TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和容量測試

  
概述


　　為了能夠給用戶提供可靠的通信保證，移動通信系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)必須滿足合適的性能指標(biāo)。覆蓋、容量、切換性能，都是衡量一個移動通信系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵指標(biāo)（KPI）。

　　對于TD-SCDMA系統(tǒng)，需要在真實(shí)的無線環(huán)境下對網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行全面、深入的驗(yàn)證，同時由于TD-SCDMA采用了智能天線、聯(lián)合檢測、上行同步、接力切換、動態(tài)信道分配等關(guān)鍵技術(shù)，這對傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和分析方法帶來一定的影響，因此也需要通過測試來驗(yàn)證各項(xiàng)技術(shù)的綜合效果，為實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)積累一定的經(jīng)驗(yàn)。

TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋及容量測試

　　無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵性能指標(biāo)（KPI）測試是無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和服務(wù)質(zhì)量的直接驗(yàn)證，需要通過對特定區(qū)域（如城區(qū)、高速公路等）無線網(wǎng)絡(luò)信號的參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行客觀的考察和評估，并對測試中發(fā)現(xiàn)的掉話、弱覆蓋、干擾等問題進(jìn)行分析并得出相應(yīng)的解決方法。覆蓋和容量測試是其中的主要內(nèi)容。

　　無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵性能指標(biāo)測試應(yīng)遵循客觀科學(xué)的原則，由制訂測試目標(biāo)、確定測試內(nèi)容、細(xì)化測試用例、構(gòu)建測試環(huán)境、準(zhǔn)備測試工具和儀表、執(zhí)行測試方案、分析測試結(jié)果、問題重現(xiàn)定位、完成測試報告等多個環(huán)節(jié)共同組成。整體流程如圖1所示。



　　2.1 測試目標(biāo)

　　覆蓋測試的目標(biāo)是確定被測小區(qū)各種不同業(yè)務(wù)的覆蓋范圍，確定其網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍是受限于上行還是受限于下行;通過測試，獲得TD-SCDMA系統(tǒng)在使用智能天線條件下，在不同的傳播環(huán)境條件及同頻、異頻組網(wǎng)條件下，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能及相關(guān)的實(shí)際數(shù)據(jù)，為TD-SCDMA通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供一定的指導(dǎo)作用。

　　容量測試的目標(biāo)是得出TD-SCDMA小區(qū)在同頻組網(wǎng)和異頻組網(wǎng)條件下的最大用戶數(shù)量，分析TD-SCDMA的系統(tǒng)容量在不同條件下的受限原因，分析基站的配置、終端的性能以及業(yè)務(wù)模型等各種因素對系統(tǒng)容量的影響，為系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營維護(hù)提供參考。 

 
2.2 測試網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

　　用于測試的網(wǎng)絡(luò)最小規(guī)模為一層蜂窩的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即有7個小區(qū)構(gòu)成蜂窩覆蓋，選擇中心站點(diǎn)為主測小區(qū)。測試站型可分為全向站和定向站;測試環(huán)境可選擇密集城區(qū)、一般城區(qū)、市郊和遠(yuǎn)郊等多種環(huán)境。

　　2.3 測試系統(tǒng)和測試工具

　　待測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)處于正常工作狀態(tài)，能滿足多種業(yè)務(wù)（話音、可視電話、分組業(yè)務(wù)）的正常進(jìn)行。RNC和基站除能實(shí)時進(jìn)行數(shù)據(jù)采集外，還應(yīng)具備OCNS(Orthogonal Channel Noise Source )的模擬加載功能，從而完成某些特定測試條件的構(gòu)造。

　　測試工具包括路測系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)側(cè)測試儀表。路測系統(tǒng)是包括數(shù)據(jù)采集前端、全球定位系統(tǒng)GPS、筆記本電腦及專用測試軟件等在內(nèi)的一整套系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)側(cè)的測試儀表主要由各個接口的協(xié)議分析儀組成，結(jié)合系統(tǒng)操作維護(hù)平臺，獲得系統(tǒng)側(cè)的重要信息。通過與路測儀的記錄聯(lián)合分析，我們可以得到測試過程中在無線網(wǎng)絡(luò)方面的完整信息，從而能夠準(zhǔn)確地得出測試結(jié)果，更方便對問題進(jìn)行定位。

