TD-SCDMA网络无线利用率和码资源的工程应用

庞伟东

（中国移动通信集团设计院有限公司四川分公司，成都 610045）

1 引言

无线网络利用率用来评估实际无线网络忙闲程度，与各地区的总话务量、网络布局、容量配置、人口、经济、地理环境及资费政策等多种因素相关。

无线网络不是仅仅追求覆盖或者容量最大化，而是追求容量、质量、利用率和经济性之间的平衡。网络规模的配置需要充分考虑网络利用率，网络规模配置较大，可以使无线资源更充分，但可能会增加投资，造成不必要的浪费；网络规模配置较小，会频繁扩容，影响TD-SCDMA网络性能，从而影响用户感知。网络的建设规模和性能指标需要通过网络利用率达到平衡。因此，需要在满足网络性能指标的前提下，分析业务量变化，考虑当前网络的利用率情况，使业务量与网络容量配置保持相对稳定。避免网络容量配置过高或者过低，在保证网络利用率的同时保障网络的综合投资效益。

本文主要通过分析和研究TD-SCDMA网络容量与网络利用率的关系，结合TD-SCDMA现网运行数据，依据网络利用率，探寻和解决TD-SCDMA系统的网络容量配置算法。在利用率、业务量一定的情况下，核算所需的载频，进而提出一种基于BRU码资源需求的容量配置算法。

2 TD-SCDMA业务承载与码资源理论分析

TD-SCDMA系统中一个信道占用的BRU个数是不一样的，一个RU（SF=1），占用了16个BRU，一个RU（SF=8）则占用2个BRU，通常一个话音业务信道需占用2个BRU，而在一个载波上，所能提供的BRU的最大个数是固定的。在每一个RU中，即在一个常规时隙中含有两个数据符号字段，其中每个数据符号字段有352chip，则在一个RU中352×2=704chip。当扩频因子为16时（对应1个BRU），在一个RU中所包含的数据符号数为704/16=44个符号。如果采用QPSK调制方式，则在一个码道中所包含的数据比特数为44×2=88bit；如果采用8PSK调制方式（此种调制方式一般应用于2Mbit/s的业务），则在一个码道中所包含的数据比特数为44×3=132bit。TD-SCDMA系统一个子帧的长度为5ms，因此当采用QPSK调制方式时，一个BRU的速率为17.6kbit/s；当采用8PSK调制方式时，一个BRU的速率为26.4kbit/s。

经过计算，R4时隙在扩频因子SF＝16下单码道承载能力在8kbit/s左右，单时隙承载能力为128kbit/s；数据业务单载波最大业务速率640kbit/s（1：5）。在3：3的时隙比例下，单载频的话音用户最大可达到3×8－1＝23个，在2：4的时隙比例下，单载频的话音用户最大可达到2×8－1=15个。

HSDPA和HSUPA时隙，在16QAM调制方式下，单时隙的最大理论速率704×4/5ms＝563.2kbit/s；采用AMC技术后，信道条件好时不需要增加冗余编码，单时隙速率可以达到563.2kbit/s，在上下行时隙1：5配置时HSDPA最大理论速率为563.2×5＝2.816Mbit/s，在上下行时隙2：4配置时HSDPA最大理论速率为563.2×3＝1.6896Mbit/s。

根据TD-SCDMA时隙承载的业务速率，可以算出无线承载业务消耗和占用的码资源数量，具体如下：

(1）CS12.2：1个SF=8码道或2个SF=16码道；

(2）CS64、PS64：1个SF=2码道或 8个SF=16码道；

(3）PS144：2个时隙，每时隙1个SF= 1码道/每时隙9个SF=16码道；

(4）PS384：3个时隙，每时隙1个SF=1码道；

(5）HSDPA在扩频因子SF＝1时，采用16QAM调制方式，及上下行时隙2：4配置时，单载波3时隙可达到1.6896Mbit/s，最大可支持3.2Mbit/s小区吞吐率，每个客户最高下载速率可达到1.6896Mbit/s。

3 TD-SCDMA现网利用率和码资源分析

3.1 码资源利用率分析

某运营商2010年1月至2011年8月，总码资源利用率均值为11.48%，其中上行码资源利用率均值为9.52%，下行码资源利用率均值为12.39%；期间TDSCDMA网络码资源利用率平时较低，但在2011年春节期间码资源利用率较高，总码资源利用率均值约为37%。

3.2 R4、HSDPA资源配置分析

某运营商截止2011年8月，现网TD-SCDMA网络R4载频为28090Hz，HSDPA载频为27223Hz，R4与HSDPA现网载频、占用码资源、忙时数据流量统计情况如表1所示。

表1 R4、HSDPA现网情况统计

从某运营商上述统计数据分析，结合现网H终端在网情况，现网R4承载数据流量较高。

4 基于BRU需求的TD-SCDMA容量算法

通过分析和研究TD-SCDMA网络容量与网络利用率的关系，结合TD-SCDMA现网运行数据，综合网络利用率，提出一种基于BRU码资源需求的容量配置算法，供规划设计人员参考和借鉴。

