用的。而软件无线电要在很宽的工作频率范围内实现无障碍通信，就必须有一种无论电台在哪一个波段都能与之匹配的天线。所以，实现软件无线电通信，必须有一副可收发各种频率信号而且线性性能好的宽带天线。软件无线电台覆盖的频段为2MHz2000MHz。一般情况下，大多数系统只要覆盖不同频段的几个窗口，不必覆盖全部频段，故可采用组合式多频段天线的方案。即把2MHz2000MHz频段分为2MHz30MHz、30MHz500MHz、500MHz2000MHz三段。这不仅在技术上可行，而且基本不影响技术使用要求。(2)A/D/A转换器件在软件无线电通信系统中，要达到尽可能多地以数字形式处理无线信号，必须把A/D转换尽可能地向天线端推移，这样就对A/D转换器的性能提出了更高的要求。为保证抽样后的信号保持原信号的信息，A/D转换要满足Nyquist抽样准则，而在实际应用中，为保证系统更好的性能，通常抽样率为带宽的2.5倍。软件无线电通信系统一般采用低分辨率的模/数转换器，但是由于其分辨率很低，所以信号处理的精度就会降低，增加转换器的精度成为一大热点。对于更高的转换带宽要求，可以用并行A/D转换的方法完成。(3)DSP技术DSP主要完成电台内部数据处理、调制解调和编码解码等工作。由于电台内部数据流量大，进行滤波、变频等处理运算次数多，必须采用高速、实时、并行的数字信号处理 器模块或专用集成电路才能达到要求。要完成这么艰巨的任务，必须要求硬件处理速度不断增加，芯片容量扩大。同时要求算法进行针对处理器的优化和改进，这两个方面的不断提高将是数字信号处理技术发展的不懈动力。只有这样，才能实现电台内部软件的高速运行和多种功能的灵活切换及控制。(4)实时操作系统软件无线电实现 的重要基础是处理器速度的提高，然而在一定的处理速度限制下，需要有效的实时应用处理软件和实时操作系统支持，才能充分发挥处理器的性能。与通用操作系统 相比，实时操作系统对处理任务的时间调度控制更加明确，在进行高速数字信号处理时可以更有效地分配有限的处理资源。针对不同通信体制的共同点，可以采用、 开发高效而灵活的实时操作系统和实时应用软件，来完成多种通信模式。并且随着移动通信的继续发展，也需要增加具有新功能的系统模块，为用户提供更先进的服务。c.软件无线电的优势软件无线电提供一个新概念和通用无线通信平台，在此基础上，基于软件来实现新业务和使用新技术。因此大大降低了开发成本和周期，使产品能跟上技术发展的额水品。此外，随着技术的进步，无线通信产品的生命周期越来越短，因此针对单一产品线，投资风险较大。基于SDR产品的生产将比传统产品原材料成本低，且产品寿命长。同时，由于它使硬件简单化及标准化，使得产品更容易生产，也降低了投资风险。 2.3TD-SCDMA无线网络的性能分析系统的覆盖、容量和服务质量相互制约。在规划中，必须将系统的覆盖、容量和服务质量统一起来，进行综合性能分析。性能分析方法：系统设计不仅要求满足无缝覆盖的基本要求，还要考虑到容量对系统的影响。2.3.1覆盖覆盖的性能评估指标：系统覆盖质量，是一种综合评估的结果。不仅包括前向覆盖质量，反向覆盖质量，还要区分业务信道的覆盖质量和导频信道的覆盖质量。因此系统性能指标主要包括业务质量和导频信号质量指标。下面介绍几个反映覆盖性能指标的重要参数1.Ec/Io（dB）：定义为一个PN码片周期累积的导频能量与接收带宽内总的功率谱密度之比（单位dB）。移动台必须接收到足够强度的导频才能获得基站的基本同步信息，并进行信道估计和相关2.Eb/Nt（dB）：定义为接收到的合并的每比特能量与等效噪声（噪声加干扰）功率谱密度之比（单位dB），体现了业务信道的质量。功率控制Eb/Nt目标值与很多因素有关，包括移动台的移动速度，业务类型、速率及QoS要求和多径环境等因素有关。规划过程中需要得到该Eb/Nt曲线，经常采用查表的方式实现。这种所谓的链路性能表是事先通过链路仿真工具得到的。