网络优化CS3CS4编码改善GPRS传输速率

1、网络规划优化系列：采用CS3/CS4编码改善GPRS传输速率标签： 数据业务 网络优化 CS3 CS4 编码方式 数据速率 2011-08-07 09:351.引言通用无线分组业务（GPRS）使得用户能够在端到端分组传输模式下发送和接收数据，由于无线资源采用动态分配方式，一个用户可以分配多个时隙，一个时隙也可以由多个用户共享，用户虽然附着在网络上，但只有当数据传输时才占用无线信道资源。GPRS支持中、高速率数据传输，可提供给每用户9.05-171.2kbps的数据传输速率，它针对不同的无线环境，定义了CS1、CS2、CS3、CS4四种编码方案。这四种编码方式有各自的适用环境。CS1编码的纠错能

2、力很强，能够容忍一定的误码率，对无线环境的要求较低，其缺陷是吞吐量小。编码方式越高，纠错能力越弱，吞吐量越高。因此数据传输速率的提高其实是以承担更大的误码风险做为代价。编码方案和时隙的多少在理论上决定了数据的传输速率。在现网中采用CS1、CS2编码居多，而且由于无线环境以及移动台多时隙能力的限制，传输速率并不是太高。为了提高GPRS的传送速率，应考虑采用CS3/CS4编码方式。本文对CS3/CS4编码方式的原理进行介绍，比较四种编码方式对无线信道的要求。通过实际的测试结果给出CS3/CS4对GPRS数据速率的改善情况以及与话音业务的相互作用。最后给出应用CS3/CS4编码的策略性建议。2.CS

3、3/CS4编码原理为了适应不同的无线环境，GPRS采用了四种的信道编码方案，由此提供了不同的数据速率，见表1：表1 编码方式与数据速率的关系编码方案编码速率每个RLC块的净负荷BCS预编码USF尾比特编码比特收缩比特数据速率（Kbps）CS11/2181403445609.05CS20.66268166458813213.4CS30.75312166467622015.6CS4142816120456021.4CS3/CS4编码方式相比CS1/CS2编码方式使用的冗余信息要少，因此数据速率更高。如图1所示，CS3编码方式具有312比特信息位，经过添加分组校验序列16位，之后对USF进行预编码。

4、然后添加4个尾比特之后进行1/2卷积编码。最后截掉220个比特，最终获得456个比特的输出。图1 CS3编码结构图对于CS4编码，它将431个信息比特作为输入比特。首先增添16个分组校验（BCS）比特用于纠错检错，然后对3个比特USF进行预编码形成12个比特，之后没有采用任何编码，最终获得456个比特，如图2所示。图2 CS4编码结构图1.四种编码方式对无线信道的要求由于GPRS采用了新的信道编码方式，GPRS无线信道对无线环境的要求与话音信道的要求不一样。试验显示，采用CS1编码方式，GPRS信道比话音信道对C/I的要求要低，而使用CS2到CS4编码方式则相反。例如，采用CS1编码方式，在C

5、/I<6dB时，GPRS信道仍能获得可靠连接，此时吞吐量已经大幅下降。而在电路交换话音传输中，当C/I <9dB时，话音质量已不能令人满意。无线环境好，则信道质量高，无线数据块复传数减少，从而吞吐量提高。随着信道质量的提高，每个基本物理信道的GPRS用户的带宽将增加。图3、图4为3GPP 05.50中C/I与吞吐量关系的仿真：图3 TU50 理想跳频. BLER=10%图4 TU3 无跳频. BLER=10%表2 给定BLER，四种编码方式与C/I比的关系Coding schemeC/Ic at BLER=10% CS113 dBCS215 dBCS316 dBCS419.3 dB

6、从图3、图4和表2中看出，越高的编码方式受无线环境影响越大，传输可靠性越低。由于通过减少数据校验来提高吞吐量，CS3/CS4的抗干扰能力必然降低，因此它的高吞吐量性能也只能适用于干扰较低的无线环境中。对于GSM系统，C/I是衡量GSM抗干扰性能的主要指标，也是CS3/CS4使用的主要条件。1.使用CS3、CS4对网络性能的质量改善情况由于移动通信无线网络环境复杂，理论分析往往与实际应用有很大差距，因此实际使用CS3、CS4得到的网络性能更具参考依据。本节根据某厂商提供的在实验室以及现网测试结果进行分析。4.1.定点测试· FTP测试 下表是单用户情况下对各微小区和宏小区定点测试中FT