　　2.4 測試內(nèi)容

　　2.4.1 覆蓋測試

　　在每個TD-SCDMA系統(tǒng)的覆蓋區(qū)內(nèi)，分別在同頻組網(wǎng)和異頻組網(wǎng)的條件下，選擇一個單小區(qū)進(jìn)行覆蓋能力的測試。

　　覆蓋測試對象包括P-CCPCH信道和各種業(yè)務(wù)信道。根據(jù)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，對P-CCPCH信道的測試采用無線信號全向發(fā)射;對業(yè)務(wù)信道的測試采用智能天線賦形發(fā)射。業(yè)務(wù)一般包括AMR 12.2 kbit/s、可視電話、PS業(yè)務(wù)（384 kbit/s下行、128 kbit/s下行、64 kbit/s下行和上行覆蓋）等。

　　根據(jù)TD-SCDMA的組網(wǎng)方式為同頻還是異頻，本小區(qū)是否存在其它用戶，鄰小區(qū)是否存在干擾等，具體的測試項(xiàng)目分為鄰小區(qū)關(guān)閉下的覆蓋測試、同頻組網(wǎng)下的覆蓋測試、異頻組網(wǎng)下的覆蓋測試。

　　每一類覆蓋測試，又分為本小區(qū)無其他用戶、本小區(qū)部分用戶（部分加載）和本小區(qū)滿用戶（滿載）3種情況。需要指出的是，由于不同業(yè)務(wù)占用的無線資源不盡相同，所有加載方式并不能對所有業(yè)務(wù)信道完全適用。例如PS128k下行業(yè)務(wù)占用了一個時隙全部資源，就不用進(jìn)行本小區(qū)部分加載和滿載條件下的覆蓋測試了。

　　2.4.2 容量測試

　　容量測試應(yīng)針對上面提到的各種業(yè)務(wù)進(jìn)行。需要注意的是，應(yīng)考察混合業(yè)務(wù)，如PS分組業(yè)務(wù)和AMR語音業(yè)務(wù)的混合容量測試。

　　根據(jù)TD-SCDMA的組網(wǎng)方式為同頻還是異頻、鄰小區(qū)是否存在用戶，具體的測試項(xiàng)目分為以下幾種情況來進(jìn)行鄰小區(qū)關(guān)閉下的容量測試、同頻組網(wǎng)下的容量測試、異頻組網(wǎng)下的容量測試。

具體測試方法

　　3.1 覆蓋測試方法

　　覆蓋測試場景分為室外和室內(nèi)兩種。其中室外覆蓋測試分為徑向拉遠(yuǎn)和環(huán)行覆蓋兩部分，徑向拉遠(yuǎn)測試主要完成單小區(qū)徑向上的最大覆蓋距離的測試，環(huán)行覆蓋主要完成在小區(qū)覆蓋范圍之內(nèi)，在各方向和地理環(huán)境下的業(yè)務(wù)質(zhì)量和信號效果的考察。室內(nèi)環(huán)境則分為室外型基站的室內(nèi)覆蓋情況和有室內(nèi)分布系統(tǒng)的覆蓋情況兩種場景。

　　在測試之前，首先要對小區(qū)的部分參數(shù)的取值（如站型、廣播信道碼域發(fā)射功率、專用信道的碼域發(fā)射功率最大值、上行和下行BLER目標(biāo)值等）進(jìn)行約定，以得到某種典型設(shè)置下的覆蓋情況，從而使結(jié)果更具有參考性。室外測試中，測試車攜帶路測設(shè)備，在預(yù)先選定的測試路線上，以低于30公里/每小時的速度行駛，路測設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)側(cè)同時記錄終端和系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)。為最大程度消除測試結(jié)果的偶然性，測試次數(shù)不限于一次，應(yīng)根據(jù)測試情況靈活確定。

　　室內(nèi)測試中，有動態(tài)覆蓋測試和定點(diǎn)靜態(tài)覆蓋測試兩種方式。動態(tài)測試用于測試無線信號在建筑物內(nèi)的某條路線上的連續(xù)覆蓋效果，其測試方法和室外測試基本相似；定點(diǎn)靜態(tài)測試用于測試在不同穿透損耗、不同的多徑環(huán)境下的特定地點(diǎn)的覆蓋情況，通常是分別在建筑物內(nèi)的不同樓層、不同方向，有代表性地選擇穿透損耗不同的幾個測試地點(diǎn)進(jìn)行各種業(yè)務(wù)的測試，察看各點(diǎn)的業(yè)務(wù)質(zhì)量，結(jié)合該點(diǎn)的無線環(huán)境分析影響覆蓋的主要因素。

