影響TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)MOS值的因素及優(yōu)化方法

彭海巖, 邢小剛

（1 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)福建有限公司廈門分公司, 廈門 361009; 2 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司, 北京 100080）

隨著TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)優(yōu)化，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)KPI指標(biāo)非常好：接通率大于99%、掉話率小于0.5%，切換成功率大于99%，但實(shí)際用戶感知反應(yīng)卻不如意，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)在很大范圍內(nèi)并未被用戶接受。TDSCDMA用戶感知較差的問(wèn)題，是影響TD-SCDMA用戶大規(guī)模放號(hào)和競(jìng)爭(zhēng)超越電信和聯(lián)通競(jìng)爭(zhēng)的最大障礙。語(yǔ)音質(zhì)量又是反映用戶感知的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，目前國(guó)內(nèi)國(guó)際主要用來(lái)評(píng)估語(yǔ)音質(zhì)量的方法是通過(guò)PESQ MOS得分來(lái)評(píng)估語(yǔ)音質(zhì)量，分析影響TD-SCDMA MOS值的因素，有針對(duì)性給以優(yōu)化是提升用戶感知的重要舉措。

1 影響MOS值的主要因素

1.1 激活優(yōu)化策略

激活可以針對(duì)子幀來(lái)定義，對(duì)于某個(gè)子幀，如果上行檢測(cè)到的有用信號(hào)高于一定門限，則認(rèn)為該子幀處于激活狀態(tài)，相當(dāng)于承載了有效數(shù)據(jù)。

對(duì)于語(yǔ)音業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，一個(gè)TTI是20ms，包括2個(gè)10ms的無(wú)線幀，每個(gè)無(wú)線幀又包括2個(gè)5ms的子幀，以往的策略是必須20ms TTI中所有的子幀都處于激活狀態(tài)才會(huì)嘗試解碼。通常快衰落的持續(xù)時(shí)間是4～20ms左右，而深度甚至可達(dá)20～30dB。因此，在快衰落發(fā)生的時(shí)候，很有可能造成20ms中的某些子幀處于未激活狀態(tài)，據(jù)了解目前廠家的策略不會(huì)嘗試進(jìn)行解碼，這樣的做法有兩個(gè)很明顯的問(wèn)題：

（1）如果20ms TTI中有3個(gè)子幀激活，1個(gè)子幀未激活，由于編碼增益的存在以及交織的作用，此時(shí)是有可能正確解碼的；

（2）如果Node B不進(jìn)行解碼，就不會(huì)就數(shù)據(jù)分組發(fā)給RNC；如果解碼的話，即便解錯(cuò)了，也會(huì)將錯(cuò)誤的分組發(fā)給RNC。這2種處理方式對(duì)RNC來(lái)說(shuō)差別巨大，RNC的上行外環(huán)控制就是依賴于Node B上報(bào)的錯(cuò)分組來(lái)進(jìn)行了，因此Node B應(yīng)該盡可能嘗試解碼。

1.2 功控

TD-SCDMA系統(tǒng)屬于CDMA系統(tǒng)，存在自干擾，為了減小自干擾，提高系統(tǒng)的容量，要求在滿足QoS要求的前提下，盡量用更少的功率發(fā)射，這一切就是靠功率控制來(lái)完成的。

TD-SCDMA系統(tǒng)中的功控分為內(nèi)環(huán)功控和外環(huán)功控，其中內(nèi)環(huán)功控的作用是讓SIR的測(cè)量值盡可能接近SIR的目標(biāo)值，其基本思想是：

（1）SIR測(cè)量值>SIR目標(biāo)值，要求對(duì)端降功率；

（2）SIR測(cè)量值<=SIR目標(biāo)值，要求對(duì)端升功率。

外環(huán)功控的思想就為內(nèi)環(huán)設(shè)定一個(gè)合適的SIR目標(biāo)值，從而保證業(yè)務(wù)的BLER符合預(yù)期的目標(biāo)值，其中BLER的目標(biāo)值是根據(jù)業(yè)務(wù)的QoS需求來(lái)的，對(duì)于語(yǔ)音業(yè)務(wù)通常設(shè)為1%，外環(huán)的基本思想是：

