林堅(jiān)立, 周江衛(wèi), 林煦峰, 瞿水華

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司深圳分公司，深圳 518048）

一種基于保障客戶感知的TD-SCDMA容量規(guī)劃方法

林堅(jiān)立, 周江衛(wèi), 林煦峰, 瞿水華

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司深圳分公司，深圳 518048）

隨著中國(guó)移動(dòng)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)不斷建設(shè)和快速發(fā)展，智能手機(jī)終端逐漸多樣化，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長(zhǎng)。由于TD-SCDMA系統(tǒng)信道配置特點(diǎn)，導(dǎo)致在總體利用率不高的情況下，上行信道可能已發(fā)生擁塞，嚴(yán)重影響客戶感知。本文從保障客戶感知出發(fā)，提出了一種新的TD-SCDMA容量規(guī)劃方法。

TD-SCDMA；客戶感知；容量規(guī)劃；網(wǎng)格

隨著中國(guó)移動(dòng)加大G3終端推廣，中國(guó)移動(dòng)TDSCDMA活躍用戶數(shù)和網(wǎng)絡(luò)流量不斷大幅度增長(zhǎng)。作為以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)，如何在保障客戶感知的前提下提高網(wǎng)絡(luò)利用率，科學(xué)投放載波資源，做好容量規(guī)劃，成為十分重要的課題。

1 TD-SCDMA容量承載能力分析

1.1 TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中BRU的定義

TD-SCDMA作為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，其用戶通過(guò)頻率、時(shí)隙和碼字進(jìn)行區(qū)分[1]。

TD-SCDMA系統(tǒng)采用正交可變擴(kuò)頻因子（OVSF，Orthogonal Variable Spreading Factor）碼進(jìn)行區(qū)分碼道，系統(tǒng)根據(jù)擴(kuò)頻因子SF的大小給用戶分配資源，數(shù)值越大，提供的帶寬越小。圖1中所示的為SF=16的時(shí)候每個(gè)時(shí)隙的碼道劃分方式，每個(gè)擴(kuò)頻因子為16的碼道定義為一個(gè)BRU，所有業(yè)務(wù)對(duì)資源的占用都用BRU來(lái)衡量[3]。

1.2 現(xiàn)網(wǎng)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)信道配置模型

TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中主要有兩種標(biāo)準(zhǔn)：R4與HSDPA。一般情況下R4作為主載波，HSDPA載波作為輔載波。下面分別介紹R4主載波與HSDPA輔載波的信道配置模型。

圖1 TD-SCDMA時(shí)隙分布示意圖[2]

1.2.1 R4載波信道配置模型

如圖2所示，1個(gè)R4載波有32個(gè)上行BRU，每?jī)蓚€(gè)BRU組成1個(gè)DPCH信道，1個(gè)話音業(yè)務(wù)占用兩個(gè)DPCH信道，即為一個(gè)載波有16個(gè)話音業(yè)務(wù)通道；當(dāng)R4作為主載波的時(shí)候，上行需要配置一條RACH信道，占用2個(gè)BRU，因此只能提供15條話音通道。下行有64條碼道，但是話音業(yè)務(wù)要求上下行對(duì)稱，因此實(shí)際最多占用32條碼道。

1.2.2 HSDPA載波信道配置模型

如圖3所示， HSDPA載波為輔載波，TS0空置。在上下行時(shí)隙配比為2：4的情況下，上行為32BRU，下行為64BRU。上行、下行各配置2條控制信道，成對(duì)使用，各占用4個(gè)BRU。下行配置3個(gè)HS-PDSCH高速共享信道，用于承載下行業(yè)務(wù)，占用48個(gè)BRU，剩余12個(gè)BRU配置為下行伴隨信道，用于信令傳輸[4]。

1.3 現(xiàn)網(wǎng)配置下的BRU承載效率

1.3.1 PS域上行業(yè)務(wù)

R4標(biāo)準(zhǔn)中，TD-SCDMA上行信道為獨(dú)立信道，每個(gè)BRU同時(shí)只能被一個(gè)用戶占用，采用QPSK與1/2卷積編碼，每BRU承載效率為8 kbit/s。

