一种基于保障客户感知的TD-SCDMA容量规划方法

林坚立, 周江卫, 林煦峰, 瞿水华

（中国移动通信集团广东有限公司深圳分公司，深圳 518048）

一种基于保障客户感知的TD-SCDMA容量规划方法

林坚立, 周江卫, 林煦峰, 瞿水华

（中国移动通信集团广东有限公司深圳分公司，深圳 518048）

随着中国移动TD-SCDMA网络不断建设和快速发展，智能手机终端逐渐多样化，数据业务呈现爆发式的增长。由于TD-SCDMA系统信道配置特点，导致在总体利用率不高的情况下，上行信道可能已发生拥塞，严重影响客户感知。本文从保障客户感知出发，提出了一种新的TD-SCDMA容量规划方法。

TD-SCDMA；客户感知；容量规划；网格

随着中国移动加大G3终端推广，中国移动TDSCDMA活跃用户数和网络流量不断大幅度增长。作为以数据业务为主的TD-SCDMA网络，如何在保障客户感知的前提下提高网络利用率，科学投放载波资源，做好容量规划，成为十分重要的课题。

1 TD-SCDMA容量承载能力分析

1.1 TD-SCDMA网络中BRU的定义

TD-SCDMA作为第三代移动通信系统，其用户通过频率、时隙和码字进行区分[1]。

TD-SCDMA系统采用正交可变扩频因子（OVSF，Orthogonal Variable Spreading Factor）码进行区分码道，系统根据扩频因子SF的大小给用户分配资源，数值越大，提供的带宽越小。图1中所示的为SF=16的时候每个时隙的码道划分方式，每个扩频因子为16的码道定义为一个BRU，所有业务对资源的占用都用BRU来衡量[3]。

1.2 现网TD-SCDMA网络信道配置模型

TD-SCDMA网络中主要有两种标准：R4与HSDPA。一般情况下R4作为主载波，HSDPA载波作为辅载波。下面分别介绍R4主载波与HSDPA辅载波的信道配置模型。

图1 TD-SCDMA时隙分布示意图[2]

1.2.1 R4载波信道配置模型

如图2所示，1个R4载波有32个上行BRU，每两个BRU组成1个DPCH信道，1个话音业务占用两个DPCH信道，即为一个载波有16个话音业务通道；当R4作为主载波的时候，上行需要配置一条RACH信道，占用2个BRU，因此只能提供15条话音通道。下行有64条码道，但是话音业务要求上下行对称，因此实际最多占用32条码道。

1.2.2 HSDPA载波信道配置模型

如图3所示， HSDPA载波为辅载波，TS0空置。在上下行时隙配比为2：4的情况下，上行为32BRU，下行为64BRU。上行、下行各配置2条控制信道，成对使用，各占用4个BRU。下行配置3个HS-PDSCH高速共享信道，用于承载下行业务，占用48个BRU，剩余12个BRU配置为下行伴随信道，用于信令传输[4]。

1.3 现网配置下的BRU承载效率

1.3.1 PS域上行业务

R4标准中，TD-SCDMA上行信道为独立信道，每个BRU同时只能被一个用户占用，采用QPSK与1/2卷积编码，每BRU承载效率为8 kbit/s。

另外上行还有HSUPA标准，但是现网中应用较少，本文暂不讨论。

1.3.2 PS域下行业务

R4标准中，下行与上行一样，每BRU承载效率为8 kbit/s。

HSDPA标准中，下行引入HS-PDSCH共享信道，采用AMC动态调制编码技术和HARQ。由于AMC动态调制编码技术受到用户位置与信噪比的影响，很难保持达到极限速率，这里我们采用现网统计的方法来计算承载效率，如公式1所示。

每BRU承载效率=全网流量÷时间÷全网PDSCH BRU占用量 (1)