（1）BLER測(cè)量值>BLER目標(biāo)值，要求Node B提高上行SIR目標(biāo)值；

（2）BLER測(cè)量值

（3）BLER測(cè)量值=BLER目標(biāo)值，保持當(dāng)前SIR目標(biāo)值不變。

在內(nèi)環(huán)和外環(huán)的共同作用下，就能保證用戶總是用合理的功率來(lái)發(fā)射。

由于TD-SCDMA的內(nèi)環(huán)功率只有200次/秒，在移動(dòng)速率超過(guò)30km的時(shí)候，基本就跟不上快衰了，會(huì)造成誤塊率上升。為了保證業(yè)務(wù)的質(zhì)量，建議通過(guò)適當(dāng)調(diào)整外環(huán)功控參數(shù)及內(nèi)環(huán)步長(zhǎng)，使得當(dāng)網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)現(xiàn)用戶的BLER較高的時(shí)候，能快速的提升SIR目標(biāo)值，且為了防止后續(xù)突發(fā)的衰落，能較慢的降低SIR目標(biāo)值。

1.3 切換頻次

切換是移動(dòng)通信中最基本、最重要的特征。在切換過(guò)程中，語(yǔ)音通話會(huì)被暫時(shí)中斷(軟切換除外)，從原信道切換到目標(biāo)信道可能存在IUB接口下行語(yǔ)音幀丟失，對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量有一定的影響。當(dāng)出現(xiàn)頻繁的乒乓切換時(shí)，在用戶聽(tīng)覺(jué)上會(huì)引起語(yǔ)音中斷。切換越頻繁，則對(duì)應(yīng)的MOS值越低。

圖1 切換與非切換周期對(duì)比

從圖1可以看出，切換周期MOS值要低于非切換周期，而切換是移動(dòng)通信最基本，最重要的特征，在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過(guò)程中只能避免乒乓切換，減少切換，及時(shí)切換。

1.4 覆蓋

當(dāng)無(wú)線環(huán)境的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)變化引起C/I變差時(shí)，終端和Node B的解調(diào)性能較差，語(yǔ)音幀解析出錯(cuò)，MOS值將會(huì)受到影響。當(dāng)手機(jī)接收電平較差時(shí)，C/I降低，BLER升高，使得MOS值降低。

圖2 不同覆蓋環(huán)境MOS對(duì)比

從圖2可以看出，覆蓋越好其MOS越高，且波動(dòng)較小，隨著覆蓋的變差，MOS值降低，且波動(dòng)較大。

1.5 其它因素對(duì)MOS值的影響

（1)外部干擾對(duì)MOS的影響也比較大，因?yàn)橥獠繒?huì)造成Uu口無(wú)線環(huán)境的惡化，排除干擾是提升MOS值的前提之一；

（2)傳輸鏈路對(duì)MOS值存在影響。傳輸抖動(dòng)時(shí)延較大時(shí)，會(huì)降低語(yǔ)音還原能力影響MOS值；

（3)核心網(wǎng)的問(wèn)題導(dǎo)致單通，串話或雜音等現(xiàn)象時(shí)，MOS值會(huì)嚴(yán)重下降。

2 影響MOS值因素的參數(shù)優(yōu)化效果評(píng)估

上述影響MOS的因素中，我們重點(diǎn)針對(duì)激活優(yōu)化策略應(yīng)用、功控參數(shù)、TrFO帶外協(xié)商機(jī)制應(yīng)用，提出MOS提升方案。

2.1 啟用激活優(yōu)化策略

將激活優(yōu)化策略修改為任何一個(gè)20ms中任何一個(gè)子幀激活，則嘗試解碼。

2.2 功控參數(shù)調(diào)整方案

目前功控參數(shù)設(shè)置較保守，我們采用“快升慢降”策略：

（1） 增大上行外環(huán)功控的SIR目標(biāo)值上調(diào)步長(zhǎng)，終端發(fā)射功率及時(shí)跟隨環(huán)境變化，上行DCH信道BLER差的問(wèn)題會(huì)快速得到改善，MOS值得到改善；