3.FER/BLER：业务质量（比如话音质量）是一个相对主观的概念，通常是通过误帧率来描述，因此在前反向都要尽可能将FER减小到可以接受的程度。用户可接受的话音误帧率通常要小于1；对数据业务的误帧率则可以容忍到5，不同的业务也会有所不同。FER属于统计性的性能指标，定义为单位时间内接收到的误帧与总帧数的比。由于FER和业务信道Eb/Nt有对应关系，可以通过链路仿真得到。所以通常通过Eb/Nt来反映FER情况。4.MS发射功率（dBm）：规划中假设功率控制总是有效，所以移动台总是以能够克服基站端的干扰的最低功率发射，因此移动台的发射功率反映了反向覆盖情况，是评估网络质量的一个重要参数，同时也是可以通过测试移动台得到的。通常移动台的最大发射功率在21dBm左右，如果所需移动台发射功率大于此值时，就认为反向无法覆盖。5.MS接收干扰功率（dBm）：移动台接收的功率包括服务小区业务信号和其它小区发来的干扰信号以及热噪声。该参数反映了移动台端的干扰水平，是评估网络质量的重要参数之一。a.覆盖性能分析方法覆盖分析方法：覆盖分析的主要目标是针对用户的特定的规划区域，进行网络覆盖和业务容量进行分析，得出网络的重要链路性能指标、前反向覆盖范围以及业务量负载情况。覆盖分析是对于网络的详细分析，需要提供相关的详细数据，包括电子地图、业务密度分布、基站位置以及参数设计、天线参数以及传播模型等信息。在此需要强调的是在覆盖分析的过程中，默认功率控制是有效的，即能够保证基站和移动台以满足业务数据正确调制解调需要最低功率发射。前向覆盖分析：对前向链路而言，要得到各种性能指标，最关键的是要得到各基站的发射功率。基站的发射功率大小是与移动台分布和业务密度情况密切相关的，因而要准确获得各基站的发射功率，需要通过静态仿真方法，循环迭代计算得到。后向覆盖分析：对于反向链路而言，与前向链路类似，最为关键的是得到移动台的发射功率，由此得到各小区发射天线处的干扰强度大小，从而进一步得到其它各项性能指标。2.3.2容量a.容量分析方法：1. TD-SCDMA系统的纯话音业务根据覆盖分析的结果（前反向覆盖平衡的结果），可以得出的各小区的覆盖范围和话务密度图。因此，可以统计出每个小区覆盖范围内的业务量。（1）根据用户指定的话务密度图进行覆盖分析；（2）根据覆盖分析结果和话务密度图可以计算得到覆盖区域内的业务容量；（3）分别计算各小区前反向的负载因子；(4) 将小区负载与负载上限（由容量估算得到）进行比较，判断各小区是否过载, 及过载的数值。2. TD-SCDMA系统的话音数据混合业务：对于混合业务，首先要依据话音用户优先的原则进行分析将各小区的业务量与吞吐量上限比较，得出扇区负载结果。然后选择业务类型和业务模型。针对选择的业务类型和业务模型用仿真的方法进行覆盖分析，并根据仿真结果得到前反向链路业务的最高吞吐量，吞吐量与小区半径之间的关系以及数据吞吐量和话音负载之间的关系。根据覆盖分析结果和业务密度图得到小区的吞吐量。根据容量仿真得到的最高吞吐量计算各小区前反向的负载因子。将小区负载与负载上限（由容量估算得到）进行比较，判断各小区是否过载，及过载的数值。通过仿真得到不同话音负荷下的前反向链路每扇区的数据吞吐量的上限以及吞吐量与小区半径之间的关系。根据覆盖分析的结果确定混合业务情况下的前反向覆盖区域，以便将相应业务类型的业务量数据归入到对应的扇区当中。具体算法与话音业务类似，首先计算话音业务的负载情况，在扇区能够满足话音业务的前提下，再进行数据业务的分析，分析方法类似话音业务。2.3.3切换分析方法由于TD-SCDMA系统的切换率大小与规划区内的业务负载情况、各小区的覆盖区域和软切换参数设置都有着密切的关系，单纯依靠手工是无法完成精确计算的，所以也必须借助TD-SCDMA网络规划软件，通过计算机模拟来完成，可以看作是无线覆盖分析的内容之一。网络规划软件在进行覆盖分析时一般并不对每个移动台的动态行为进行模拟，而是根据业务分布预测的结果把一定的业务量分布到规划区内，然后通过迭代计算完成分析，是一种静态模拟的过程。