7、P传输速率的比较，使用的手机下行支持4个时隙。表3 实际测试速率各小区的单用户GPRS速率比较(kByte/s)时间微小区宏小区CS1/CS2CS3/CS4增长率CS1/CS2CS3/CS4增长率10:00-11:005.379.1870.9%4.878.268.4%17:00-18:005.28.563.5%4.658.5984.7%20:00-21:005.328.9969.0%4.777.2351.6%下表是多用户情况下对各微小区和宏小区定点测试中FTP传输速率的比较，使用的为GPRS手机和GPRS上网卡，下行都支持4个时隙。表4 传输速率增长率各小区多用户GPRS速率平均值比较(kBy

8、te/s)时间微小区宏小区CS1/CS2CS3/CS4增长率CS1/CS2CS3/CS4增长率10:00-11:004.508.5088.9%4.807.7060.4%17:00-18:005.158.4864.7%4.807.5056.3%20:00-21:005.108.2762.2%3.045.6585.9%· Ping测试 从下表测试结果可看出应用CS3/CS4后，在带负荷的测试中，用户的网络时延比CS1/CS2明显下降。表5 时延比较各微小区500kByte ping的时延比较时间CS2时延(s)CS3/4时延(s)时延降低百分比(%)10:00-11:001.3620.9

9、9427%17:00-18:001.3640.90134%20:00-21:001.3870.92433%各宏小区500kByte ping的时延比较时间CS2时延(s)CS3/4时延(s)时延降低百分比(%)10:00-11:001.3881.24610%17:00-18:001.3321.09118%20:00-21:001.3921.09621%定点测试小结：· 从测试结果中看出,在应用CS3/CS4后, 在与CS1/CS2分配相同的GPRS资源的情况下，上行和下载的传输速率都有了一定幅度的提高。 · 通过实际测试发现终端对数据速率改善效果影响较大，多时隙终端的改善效

10、果要优于时隙少的终端。 4.2.现网路测现网路测使用GPRS手机，路测过程中沿测试路线进行多次的FTP下载，路测结果显示开通CS3/CS4后· 同一BSC下不同小区的重选的正常进行 · 同LAC不同BSC的小区重选的正常进行 · 位置区更新的正常进行 · 不同编码方式小区间的重选的正常进行 · 现网中的链路自适应正常进行 下表是使用GPRS手机对某一路段路测结果的比较，显示在相同测试路线,CS3/CS4应用前后用户下行数据吞吐量的显著变化。表6 路测结果测试时间测试路线编码方式传送时间(s)传送速率(kbps)开通CS3/CS4前A->B

11、->CCS1/CS2650.515.81开通CS3/CS4后D->E->FCS3/CS4170.75638.2914.3.使用CS3/CS4对话音业务的影响为监测应用CS3/CS4对现网话音业务的影响，在开通CS3/CS4前后对测试区域的话音业务的BSC上的指标以及路测结果进行比较。从表7可以看出，CS3/CS4的开通对话音业务基本无影响。表7 使用CS3/CS4前后话音业务指标的变化日期TCH话务量TCH拥塞率TCH掉话率SDCCH话务量SDCCH拥塞率SDCCH掉话率Intra BSC切换成功率Inter BSC切换成功率CS3/4应用前1700.03%0.31%74.3

12、0.00%0.84%95.4%93.3%CS3/4应用后1930.00%0.29%75.00.00%0.88%93.7%91.5%日期接通率掉话率道路覆盖率(-90dbm)话音质量0-3级话音质量4-6级百分比采样点数百分比采样点数CS3/4应用前100%0.00%99.38%94.51%91525.21%505CS3/4应用后100%0.00%99.43%93.26%288756.31%19552. CS3/CS4使用策略建议· 使用条件 o 地区C/I应大于14dB，建议大于16dB； · 先对只需要软件升级的基站进行升级，对于需要硬件更换的基站需要与其他方式结合考虑； · 对C/I质量不高但位于市中心、CBD等高数据密集区及需要硬件更换方能使用CS3/4的基站采用连续EDGE升级，对于C/I质量高但数据需求相对略低的地区（如酒店、度假村和C/I较高的室内站）采用CS3/4的升级。二者形成多层次的数据服务体系。 o 位于酒店、度假村、写字楼、居民区的微蜂窝及室内站在硬件许可的情况下考虑升级； o 不在采用跳频的载波上采用CS3/