4.1 全网总码资源利用率

全网总码资源利用率的定义如下：

总码资源利用率=（忙时上行占用BRU数＋忙时下行占用BRU数）/（（上行全部可用BRU数＋下行全部可用BRU数）×K），也即（R4业务占用的BRU数+HSDPA业务占用的BRU数+MBMS业务占用的BRU数）/（（全部可用BRU数－忙时上行控制信道占用的BRU数－忙时下行控制信道占用的BRU数）×K）。

上行码资源利用率=（忙时上行占用BRU数）/（上行全部可用BRU数×K）。

下行码资源利用率= （忙时下行占用BRU数）/（下行全部可用BRU数×K）。

K值：考虑呼损情况下，不同载波配置下的业务能力，建议取75%。

忙时定义：以总码资源占用最大的时间点为忙时。

4.2 容量算法的思路和步骤

基于BRU需求的容量算法，是通过将业务量映射到BRU，确定各种不同业务的BRU需求量。根据利用率情况，得出实际需要的总BRU数量，从而确定需要的载频数量。该算法主要流程如图1所示。

（1）步骤一：预测各种业务的业务量，为映射到码资源做准备。

按照话音业务、视频业务、R4数据业务、HSDPA业务，分别预测各种业务的业务量，为业务量映射到码资源做准备。

（2）步骤二：建立业务量与码资源映射模型，计算码资源占用。

图1 基于BRU需求的容量算法

根据网络承载，业务量映射为码资源占用的预测值，具体映射模型如表2所示。

表2 码资源映射占用模型

R4码道承载能力、HSDPA码道承载能力，需要根据现网数据进行统计和分析。

R4码道承载能力=忙时R4业务数据流量/忙时R4业务占用BRU数。

HSDPA码道承载能力＝忙时HSDPA业务数据流量/忙时HSDPA业务信道占用BRU数。

图2 控制信道码资源利用率情况

控制信道码资源占用情况，根据对现网的统计和分析，控制信道码资源利用率呈现一定的规律性和稳定性。某运营商现网2011年1月4～10日的控制信道码资源利用率情况如图2所示。

对某运营商的11个城市控制信道码资源利用率情况进行统计和分析，如表3所示。

表3 控制信道码资源利用率情况统计

对某运营商的11个城市控制信道码资源利用率情况取平均，控制信道码资源利用率为6%。控制信道码资源利用率为一个相对稳定的值。因此，在进行载频估算时，可以假定业务信道码资源利用率=总码资源利用率-控制信道码资源利用率。

（3）步骤三：结合码资源利用率，计算实际所需载频数，如图3所示。

载频=总码资源/每载频能够提供的码资源，具体如下：

① 总载频：总体配置BRU数量/每载频能够提供的BRU数量；

② R4载频：R4配置BRU数量/每载频能够提供的BRU数量；

③ HSDPA载频：HSDPA配置BRU数量/每载频能够提供BRU数量。

4.3 容量配置计算模型

综上分析和研究，容量配置模型的计算公式总结如下：

总载频数＝[忙时话音业务量×2×2＋可视电话业务量×8×2＋(R4数据流量/R4码道承载能力/3600)＋（HSDPA流量/H码道承载能力/3600）］/[(总码资源利用率－6%)×90×K]

R4载频数=[忙时话音业务量×2×2＋可视电话业务量×8×2＋(R4数据流量/R4码道承载能力/3600)]/(R4码资源利用率×90×K)

HSDPA载频数＝（HSDPA流量/H码道承载能力/3600）/（HSDPA码资源利用率×90×K）

图3 码资源与载频映射

公式中，K为调整系数，取0.75；

公式中，每载频平均可用BRU数取现网统计值，暂取90；

公式中，R4和HSDPA码道承载能力取现网统计值；R4码道承载能力暂取4kbit/s，HSDPA码道承载能力暂取15kbit/s。

在利用率、业务量一定的情况下，通过运用以上计算模型，可以核算出某运营商所需的载频配置资源。采用该算法模型可使业务量与网络容量配置保持相对稳定，避免网络容量配置过高或者过低，在保证网络利用率的同时保障网络的综合投资效益。

5 结束语

本文主要对TD网络利用率与网络容量配置的关系进行了初步研究和探讨，分析了现网业务量、利用率情况。提出了依据业务预测及目标利用率来推算TD网络载频的计算方法，即提出了一种基于BRU码资源需求的容量配置算法。但受限于现网网管数据在现阶段不能输出利用率指标体系中的全部数据，还不能对分析方法和计算公式进行全面的论证，后续待数据充足的条件下，将对其进行进一步的验证和研究，以完善和丰富该模型算法。

[1] 中国移动通信集团公司. 中国移动TD-SCDMA网络技术体制,版本号：1.0.0，中国移动通信企业标准QB-A-001-2009[S].2009-03-18发布。

[2] 中国移动通信集团公司. TD-SCDMA无线网络资源利用率指标及统计方法（征求意见稿)[S].（移计通[2009]124号)，2009年9月发布。

[3] 赵旭凇，徐德平. 中国移动TD-SCDMA无线网络利用率研究[Z].中国移动通信集团设计院有限公司无线所2009年研究课题.

[4] 胡恒杰，孟繁丽. 不同地域条件下的无线利用率[Z]. 中国移动通信集团设计院有限公司无线所2008年研究课题.