另外上行還有HSUPA標(biāo)準(zhǔn)，但是現(xiàn)網(wǎng)中應(yīng)用較少，本文暫不討論。

1.3.2 PS域下行業(yè)務(wù)

R4標(biāo)準(zhǔn)中，下行與上行一樣，每BRU承載效率為8 kbit/s。

HSDPA標(biāo)準(zhǔn)中，下行引入HS-PDSCH共享信道，采用AMC動(dòng)態(tài)調(diào)制編碼技術(shù)和HARQ。由于AMC動(dòng)態(tài)調(diào)制編碼技術(shù)受到用戶位置與信噪比的影響，很難保持達(dá)到極限速率，這里我們采用現(xiàn)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)計(jì)算承載效率，如公式1所示。

每BRU承載效率=全網(wǎng)流量÷時(shí)間÷全網(wǎng)PDSCH BRU占用量 (1)

現(xiàn)網(wǎng)中已全部開通HSDPA載波，只有在HSDPA資源不足或者終端不支持HSDPA的情況下才會(huì)占用R4載波進(jìn)行PS業(yè)務(wù)。

圖2 R4主載波信道配置示意圖

圖3 HSDPA載波信道配置示意圖

1.3.3 CS域業(yè)務(wù)

CS域主要承載AMR12.2 kbit/s的話音業(yè)務(wù)，上下行對(duì)稱，每條話音信道需要占用2BRU，因此承載效率為每BRU 0.5 Erl。

2 TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)容量規(guī)劃方案

2.1 計(jì)算綜合業(yè)務(wù)帶寬需求

用戶在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中的業(yè)務(wù)發(fā)生過(guò)程如圖4所示。

其中MBR代表最大平均數(shù)據(jù)速率；PBR代表峰值瞬時(shí)數(shù)據(jù)速率；ABR代表平均數(shù)據(jù)速率。

我們定義保障用戶感知所需要的帶寬需求為：

GEBR（滿意體驗(yàn)帶寬） = 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分組÷用戶期望時(shí)間 (2)

網(wǎng)絡(luò)總業(yè)務(wù)量可以看作隨機(jī)到達(dá)的寬度為GEBR的數(shù)據(jù)塊，只需要確保GEBR數(shù)據(jù)塊有足夠的傳輸資源就可以保障用戶的體驗(yàn)。GEBR數(shù)值的隨機(jī)分布特征符合愛爾蘭分布過(guò)程，可以用業(yè)界通用的愛爾蘭分布確定擴(kuò)容門限。

對(duì)于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶常用的業(yè)務(wù)類型，可以根據(jù)客戶體驗(yàn)劃分為BASIC、GOOD、BEST 3種帶寬保障等級(jí)，如表1所示。

由于業(yè)務(wù)類型較多，我們通過(guò)坎貝爾算法[5]將各種業(yè)務(wù)歸一化成為一個(gè)綜合業(yè)務(wù)，計(jì)算總的等效業(yè)務(wù)量，這樣可以方便和直觀地計(jì)算為滿足各種業(yè)務(wù)需要提供的信道數(shù)量。

表1 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)典型業(yè)務(wù)所需要的體驗(yàn)帶寬

坎貝爾算法的計(jì)算步驟如下。

（1） 考慮所有的業(yè)務(wù)，構(gòu)造一個(gè)虛擬綜合業(yè)務(wù)。

（2） 計(jì)算綜合業(yè)務(wù)所需信道數(shù)和等效業(yè)務(wù)量、所需帶寬。

假設(shè)表1第n種業(yè)務(wù)的平均使用時(shí)長(zhǎng)為Tn，所需帶寬為Bn，則每種業(yè)務(wù)的使用概率可以通過(guò)每種業(yè)務(wù)的使用時(shí)長(zhǎng)占比Pn=Tn÷∑Tn來(lái)表示，則綜合業(yè)務(wù)帶寬需求為B=∑(Pn×Bn)，根據(jù)表1中的3種等級(jí)可以分別計(jì)算出每種等級(jí)所需的綜合帶寬。

2.2 上行碼資源擴(kuò)容門限計(jì)算

2.2.1 R4載波的上行碼資源門限

R4載波目前主要用于承載CS12.2 kbit/s的話音業(yè)務(wù)。

每條上行話音業(yè)務(wù)信道需要2個(gè)BRU，因此R4輔載波可以提供16條等效話音信道，R4主載波可以提供15條等效話音信道。查呼損為2%（GoS=2%）ErlB表可知R4輔載波為9.82 Erl，R4主載波為9.01 Erl，從而上行業(yè)務(wù)占用平均BRU數(shù)為：