现网中已全部开通HSDPA载波，只有在HSDPA资源不足或者终端不支持HSDPA的情况下才会占用R4载波进行PS业务。

图2 R4主载波信道配置示意图

图3 HSDPA载波信道配置示意图

1.3.3 CS域业务

CS域主要承载AMR12.2 kbit/s的话音业务，上下行对称，每条话音信道需要占用2BRU，因此承载效率为每BRU 0.5 Erl。

2 TD-SCDMA网络容量规划方案

2.1 计算综合业务带宽需求

用户在移动互联网中的业务发生过程如图4所示。

其中MBR代表最大平均数据速率；PBR代表峰值瞬时数据速率；ABR代表平均数据速率。

我们定义保障用户感知所需要的带宽需求为：

GEBR（满意体验带宽） = 业务数据分组÷用户期望时间 (2)

网络总业务量可以看作随机到达的宽度为GEBR的数据块，只需要确保GEBR数据块有足够的传输资源就可以保障用户的体验。GEBR数值的随机分布特征符合爱尔兰分布过程，可以用业界通用的爱尔兰分布确定扩容门限。

对于移动互联网用户常用的业务类型，可以根据客户体验划分为BASIC、GOOD、BEST 3种带宽保障等级，如表1所示。

由于业务类型较多，我们通过坎贝尔算法[5]将各种业务归一化成为一个综合业务，计算总的等效业务量，这样可以方便和直观地计算为满足各种业务需要提供的信道数量。

表1 移动互联网典型业务所需要的体验带宽

坎贝尔算法的计算步骤如下。

（1） 考虑所有的业务，构造一个虚拟综合业务。

（2） 计算综合业务所需信道数和等效业务量、所需带宽。

假设表1第n种业务的平均使用时长为Tn，所需带宽为Bn，则每种业务的使用概率可以通过每种业务的使用时长占比Pn=Tn÷∑Tn来表示，则综合业务带宽需求为B=∑(Pn×Bn)，根据表1中的3种等级可以分别计算出每种等级所需的综合带宽。

2.2 上行码资源扩容门限计算

2.2.1 R4载波的上行码资源门限

R4载波目前主要用于承载CS12.2 kbit/s的话音业务。

每条上行话音业务信道需要2个BRU，因此R4辅载波可以提供16条等效话音信道，R4主载波可以提供15条等效话音信道。查呼损为2%（GoS=2%）ErlB表可知R4辅载波为9.82 Erl，R4主载波为9.01 Erl，从而上行业务占用平均BRU数为：

图4 保障数据业务体验的数据模型示意图

上行业务占用平均BRU数=ErlB(等效上行信道数，GoS＝2%）×2 (3)

故R4辅载波上行业务占用平均BRU数=9.82× 2=19.64，R4主载波上行业务占用平均BRU数=9.01×2=18.02。

平均码资源利用率=（业务占用平均BRU数+控制信道占用BRU数）÷总BRU数×100% (4)

故R4辅载波上行码资源利用率=19.64÷32=61%，R4主载波上行码资源利用率=（18.02+2）÷32= 63%。

2.2.2 HSDPA载波的上行码资源门限

如图3所示，HSDPA载波上行控制信道实际占用了4个BRU，剩余28个BRU用于上行伴随信道与业务信道组成的复合信道。

以上行保障64 kbit/s为例，每个BRU可以承载8 kbit/s的上行业务，因此64 kbit/s业务需要占用8个BRU，即8个BRU组成一个等效业务信道。即1个HSDPA载波可以提供的64 kbit/s等效信道数=INT(28×8÷64)=3，由于上行DPCH为独占信道，因此可以通过查ErlB表（GoS＝2%）得出业务强度为0.6 Erl。即业务平均占用BRU数=0.6 Erl×8＝4.8。

根据公式4可以得出HSDPA载波在保障上行64 kbit/s感知时的上行码资源利用率门限为28%。

2.3 下行码资源扩容门限计算

如图3所示，HSDPA载波下行其中3个时隙48个BRU用于高速下行共享业务信道，第4个时隙中4个BRU用于下信控制信道。剩余12个BRU用于下行伴随信道，主要是传输信令等信息。

每载波有效带宽=BRU承载效率×下行业务信道BRU数×下行时隙 (5)

