網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化CS3CS4編碼改善GPRS傳輸速率

1、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化系列：采用CS3/CS4編碼改善GPRS傳輸速率標簽： 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 CS3 CS4 編碼方式 數(shù)據(jù)速率 2011-08-07 09:351.引言通用無線分組業(yè)務(wù)（GPRS）使得用戶能夠在端到端分組傳輸模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，由于無線資源采用動態(tài)分配方式，一個用戶可以分配多個時隙，一個時隙也可以由多個用戶共享，用戶雖然附著在網(wǎng)絡(luò)上，但只有當數(shù)據(jù)傳輸時才占用無線信道資源。GPRS支持中、高速率數(shù)據(jù)傳輸，可提供給每用戶9.05-171.2kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，它針對不同的無線環(huán)境，定義了CS1、CS2、CS3、CS4四種編碼方案。這四種編碼方式有各自的適用環(huán)境。CS1編碼的糾錯能

2、力很強，能夠容忍一定的誤碼率，對無線環(huán)境的要求較低，其缺陷是吞吐量小。編碼方式越高，糾錯能力越弱，吞吐量越高。因此數(shù)據(jù)傳輸速率的提高其實是以承擔更大的誤碼風險做為代價。編碼方案和時隙的多少在理論上決定了數(shù)據(jù)的傳輸速率。在現(xiàn)網(wǎng)中采用CS1、CS2編碼居多，而且由于無線環(huán)境以及移動臺多時隙能力的限制，傳輸速率并不是太高。為了提高GPRS的傳送速率，應(yīng)考慮采用CS3/CS4編碼方式。本文對CS3/CS4編碼方式的原理進行介紹，比較四種編碼方式對無線信道的要求。通過實際的測試結(jié)果給出CS3/CS4對GPRS數(shù)據(jù)速率的改善情況以及與話音業(yè)務(wù)的相互作用。最后給出應(yīng)用CS3/CS4編碼的策略性建議。2.CS

3、3/CS4編碼原理為了適應(yīng)不同的無線環(huán)境，GPRS采用了四種的信道編碼方案，由此提供了不同的數(shù)據(jù)速率，見表1：表1 編碼方式與數(shù)據(jù)速率的關(guān)系編碼方案編碼速率每個RLC塊的凈負荷BCS預(yù)編碼USF尾比特編碼比特收縮比特數(shù)據(jù)速率（Kbps）CS11/2181403445609.05CS20.66268166458813213.4CS30.75312166467622015.6CS4142816120456021.4CS3/CS4編碼方式相比CS1/CS2編碼方式使用的冗余信息要少，因此數(shù)據(jù)速率更高。如圖1所示，CS3編碼方式具有312比特信息位，經(jīng)過添加分組校驗序列16位，之后對USF進行預(yù)編碼。

4、然后添加4個尾比特之后進行1/2卷積編碼。最后截掉220個比特，最終獲得456個比特的輸出。圖1 CS3編碼結(jié)構(gòu)圖對于CS4編碼，它將431個信息比特作為輸入比特。首先增添16個分組校驗（BCS）比特用于糾錯檢錯，然后對3個比特USF進行預(yù)編碼形成12個比特，之后沒有采用任何編碼，最終獲得456個比特，如圖2所示。圖2 CS4編碼結(jié)構(gòu)圖1.四種編碼方式對無線信道的要求由于GPRS采用了新的信道編碼方式，GPRS無線信道對無線環(huán)境的要求與話音信道的要求不一樣。試驗顯示，采用CS1編碼方式，GPRS信道比話音信道對C/I的要求要低，而使用CS2到CS4編碼方式則相反。例如，采用CS1編碼方式，在C

5、/I<6dB時，GPRS信道仍能獲得可靠連接，此時吞吐量已經(jīng)大幅下降。而在電路交換話音傳輸中，當C/I <9dB時，話音質(zhì)量已不能令人滿意。無線環(huán)境好，則信道質(zhì)量高，無線數(shù)據(jù)塊復(fù)傳數(shù)減少，從而吞吐量提高。隨著信道質(zhì)量的提高，每個基本物理信道的GPRS用戶的帶寬將增加。圖3、圖4為3GPP 05.50中C/I與吞吐量關(guān)系的仿真：圖3 TU50 理想跳頻. BLER=10%圖4 TU3 無跳頻. BLER=10%表2 給定BLER，四種編碼方式與C/I比的關(guān)系Coding schemeC/Ic at BLER=10% CS113 dBCS215 dBCS316 dBCS419.3 dB

6、從圖3、圖4和表2中看出，越高的編碼方式受無線環(huán)境影響越大，傳輸可靠性越低。由于通過減少數(shù)據(jù)校驗來提高吞吐量，CS3/CS4的抗干擾能力必然降低，因此它的高吞吐量性能也只能適用于干擾較低的無線環(huán)境中。對于GSM系統(tǒng)，C/I是衡量GSM抗干擾性能的主要指標，也是CS3/CS4使用的主要條件。1.使用CS3、CS4對網(wǎng)絡(luò)性能的質(zhì)量改善情況由于移動通信無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜，理論分析往往與實際應(yīng)用有很大差距，因此實際使用CS3、CS4得到的網(wǎng)絡(luò)性能更具參考依據(jù)。本節(jié)根據(jù)某廠商提供的在實驗室以及現(xiàn)網(wǎng)測試結(jié)果進行分析。4.1.定點測試· FTP測試 下表是單用戶情況下對各微小區(qū)和宏小區(qū)定點測試中FT