圖4 保障數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)體驗(yàn)的數(shù)據(jù)模型示意圖

上行業(yè)務(wù)占用平均BRU數(shù)=ErlB(等效上行信道數(shù)，GoS＝2%）×2 (3)

故R4輔載波上行業(yè)務(wù)占用平均BRU數(shù)=9.82× 2=19.64，R4主載波上行業(yè)務(wù)占用平均BRU數(shù)=9.01×2=18.02。

平均碼資源利用率=（業(yè)務(wù)占用平均BRU數(shù)+控制信道占用BRU數(shù)）÷總BRU數(shù)×100% (4)

故R4輔載波上行碼資源利用率=19.64÷32=61%，R4主載波上行碼資源利用率=（18.02+2）÷32= 63%。

2.2.2 HSDPA載波的上行碼資源門限

如圖3所示，HSDPA載波上行控制信道實(shí)際占用了4個(gè)BRU，剩余28個(gè)BRU用于上行伴隨信道與業(yè)務(wù)信道組成的復(fù)合信道。

以上行保障64 kbit/s為例，每個(gè)BRU可以承載8 kbit/s的上行業(yè)務(wù)，因此64 kbit/s業(yè)務(wù)需要占用8個(gè)BRU，即8個(gè)BRU組成一個(gè)等效業(yè)務(wù)信道。即1個(gè)HSDPA載波可以提供的64 kbit/s等效信道數(shù)=INT(28×8÷64)=3，由于上行DPCH為獨(dú)占信道，因此可以通過(guò)查ErlB表（GoS＝2%）得出業(yè)務(wù)強(qiáng)度為0.6 Erl。即業(yè)務(wù)平均占用BRU數(shù)=0.6 Erl×8＝4.8。

根據(jù)公式4可以得出HSDPA載波在保障上行64 kbit/s感知時(shí)的上行碼資源利用率門限為28%。

2.3 下行碼資源擴(kuò)容門限計(jì)算

如圖3所示，HSDPA載波下行其中3個(gè)時(shí)隙48個(gè)BRU用于高速下行共享業(yè)務(wù)信道，第4個(gè)時(shí)隙中4個(gè)BRU用于下信控制信道。剩余12個(gè)BRU用于下行伴隨信道，主要是傳輸信令等信息。

每載波有效帶寬=BRU承載效率×下行業(yè)務(wù)信道BRU數(shù)×下行時(shí)隙 (5)

比如據(jù)現(xiàn)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，每BRU平均承載的速率為21 kbit/s，根據(jù)公式5每載波有效帶寬大概為1 000 kbit/s。

等效信道數(shù)=INT(（HSDPA載波數(shù)×每載波有效帶寬）÷保障速率) (6)

以保障500 kbit/s客戶感知為例，根據(jù)公式5可以得出等效信道數(shù)=INT((1×1 000)÷500)=2。由于下行業(yè)務(wù)信道為共享信道，適用Erl C表，查GoS＝10%的Erl C表可以得出2個(gè)信道的業(yè)務(wù)強(qiáng)度為0.5 Erl。

業(yè)務(wù)占用平均BRU數(shù)=ErlC(等效信道數(shù)，GoS =10%)×(下行業(yè)務(wù)信道BRU數(shù)×下行時(shí)隙)÷等效下行信道數(shù) (7)

根據(jù)公式7可以計(jì)算出業(yè)務(wù)占用平均BRU數(shù)=0.5×16×3÷2=12

根據(jù)公式4可以得出保障500 kbit/s的客戶感知時(shí)，HSDPA載波下行碼資源利用率門限為25%。

2.4 按網(wǎng)格計(jì)算全網(wǎng)擴(kuò)容需求

由于每年的投資限制，全網(wǎng)基站不可能全部保障BEST等級(jí)，因此要對(duì)現(xiàn)網(wǎng)基站按照重要程度分別制定不同的客戶保障等級(jí)。

單純的對(duì)基站進(jìn)行排名，又無(wú)法保障微觀區(qū)域內(nèi)客戶擁有連續(xù)的感知，這里我們采用網(wǎng)格化的規(guī)劃思路，將全網(wǎng)劃分成n個(gè)網(wǎng)格（比如1 000個(gè)），依據(jù)每個(gè)網(wǎng)格的業(yè)務(wù)流量、流量密度、場(chǎng)景重要程度進(jìn)行加權(quán)算分（這里權(quán)值分別取50%、30%、20%），再綜合排名，比如：