比如据现网统计，每BRU平均承载的速率为21 kbit/s，根据公式5每载波有效带宽大概为1 000 kbit/s。

等效信道数=INT(（HSDPA载波数×每载波有效带宽）÷保障速率) (6)

以保障500 kbit/s客户感知为例，根据公式5可以得出等效信道数=INT((1×1 000)÷500)=2。由于下行业务信道为共享信道，适用Erl C表，查GoS＝10%的Erl C表可以得出2个信道的业务强度为0.5 Erl。

业务占用平均BRU数=ErlC(等效信道数，GoS =10%)×(下行业务信道BRU数×下行时隙)÷等效下行信道数 (7)

根据公式7可以计算出业务占用平均BRU数=0.5×16×3÷2=12

根据公式4可以得出保障500 kbit/s的客户感知时，HSDPA载波下行码资源利用率门限为25%。

2.4 按网格计算全网扩容需求

由于每年的投资限制，全网基站不可能全部保障BEST等级，因此要对现网基站按照重要程度分别制定不同的客户保障等级。

单纯的对基站进行排名，又无法保障微观区域内客户拥有连续的感知，这里我们采用网格化的规划思路，将全网划分成n个网格（比如1 000个），依据每个网格的业务流量、流量密度、场景重要程度进行加权算分（这里权值分别取50%、30%、20%），再综合排名，比如：

网格综合排名=流量排名×50%+流量密度排名×30%+场景重要程度排名×20% (8)

按排名取前X%的网格内的基站设置保障等级为BEST，中间Y%的网格内的基站置为GOOD，剩下Z%的网格内的基站设置为BASIC等级。

之后对每个网格进行业务预测，并根据现网统计数据即可分别算出每个网格未来的码资源利用率。如果未来码资源利用率超出上述计算出的码资源利用率门限，则需要考虑扩容。

按照网格取定客户感知保障等级的规划思路，既可以实现微观区域内客户体验感知的连续性，又可以节省投资，最大化利用有限的载波资源。

3 总结

本文从保障客户感知出发，创新地提出一种TD-SCDMA容量规划方法。利用BASIC、GOOD、BEST 3级保障和网格化的分析思路，既改善了客户体验、减少投诉、提升全网数据流量，又控制了网络投资，避免网络资源闲置。

此外，开展网络扩容建设后，可通过收集现网数据重新评估新业务对网络资源的占用情况，可对规划方案的扩容门限进行修正，使该模型适合未来的网络发展。

[1] 彭木根，王文博．TD-SCDMA移动通信系统[M]．第二版．北京:机械工业出版社，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] 芮鹤龄，汪海燕，顾建国．TD-SCDMA+HSDPA的性能分析及改进[J]. 电信科学，2008,(4).

[5] 魏丽红, 孙金霞, 高鹏等. 无线分组域时分信道资源计算方法[J].电信工程技术与标准化，2006,(7).

富士通半导体推出顶尖定制化SoC创新设计方法

富士通半导体（上海）有限公司近日宣布，成功开发了专为先进的28nm SoC器件量身打造的全新设计方法，不仅能实现更高的电路密度，同时也可有效缩短开发时间。采用全新设计方法能够将电路的密度提高33%，并可将最终的线路布局时间缩短至一个月。这种设计方法将整合至富士通半导体的各种全新定制化SoC设计方案中，协助客户开发RTL-Handoff SoC器件。富士通半导体预计自2014年2月起将开始接受采用这种全新设计方法的SoC订单。

采用28nm等顶尖制程工艺的SoC器件需要有越来越多的功能与效能，进而要在芯片中布建越来越多的电路。未来SoC的设计将日趋复杂，开发时间也将会因此较以往增加，同时如何有效解决功耗问题也成为设计者的更大挑战。

为应对日趋复杂的SoC设计，富士通半导体所开发出的创新设计方法能实现更高的电路密度、更短的开发时程和降低功耗，并整合至富士通半导体的各种全新定制化SoC设计方案中，协助客户开发RTL-Handoff SoC组件。较传统的设计流程，设计者可采用富士通半导体的全新设计方法在相同大小的芯片中增加33%电路，而且可将最终的线路布局时间缩短至一个月。

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