所以这样得到的是切换区域的地理分布，以及切换区域面积占总覆盖区面积的比例，这个比例可以近似认为等于系统的软切换率。2.3.4性能分析实例下面以某工具软件作为分析平台对一个工程进行覆盖分析，此工程是北京市区内分布25个基站，如下所示。按照事先已经得到的业务密度分布图，完成的覆盖分析。通过对原方案和新方案的覆盖性能对比，可以解决覆盖不足提高覆盖质量，从而达到提高网络覆盖质量的作用。A.加油站前B.加油站后下图中最强导频强度分布图是加站后的导频覆盖分析结果，可以看出覆盖盲区已经得到很好解决最强导频强度分布图（加油站前）最强导频强度分布图（加油站后）覆盖质量（加油站前）覆盖质量（加油站后）第三章 TD-SCDMA无线通信网络评估和网络关键性KPI指标第三章 TD-SCDMA无线通信网络评估和网络关键性能KPI指标3.1 网络评估（无线网络评估）无线网络评估旨在通过对网络运行数据的分析，给出合理的评估，包括网络规划质量、网络运行状况、网络运行中存在的问题和网络投资利用率等。网络评估有两个目的： （1）对采集的数据进行统计，以确定系统是否满足验收要求。 （2）掌握网络的整体运行状况，为网络进一步优化和建设提供直接参考。 网络评估通常可按以下步骤进行： （1）首先设定质量指标：定义端到端的质量目标、不同业务类型的性能指标，设定考核KPI值。 （2）通过网管系统、路测设备、协议分析仪甚至用户反馈意见等，收集网络性能数据。 （3）对网络测试数据进行分析，给出网络评判结果和优化建议。 从技术层面来看，无线网络评估是围绕着覆盖、容量和质量三个方面进行。以下对无线网络评估的内容和细则进行详细描述。 l 网络覆盖评估 网络覆盖主要用RSCP和C/I来衡量，包括下/上行覆盖状况、公共/业务信道的平衡情况及下/上行链路的平衡情况。下行衡量指标包括C/I和RSCP，上行衡量指标主要参考终端发射功率。 l 容量评估 直接按照网络规划设计的下/上行话务量或OMC统计的下/上行话务量，都不能客观地评价网络，而资源利用率则可以很好地对此进行评估。它可反映出实际网络运营资源与规划设计总资源的比例，从而有效地提高资源利用率，使运营网络的各项投资成本达到最大的性价比。 具体的评估过程如下：从网络规划设计方案中得出网络规模容量，通过话务统计查询得到实际的忙时下/上行话务量，两者爱尔兰容量相除，即可得到网络资源的利用率，从而体现网络的承载负荷。 l 网络质量评估 网络质量主要受到无线传播环境、信号覆盖、干扰、业务容量以及设备性能的影响，是这些因素的综合性表现。可参照以下评估准则：在Ec/Io6dB、RSCP95dBm的全部路测数据中，话音质量BLER5%的数据占全部数据的百分比。 l 网络布局评估 网络布局要求按照蜂窝结构进行网络建设。网络布局评估包括：综合网络规模、覆盖区域类型、地物/地形分布、服务区设计指标、网络结构、站址/话务密度和室内覆盖策略等。 在评判网络布局时，可参考以下三个方面内容： 站点拓扑结构是否符合蜂窝结构 首先按照地形划分区域，每个区域以某个基站为中心，计算出周围6个基站与中心的距离，从而得到平均站间距和平均小区覆盖半径R，再以R为基准，画出标准的蜂窝结构。周围相邻基站偏离标准蜂窝超过小区半径的1/4，则统计一次布局不合理，依次类推完成整个区域和整个网络的评估。 宏蜂窝天线的挂高 首先按照地形划分区域，每个区域对天线挂高取平均值，如果某基站的天线低于或者高于平均值15%，则统计一次布局不合理。 超闲小区和超忙小区的比例 超忙小区的出现会增大忙时拥塞率，严重影响网络质量，应该对其进行扩容。超闲小区的出现跟移动用户数、网络运行阶段及运营商市场推广等因素密切相关，很难完全消除。在忙时话统中，当小区话务量大于0.8Erl/信道，则列为超忙小区；当小区话务量小于0.1Erl/信道，则列为超闲小区。 