網(wǎng)格綜合排名=流量排名×50%+流量密度排名×30%+場(chǎng)景重要程度排名×20% (8)

按排名取前X%的網(wǎng)格內(nèi)的基站設(shè)置保障等級(jí)為BEST，中間Y%的網(wǎng)格內(nèi)的基站置為GOOD，剩下Z%的網(wǎng)格內(nèi)的基站設(shè)置為BASIC等級(jí)。

之后對(duì)每個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)，并根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)即可分別算出每個(gè)網(wǎng)格未來(lái)的碼資源利用率。如果未來(lái)碼資源利用率超出上述計(jì)算出的碼資源利用率門限，則需要考慮擴(kuò)容。

按照網(wǎng)格取定客戶感知保障等級(jí)的規(guī)劃思路，既可以實(shí)現(xiàn)微觀區(qū)域內(nèi)客戶體驗(yàn)感知的連續(xù)性，又可以節(jié)省投資，最大化利用有限的載波資源。

3 總結(jié)

本文從保障客戶感知出發(fā)，創(chuàng)新地提出一種TD-SCDMA容量規(guī)劃方法。利用BASIC、GOOD、BEST 3級(jí)保障和網(wǎng)格化的分析思路，既改善了客戶體驗(yàn)、減少投訴、提升全網(wǎng)數(shù)據(jù)流量，又控制了網(wǎng)絡(luò)投資，避免網(wǎng)絡(luò)資源閑置。

此外，開展網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容建設(shè)后，可通過(guò)收集現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)重新評(píng)估新業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的占用情況，可對(duì)規(guī)劃方案的擴(kuò)容門限進(jìn)行修正，使該模型適合未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。

[1] 彭木根，王文博．TD-SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)[M]．第二版．北京:機(jī)械工業(yè)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] 芮鶴齡，汪海燕，顧建國(guó)．TD-SCDMA+HSDPA的性能分析及改進(jìn)[J]. 電信科學(xué)，2008,(4).

[5] 魏麗紅, 孫金霞, 高鵬等. 無(wú)線分組域時(shí)分信道資源計(jì)算方法[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2006,(7).

富士通半導(dǎo)體推出頂尖定制化SoC創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法

富士通半導(dǎo)體（上海）有限公司近日宣布，成功開發(fā)了專為先進(jìn)的28nm SoC器件量身打造的全新設(shè)計(jì)方法，不僅能實(shí)現(xiàn)更高的電路密度，同時(shí)也可有效縮短開發(fā)時(shí)間。采用全新設(shè)計(jì)方法能夠?qū)㈦娐返拿芏忍岣?3%，并可將最終的線路布局時(shí)間縮短至一個(gè)月。這種設(shè)計(jì)方法將整合至富士通半導(dǎo)體的各種全新定制化SoC設(shè)計(jì)方案中，協(xié)助客戶開發(fā)RTL-Handoff SoC器件。富士通半導(dǎo)體預(yù)計(jì)自2014年2月起將開始接受采用這種全新設(shè)計(jì)方法的SoC訂單。

采用28nm等頂尖制程工藝的SoC器件需要有越來(lái)越多的功能與效能，進(jìn)而要在芯片中布建越來(lái)越多的電路。未來(lái)SoC的設(shè)計(jì)將日趨復(fù)雜，開發(fā)時(shí)間也將會(huì)因此較以往增加，同時(shí)如何有效解決功耗問(wèn)題也成為設(shè)計(jì)者的更大挑戰(zhàn)。

為應(yīng)對(duì)日趨復(fù)雜的SoC設(shè)計(jì)，富士通半導(dǎo)體所開發(fā)出的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法能實(shí)現(xiàn)更高的電路密度、更短的開發(fā)時(shí)程和降低功耗，并整合至富士通半導(dǎo)體的各種全新定制化SoC設(shè)計(jì)方案中，協(xié)助客戶開發(fā)RTL-Handoff SoC組件。較傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)者可采用富士通半導(dǎo)體的全新設(shè)計(jì)方法在相同大小的芯片中增加33%電路，而且可將最終的線路布局時(shí)間縮短至一個(gè)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