　　徑向測試中，每次測試應(yīng)以各種業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量是否滿足目標(biāo)（各業(yè)務(wù)的BLER目標(biāo)值）作為小區(qū)邊界的判定原則，即將Node B測量到的上行業(yè)務(wù)信道的BLER、UE與測量到的下行業(yè)務(wù)信道的BLER值進(jìn)行比較，以先超出目標(biāo)值而且再也不降下來的地點(diǎn)作為小區(qū)的邊緣。

　　當(dāng)上行信道的BLER超過目標(biāo)值而且再也降不下來，并且UE的發(fā)射功率先達(dá)到最大時，通常判定為上行受限;反之，為下行受限;如果上行信道和下行信道的BLER幾乎同時超過目標(biāo)值，此時判定為上下行同時受限。判定中應(yīng)關(guān)注功率控制的影響，避免因功率控制帶來的發(fā)射功率和BLER的暫時波動，造成對測試結(jié)果的干擾。

　　3.2 容量測試方法

　　對于TD-SCDMA系統(tǒng)來說，根據(jù)在每個業(yè)務(wù)時隙上提供的碼字資源，可計(jì)算得出各種業(yè)務(wù)的最大理論容量。如表1所示。



　　容量測試需要驗(yàn)證實(shí)際環(huán)境下，接入的最大用戶數(shù)是否能達(dá)到或接近理論值。具體說來，容量測試分為靜態(tài)測試和動態(tài)測試兩部分。

　　靜態(tài)測試中，將終端均勻放置于預(yù)先選定好的各個測試地點(diǎn)，按要求依次發(fā)起規(guī)定業(yè)務(wù)，路測終端和網(wǎng)絡(luò)側(cè)分別記錄隨終端數(shù)量增加帶來的無線信號的變化情況，直到接入到最大數(shù)量；靜態(tài)測試的地點(diǎn)選擇，可以分為集中于一個近點(diǎn)、分布于多個信號強(qiáng)度相同位置不同的地點(diǎn)和分布多個信號強(qiáng)度不同位置不同的地點(diǎn)等多種分布情況。

　　運(yùn)動測試中，由幾輛測試車分別攜帶終端，發(fā)起業(yè)務(wù)后分別在小區(qū)內(nèi)選定的不同測試路線上，以低于30公里/每小時的速度行駛，路測設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)側(cè)同時記錄終端和系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)。為最大程度地消除測試結(jié)果的偶然性，測試次數(shù)不限于一次，應(yīng)根據(jù)測試情況靈活確定。

　　同樣，為保證在某種典型設(shè)置下的測試結(jié)果更具有參考性，在測試之前也要首先對小區(qū)的部分參數(shù)的取值進(jìn)行約定。

　　測試中，每次測試應(yīng)以滿足業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量（各業(yè)務(wù)的BLER目標(biāo)值）的最大用戶數(shù)作為小區(qū)容量的判定原則。即測試中，在每個測試地點(diǎn)持續(xù)接入新的UE，直到不能穩(wěn)定接入，此時把能夠穩(wěn)定接入并保持一定通話時間的呼叫總個數(shù)作為小區(qū)容量。

　　應(yīng)根據(jù)達(dá)到最大數(shù)量時的終端發(fā)射功率和基站的總發(fā)射功率作為判斷上下行受限的依據(jù)。當(dāng)基站的總發(fā)射功率先達(dá)到最大，通常判定為下行受限;反之，為上行受限;如果基站和終端的發(fā)射功率幾乎同時達(dá)到最大，此時判定為上下行同時受限。如果接入用戶數(shù)量達(dá)到了理論上的最大值，即占滿了全部的碼域資源，但此時上下行功率尚未達(dá)到最大，可以判定此時為碼字受限，即受限于系統(tǒng)提供的碼域資源。