7、P傳輸速率的比較，使用的手機下行支持4個時隙。表3 實際測試速率各小區(qū)的單用戶GPRS速率比較(kByte/s)時間微小區(qū)宏小區(qū)CS1/CS2CS3/CS4增長率CS1/CS2CS3/CS4增長率10:00-11:005.379.1870.9%4.878.268.4%17:00-18:005.28.563.5%4.658.5984.7%20:00-21:005.328.9969.0%4.777.2351.6%下表是多用戶情況下對各微小區(qū)和宏小區(qū)定點測試中FTP傳輸速率的比較，使用的為GPRS手機和GPRS上網(wǎng)卡，下行都支持4個時隙。表4 傳輸速率增長率各小區(qū)多用戶GPRS速率平均值比較(kBy

8、te/s)時間微小區(qū)宏小區(qū)CS1/CS2CS3/CS4增長率CS1/CS2CS3/CS4增長率10:00-11:004.508.5088.9%4.807.7060.4%17:00-18:005.158.4864.7%4.807.5056.3%20:00-21:005.108.2762.2%3.045.6585.9%· Ping測試 從下表測試結(jié)果可看出應(yīng)用CS3/CS4后，在帶負荷的測試中，用戶的網(wǎng)絡(luò)時延比CS1/CS2明顯下降。表5 時延比較各微小區(qū)500kByte ping的時延比較時間CS2時延(s)CS3/4時延(s)時延降低百分比(%)10:00-11:001.3620.9

9、9427%17:00-18:001.3640.90134%20:00-21:001.3870.92433%各宏小區(qū)500kByte ping的時延比較時間CS2時延(s)CS3/4時延(s)時延降低百分比(%)10:00-11:001.3881.24610%17:00-18:001.3321.09118%20:00-21:001.3921.09621%定點測試小結(jié)：· 從測試結(jié)果中看出,在應(yīng)用CS3/CS4后, 在與CS1/CS2分配相同的GPRS資源的情況下，上行和下載的傳輸速率都有了一定幅度的提高。 · 通過實際測試發(fā)現(xiàn)終端對數(shù)據(jù)速率改善效果影響較大，多時隙終端的改善效

10、果要優(yōu)于時隙少的終端。 4.2.現(xiàn)網(wǎng)路測現(xiàn)網(wǎng)路測使用GPRS手機，路測過程中沿測試路線進行多次的FTP下載，路測結(jié)果顯示開通CS3/CS4后· 同一BSC下不同小區(qū)的重選的正常進行 · 同LAC不同BSC的小區(qū)重選的正常進行 · 位置區(qū)更新的正常進行 · 不同編碼方式小區(qū)間的重選的正常進行 · 現(xiàn)網(wǎng)中的鏈路自適應(yīng)正常進行 下表是使用GPRS手機對某一路段路測結(jié)果的比較，顯示在相同測試路線,CS3/CS4應(yīng)用前后用戶下行數(shù)據(jù)吞吐量的顯著變化。表6 路測結(jié)果測試時間測試路線編碼方式傳送時間(s)傳送速率(kbps)開通CS3/CS4前A->B

11、->CCS1/CS2650.515.81開通CS3/CS4后D->E->FCS3/CS4170.75638.2914.3.使用CS3/CS4對話音業(yè)務(wù)的影響為監(jiān)測應(yīng)用CS3/CS4對現(xiàn)網(wǎng)話音業(yè)務(wù)的影響，在開通CS3/CS4前后對測試區(qū)域的話音業(yè)務(wù)的BSC上的指標以及路測結(jié)果進行比較。從表7可以看出，CS3/CS4的開通對話音業(yè)務(wù)基本無影響。表7 使用CS3/CS4前后話音業(yè)務(wù)指標的變化日期TCH話務(wù)量TCH擁塞率TCH掉話率SDCCH話務(wù)量SDCCH擁塞率SDCCH掉話率Intra BSC切換成功率Inter BSC切換成功率CS3/4應(yīng)用前1700.03%0.31%74.3

12、0.00%0.84%95.4%93.3%CS3/4應(yīng)用后1930.00%0.29%75.00.00%0.88%93.7%91.5%日期接通率掉話率道路覆蓋率(-90dbm)話音質(zhì)量0-3級話音質(zhì)量4-6級百分比采樣點數(shù)百分比采樣點數(shù)CS3/4應(yīng)用前100%0.00%99.38%94.51%91525.21%505CS3/4應(yīng)用后100%0.00%99.43%93.26%288756.31%19552. CS3/CS4使用策略建議· 使用條件 o 地區(qū)C/I應(yīng)大于14dB，建議大于16dB； · 先對只需要軟件升級的基站進行升級，對于需要硬件更換的基站需要與其他方式結(jié)合考慮； · 對C/I質(zhì)量不高但位于市中心、CBD等高數(shù)據(jù)密集區(qū)及需要硬件更換方能使用CS3/4的基站采用連續(xù)EDGE升級，對于C/I質(zhì)量高但數(shù)據(jù)需求相對略低的地區(qū)（如酒店、度假村和C/I較高的室內(nèi)站）采用CS3/4的升級。二者形成多層次的數(shù)據(jù)服務(wù)體系。 o 位于酒店、度假村、寫字樓、居民區(qū)的微蜂窩及室內(nèi)站在硬件許可的情況下考慮升級； o 不在采用跳頻的載波上采用CS3/