（2） 降低上行外環(huán)功控的SIR目標(biāo)值下調(diào)步長(zhǎng)，終端發(fā)射功率每次調(diào)整下降的幅度變小，拉長(zhǎng)終端強(qiáng)功率發(fā)射的時(shí)間，降低BLER惡化的概率，如表1所示；

表1 功控參數(shù)調(diào)整方案

（3） 下行最小發(fā)射功率調(diào)整方案：通過(guò)提升下行最小發(fā)射功率，避免在無(wú)線信號(hào)良好的地方，下行最小發(fā)射功率過(guò)低。當(dāng)無(wú)線環(huán)境突然惡化時(shí)，能夠?qū)篃o(wú)線信號(hào)的快衰落。

表2 下行最小發(fā)射功率調(diào)整方案

2.3 TrFO功能應(yīng)用

TrFO是Transcoder Free Operation的縮寫，是一種帶外的協(xié)商機(jī)制，可通過(guò)MSC Server之間的信令進(jìn)行協(xié)商，使得網(wǎng)絡(luò)可以在呼叫建立前就對(duì)Codec的類型和模式進(jìn)行協(xié)商，經(jīng)協(xié)商后，移動(dòng)用戶之間的呼叫可以完全不經(jīng)過(guò)編解碼器，從而提高話音質(zhì)量。因?yàn)椴捎玫氖菐獾膮f(xié)商機(jī)制，所以TrFO不需要TC資源，從而節(jié)省了昂貴的TC資源及其帶來(lái)的功耗。TrFO的另一好處是分組承載中使用時(shí)可以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬，因?yàn)樵捯艨梢砸訟MR 12.2kbit/s的速率在核心網(wǎng)中傳輸。

經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，在不同場(chǎng)景下其MOS值提升情況如圖3所示(3種場(chǎng)景下4種策略為從左至右依次實(shí)施后的疊加效果)。

（1）激活策略優(yōu)化后MOS值提升，且MOS差點(diǎn)比例減少；

（2）功控參數(shù)優(yōu)化后MOS值也有一定提升，且MOS差點(diǎn)比例減少；

（3）TrFO功能應(yīng)用后MOS值明顯提升，且MOS差點(diǎn)比例進(jìn)一步減少。

圖3 MOS值提升情況

由于多用戶情況下依次實(shí)施了優(yōu)化策略，涉及到了功控參數(shù)的調(diào)整，干擾有可能會(huì)增加，所以在評(píng)估MOS值的同時(shí)，還要評(píng)估現(xiàn)網(wǎng)的KPI指標(biāo)，在幾個(gè)策略分別實(shí)施后，主要的幾個(gè)KPI指標(biāo)變化情況如圖4所示。

從圖4可以看出，經(jīng)過(guò)激活策略應(yīng)用、功控參數(shù)優(yōu)化及TrFO功能應(yīng)用后，語(yǔ)音接通率、語(yǔ)音掉話率、PS接通率、PS掉線率指標(biāo)均有所改善，沒(méi)有惡化。

圖4 主要的幾個(gè)KPI指標(biāo)變化情況

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上幾個(gè)方面對(duì)MOS影響因素的研究，為了進(jìn)一部提升TD-SCDMA用戶感知，提升語(yǔ)音質(zhì)量，應(yīng)主要從以下幾個(gè)方面入手：

(1) 基帶激活策略優(yōu)化；

(2) 當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，修改功控參數(shù)；

(3) 合理調(diào)整覆蓋及2G/3G切換，避免乒乓切換；

(4) 合理規(guī)劃頻率，減少內(nèi)部干擾，避免外部干擾；

(5) 有條件的可以打開(kāi)核心網(wǎng)的TrFO功能。

注釋：目前國(guó)內(nèi)國(guó)際主要用來(lái)評(píng)估語(yǔ)音質(zhì)量的方法是通過(guò)PESQ（Perceptual Evaluation of Speech Quality）MOS得分來(lái)評(píng)估語(yǔ)音質(zhì)量。

[1] 萬(wàn)斌. TD-SCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)評(píng)估與優(yōu)化[M]. 北京：人民郵電出版社.

[2] 中興TD-SCDMA無(wú)線參數(shù)指導(dǎo)書(shū)(V2.1)[Z].