　3.3 加載方式定義

　　無論是覆蓋測試還是容量測試，不光要考慮異頻組網(wǎng)和同頻組網(wǎng)對測試結(jié)果的影響，還需要考慮鄰小區(qū)和本小區(qū)（覆蓋測試）有無用戶條件下的結(jié)果變化，因此需要對加載方式做出約定。

　　加載方式分為真實(shí)用戶加載和模擬加載兩種方式，真實(shí)用戶加載方式是采用其他終端發(fā)起實(shí)際業(yè)務(wù)的方式，對測試終端形成加載;而模擬加載一般采用正交信道噪聲源OCNS(Orthogonal Channel Noise Source )的模擬加載方式，即在基站側(cè)拿出某時隙的部分物理信道資源（簡稱碼道），采用全向、隨機(jī)或定向的波束賦形方式，進(jìn)行無線信號的發(fā)射，從而模擬小區(qū)中的移動用戶，對本小區(qū)或鄰小區(qū)產(chǎn)生干擾的情況。

　　測試中選擇哪種加載方式，需要根據(jù)加載的信號要求、加載的實(shí)際效果綜合選擇。通常鄰小區(qū)加載一般采用模擬加載的方式，本小區(qū)加載，一般既可以采用真實(shí)加載方式也可以采用模擬加載的方式。

測試結(jié)果分析方法

　　測試完畢后，需要對測試記錄進(jìn)行分析，得到所需的測試結(jié)果。測試結(jié)果的分析，包括兩個方面:單測試用例的結(jié)論分析和測試用例間的分析比較。

　　4.1 覆蓋測試的結(jié)果分析

　　為對覆蓋測試的結(jié)果進(jìn)行充分而準(zhǔn)確的分析，需要在測試過程中保證上行和下行的某些關(guān)鍵參數(shù)能夠被準(zhǔn)確無誤地記錄下來，針對TD-SCDMA系統(tǒng)的覆蓋測試來說，需要實(shí)時記錄的主要數(shù)據(jù)包括:

　?。?）路測終端側(cè):需要記錄測試路線上各采樣點(diǎn)的P-CCPCH RSCP（接收信號碼域功率）、P-CCPCH C/I（載波干擾比）、UE發(fā)射功率（Transmitted Power）、下行業(yè)務(wù)信道的BLER（誤塊率）值、下行業(yè)務(wù)信道的RSCP和路測儀計(jì)算出的路徑損耗。

　　（2）系統(tǒng)側(cè):需要記錄測試過程中的下行業(yè)務(wù)信道的TCP（碼域發(fā)射功率:Transmitted Code Power）、上行業(yè)務(wù)信道的RSCP及BLER。

　　通常，P-CCPCH廣播信道的覆蓋情況只需要考察測試路線下行的P-CCPCH RSCP（接收信號碼域功率）、P-CCPCH C/I（載波干擾比）即可。而在考察業(yè)務(wù)信道的覆蓋時，需要對上下行這兩部分?jǐn)?shù)據(jù)按照對應(yīng)的時間或系統(tǒng)幀號（SFN）進(jìn)行合并，得到同一個地點(diǎn)的上下行信道的綜合信息。根據(jù)這些信息，可以形成以距基站的距離為橫坐標(biāo)，各無線參數(shù)為縱座標(biāo)的曲線圖，以及更為直觀的以電子地圖為背景的MapInfo格式的測試結(jié)果圖，見圖2。

　　在得到上述測試結(jié)果圖后，可以根據(jù)小區(qū)邊界及受限情況的判定準(zhǔn)則，得到每種業(yè)務(wù)和每種條件下的小區(qū)覆蓋邊界，同時根據(jù)圖形給出的信息，得出覆蓋受限的原因。根據(jù)路徑損耗的變化，可以得到在測試路線上，各采樣點(diǎn)的無線信號的實(shí)時變化情況，一方面可以對測試結(jié)果作輔助分析，另一方面，也可以結(jié)合小區(qū)中道路和地面環(huán)境對網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有覆蓋的質(zhì)量進(jìn)行一定程度的評估。

　　在得到每個單獨(dú)測試?yán)臏y試結(jié)果之后，可以將這些測試結(jié)果放在一起進(jìn)行對比、分析，從而為TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)在多業(yè)務(wù)運(yùn)營、異頻和同頻組網(wǎng)條件下的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供可供參考的結(jié)論。