在实际建网过程中，由于楼宇位置分布不理想，站址获取具有不确定性，网络布局不合理情况难以避免。网络布局评估结果从一个侧面体现了网络结构状况。当网络布局评估结果不理想时，一方面反应了复杂的无线环境，另一方面则要求投入更大的精力来开展网络优化工作。 （5）话务统计和测试指标的对比 话务统计指标和测试指标是反映无线网络性能的重要指标，可判断网络性能是否达标。话务统计更能反映出无线网络的整体性能，因此，在条件允许的情况下，测试指标应与话务统计指标进行对比分析。 3.2 业务评估 在业务测量中，呼叫次数、接入时长、信号强度、干扰强度和间隔时间等指标会影响业务评价正确性。为了使测试结果有统计意义，有现实可行性，业务测试中建议取值： 信号强度：P-CCPCH RSCP95dBm。 干扰强度：P-CCPCH C/I6dB。 呼叫次数：50100次。 通话时长：3090s。 间隔时间：1030s。 业务测量测试点选取要有代表性，可以参考CQT测试点。为了提高测试精确性，每次测试过程中，要保证测试终端在业务进行过程中始终处于有电状态。 1话音测量 对主叫和被叫必须都进行测量，从而校验呼叫是否成功，话音是否正常，呼叫过程中是否掉话，切换是否正常。按照通话时长，话音测量可分为长呼和短呼两种。短呼主要是测试呼叫接入能力，长呼测试话音的长时间保持能力。按照呼叫方式，话音测量可分为移动台拨打固话MOC（Mobile Originated Call）和移动台拨打移动台MMC（Mobile to Mobile Call）两种方式。话音测量的主要内容有接入时延、接通率、掉话率和切换成功率。 除此之外，话音还要进行质量评估。TD-SCDMA系统使用BLER，结合通信系统通用的话音质量评估系统MOS（Mean Opinion Score）衡量标准，从话音用户感受的角度，对话音质量进行评估。 2可视电话 可视电话测试内容和测试方式与话音测量是一致的，只是前者发起的业务是普通话音，后者发起的业务是可视电话。可视电话测试内容包括接入时延、接通率、掉话率和切换成功率等方面指标。 3PS测量 数据业务建立成功概率可以用GPRS附着和PDP激活两个指标来衡量，激活成功后，通过FTP同时上传和下载，测试PS业务数据传送速率。测试需要配置ftp服务器，以消除各种干扰因素。测试过程中，按照发起的PS数据业务速率的不同，可以分为PS64/64、PS64/128和PS64/384三个测试项。根据发起业务和传输方向不同，定义不同的传输文件大小，一般可采用110MB的文件用于下载。传输过程中，监测传输速率跟测试终端分配到的时隙个数是否匹配；传输结束之后，文件是否正确无误。PS数据业务测试指标有PDP激活成功率、通信中断率、最大吞吐率和平均吞吐量等。 4短信测试 检验短信（SMS，Short Message Service）是否能够成功发送和接收，以及短信发送到成功接收所用的时间。在测试过程中，可以用不同长度的短信来检验短信的发送情况。发短信方记录发送尝试次数、发送成功次数、接收成功次数和及时到达次数（短信发送接收时间应该在几秒之内），最后统计出发送成功率、发送及时率、丢失率和正确显示率等。 5彩信业务 彩信（MMS，Multimedia Message service）与SMS测试方式一致，只是MMS的文本内容更为丰富，可以是文本、话音和图像的任意组合。对于MMS业务，需要统计发送成功率、发送及时率、丢失率和正确显示率等。 6WAP浏览 WAP浏览测试需要配置Web服务器。在不同传输环境下，打开不同的网页，检验Web浏览是否正常。WAP浏览过程中，传输速率跟测试终端分配到的时隙个数相匹配，传输结束之后，页面传输无误。记录WAP尝试次数、成功次数和中断次数，最后统计业务成功率和中断率等。 7流媒体业务 流媒体业务测试需要配置视频流服务器。测试通过WAP发起流媒体业务，终端能否成功登陆视频流服务器，并完成下载播放；是否可以顺利地打开并播放不同传输格式（如MPEG4和H.26