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(多图) TD-SCDMA系统中GPS失步对网络性能的影响

中兴通讯 姬舒平 刘志坚 董晖?? 2010年06月25日 ?? 收藏0

  在3G三大标准中,CDMA2000和时分-同步码分多址(TD-SCDMA)均是基站同步系统,TD-SCDMA系统是全网同步系统,要求所有基站之间严格保持时间同步,小区间切换、漫游等都需要精确的时间控制,因此同步问题对于TD-SCDMA通信系统的重要性不言而喻。由于缺乏先进的网络同步技术,TD-SCDMA基站普遍采用全球定位系统(GPS)同步[1-14]。目前TD-SCDMA网络中,由于一些原因,基站无法收到GPS卫星信号,同步失效的现象。

  (1)GPS信号收到外界的干扰

  GPS工作频段为1 575 MHz,由于GPS信号从卫星发射到地面之后,已经非常微弱,所以很容易受到外界干扰的影响,很多因素都会对GPS信号造成干扰,比如外太空太阳耀斑的干扰、电离层和大气环境的干扰、雷电等异常天气的影响等。在存在干扰的情况下,接收机接收卫星的信号质量会变差,信噪比降低,误码率上升,某些时候就会导致接收不到卫星信号。

  (2)工程施工原因

  在现实大规模建站时,如果GPS天线安装位置附近存在遮挡或者施工工艺问题造成馈线阻抗过大、馈线头工艺有问题、馈线进水等因素,使得基站侧接收到的GPS信号较弱。

  长期同步失效会导致基站间出现定时偏差,定时偏差过大将影响手机邻区搜索、小区切换、下行导引时隙(DwPTS)对上行导引时隙(UpPTS)干扰和业务时隙交叉。这些将进一步影响网络质量,造成切换失败、切换掉话、呼通率下降,严重影响用户在网络中感受。为此,我们通过测试研究基站由于GPS失步造成的定时偏差对网络性能和质量的影响,从而确定TD-SCDMA系统能够容忍的 GPS失步的定时偏差,进一步为选择替代GPS同步系统的方案提供依据。

  1 理论分析

  GPS失步造成基站间的GPS定时偏差过大,从TD-SCDMA的帧结构、终端和系统的实现方式分析,GPS失步主要在3个方面造成对系统的影响。

  (1)切换及小区重选相关的邻区测量(或邻区搜索)

  用户终端(UE)在正常状态下,都需要以当前小区DwPTS的定时为基准进行邻区DwPTS搜索,如果相邻小区定时偏差过大,则UE无法在 DwPTS搜索窗内搜索到临小区的DwPTS,或者即使可以搜到邻区但搜索到得邻区主公共控制信道(PCCPCH)信号差,信干比(SIR)低,严重影响网络的关键参数指标(KPI)性能,造成终端的重选和切换问题,如图1所示。

邻区搜索

  此外TD-SCDMA中接力切换由于减少了终端上行UpPTS的接入过程,加快了切换过程,增加切换的成功率,但是对于基站间的同步要求比较高,因此一旦基站间GPS失去了同步,终端在专用信道上同步不上(终端在专用信道发送特殊的突发数据,基站收到后确认,表示上行同步成功,然后基站发送特殊的突发数据,终端收到,表示下行同步成功),就很容易切换失败。

  (2)DwPTS对UpPTS时隙的干扰

  TD-SCDMA为了避免小区之间下行DwPTS对UpPTS的干扰,在两个时隙间留出了一个96码片(chip)的保护(GP)时隙。在GPS失步的情况下,会导致DwPTS时隙和UpPTS时隙间的有效保护时间减少。如图2所示。

DwPTS对UpPTS时隙的干扰

  UpPTS时隙干扰的抬升,会造成上行UpPTS信道的覆盖收缩(在TD-SCDMA系统中电路交换域64k可视电话业务(CS64k)业务的覆盖最小,因此UpPTS业务信道的覆盖至少要保证和CS64k同覆盖),影响单小区边缘用户的上行接入,但是在实际网络中由于PCCPCH接受信号码功率(RSCP)小于-95 dBm的区域所占的比例极少,因此对呼通率的影响相对较小。

  (3)业务时隙的交叉干扰

  TD-CDMA系统的每个时隙末尾有一个16 chip

业务时隙的交叉干扰

  在TD-SCDMA中,每个业务时隙的864个chip长度,因此GPS失步造成的交叉时隙在业务时隙只会干扰部分chip时段,只有GPS失步很大时才会造成明显的干扰。

  2 测试设计

  为了定量分析GPS失步对网络性能和质量的影响,我们在真实网络环境中进行测试验证。

  (1)测试环境的选择

  在真实网络中选择一个高站点,加载可以进行GPS失步设定的基站软件,造成人为的GPS失步,GPS失步定时偏差可控制和可修改,周围有1到2圈基站GPS同步正常,30~40个连片小区覆盖。

  (2)测试终端的选择

  软件用鼎力路测软件,路测终端用中兴通讯U85两部、大唐8120一部,支持可视电话。

  (3)测试中模拟加载的规定

  小区模拟加载规定:75%模拟加载,即单时隙加载75%码道,功率为27 dBm。

  (4)测试用例的设计

  根据上述的理论分析,共设计了8个测试用例。

  (a)基站GPS定时向前偏差


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TD-SCDMA? GPS失步? 码片?

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