　　例如，對比不同業(yè)務(wù)在相同的網(wǎng)絡(luò)條件下的覆蓋結(jié)果，應(yīng)著重關(guān)注不同業(yè)務(wù)間的覆蓋半徑的差異;對比相同業(yè)務(wù)在不同網(wǎng)絡(luò)條件下的覆蓋結(jié)果，應(yīng)著重關(guān)注在受到多種組網(wǎng)或加載方式的影響下，同一種業(yè)務(wù)的覆蓋距離會有怎樣的變化。通常，需要將上述兩種方式綜合起來，在一個具體的網(wǎng)絡(luò)實(shí)施中，既要根據(jù)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)模式確定不同業(yè)務(wù)的覆蓋半徑，同時也要針對其中影響覆蓋結(jié)果的部分參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的容量設(shè)計(jì)、切換區(qū)設(shè)計(jì)以及天線俯仰角調(diào)整達(dá)到最佳的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

　4.2 容量測試的結(jié)果分析

　　和覆蓋測試不同，對于容量測試來說，需要隨著終端數(shù)量的增加，階段性地實(shí)時記錄測試終端和系統(tǒng)測試的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

　?。?）路測終端側(cè):記錄UE的發(fā)射功率（Transmitted Power）、下行業(yè)務(wù)信道的BLER（誤塊率）值、下行業(yè)務(wù)信道的RSCP、下行時隙的ISCP（干擾信號碼域功率）等。

　?。?）系統(tǒng)側(cè):在記錄測試終端參數(shù)的同時，需要記錄測試過程中的基站發(fā)射功率、RTWP（寬帶接收總功率）、下行業(yè)務(wù)信道的TCP（碼域發(fā)射功率:Transmitted Code Power）、上行業(yè)務(wù)信道的RSCP及BLER等。

　　以話音的容量測試為例，通常會選擇每個時隙的用戶數(shù)達(dá)到2、4、6、8時分別記錄上述參數(shù)，并把上面的兩部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行合并，得到相同用戶數(shù)量下的上下行信道的綜合信息。根據(jù)這些信息，可以形成以用戶的數(shù)量為橫坐標(biāo)，各無線參數(shù)為縱座標(biāo)的曲線圖，見圖3。



　　在得到上述曲線圖后，可以根據(jù)小區(qū)容量及受限情況的判定準(zhǔn)則，得到每種業(yè)務(wù)和每種條件下的小區(qū)最大用戶數(shù)，根據(jù)基站和終端的發(fā)射功率變化，分析容量受限的原因。同時根據(jù)隨用戶數(shù)量增加各無線信號指標(biāo)所發(fā)生的變化，分析終端和基站的發(fā)射功率的變化，研究基站接收機(jī)的底噪抬升，從而發(fā)現(xiàn)對小區(qū)容量產(chǎn)生影響的主要因素。

　　在得到每個單獨(dú)測試?yán)臏y試結(jié)果之后，可以將這些測試結(jié)果放在一起進(jìn)行對比、分析，得到相同業(yè)務(wù)在不同網(wǎng)絡(luò)條件下的容量結(jié)果對比。其中需要著重關(guān)注的是在受到多種組網(wǎng)或加載方式的影響下，同一種業(yè)務(wù)的容量會有怎樣的變化。通常以鄰小區(qū)關(guān)閉條件下的容量作為參照，比較其他加載條件下的容量，分析容量變化的原因，從而能夠根據(jù)具體組網(wǎng)的方案，確定合適的小區(qū)容量規(guī)劃。



總結(jié)

　　覆蓋、容量，都是衡量一個移動通信系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵因素。對TD-SCDMA系統(tǒng)在不同環(huán)境和場景下的覆蓋、容量等指標(biāo)進(jìn)行測試，可以了解實(shí)際環(huán)境中TD-SCDMA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能，掌握其網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和運(yùn)維所需的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，為TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)。

　　本文針對TD-SCDMA系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵性能指標(biāo)測試，給出了測試流程的主要環(huán)節(jié)，對測試目標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、測試系統(tǒng)要求、測試工具和測試儀表進(jìn)行了說明，給出了覆蓋和容量的具體測試方法。最后，對測試結(jié)果的分析方法和主要研究方向進(jìn)行了介紹。