空口软同步+BICA+ICC

DocumentTitleSecurityLevel:2019-07-30HUAWEIConfidentialPage1,Total121总体介绍1.1背景描述在现有的GSM系统中，BTS之间是相互异步的。在异步网络中同邻频干扰是不可控的，无法实现DFCA功能，而且异步网络会导致ICC（ICC）、SAIC技术的性能显著下降。仿真结果显示ICC（ICC）技术应用于同步网络较异步网络性能提升约5.5dB；应用于同步网络的SAIC技术可以提高网络容量40%；应用于同步网络的DFCA技术可以提高网络容量20%~50%。可见空口同步在频率紧密复用场景下具有重要的意义。但是目前业界实现空口同步一般的方法是每个BTS安装一个GPS（硬件同步），这将导致较大的成本开销，因此华为提出软同步的思想，即完全通过软件功能，利用现网的MS协同BSS的某些技术实现空口的软同步。1.2基本原理介绍1.2.1空口软同步基本概念目前网络中，各个基站是不同步的，每个基站使用不同的帧号，使用不同的偏移。空口软同步将通过软件功能，调整基站的帧号和偏移，使每个基站使用相同的帧号和偏移值。具体如下：使用空口软同步前基站间空口是不同步的，如下图所示：图1两个基站间空口未进行同步时的时隙情况使用空口软同步后，整个网络的基站间在同一时刻空口帧号相同且空口时隙对齐。如下图DocumentTitleSecurityLevel:2019-07-30HUAWEIConfidentialPage2,Total12所示：图2两个基站间空口同步后的时隙情况1.2.2空口软同步过程1.两基站间的同步：如下图，将BTS1作为标准，维持BTS的帧号和偏移不便，将BTS2根据BTS1调整帧号和偏移，使BTS2与BTS1相互同步。图3两个基站间空口时隙情况调整过程主要分为2个步骤，如下：步骤1：帧号同步：将BTS2的帧号调整到与BTS1相同。DocumentTitleSecurityLevel:2019-07-30HUAWEIConfidentialPage3,Total12步骤2：偏移同步：将BTS2的偏移值调整到与BTS1相同。2.BSC下所有基站同步：如下图，图中每个数字代表一个BTS的编号，通过不断的进行2个基站间的同步实现整个BSC下所有基站的同步。图4BSC基站同步过程BSC下所有基站同步调整步骤，如下：步骤1：以BTS1为中心和基准，先同步其周围的第一圈基站（1－2，1－3…1－7，7-2）步骤2：分别以周围的基站为中心和基准，同步此基站周围一圈中未同步的基站（2－8，2－9，3－10…7－19，19-8）………………步骤X：逐步扩展，完成BSC下所有基站的同步说明在BSC的同步过程中，将整个流程份为两部分：一：BSC会先收集基站间的同步信息并记录。二：在收集全所需的信息后再开始进行调整。DocumentTitleSecurityLevel:2019-07-30HUAWEIConfidentialPage4,Total12PS：收集信息和调整的时间通过维护台分别进行设置。1.2.3空口软同步原理通过MS对BTS发送AB，获取两个BTS之间帧号、时隙以及时隙偏移情况，从而为基站时间的调整提供依据，如下图。图5两个BTS同步原理具体步骤如下：步骤1：某MS接收到BTS1和BTS2的电平相当（覆盖重叠区即信号干扰严重的地方）步骤2：让MS发送AB步骤3：让BTS1和BTS2都能接收到AB步骤4：如果两个基站都能接收到AB则会上报接收到的时机，得到帧号（FN）、时隙号（SN）和时隙内的比特偏移（TA）步骤5：BSC将帧号偏移和时隙偏移值发送给BTS2，由BTS2调节帧号和帧中断时机，完成同步DocumentTitleSecurityLevel:2019-07-30HUAWEIConfidentialPage5,Total121.3空口软同步功能的优势和劣势说明功能优势：无需增加成本由于空口软同步是通过软件实现同一个BSC下所有基站间的空口同步，因此只需要软件升级技能实现，无须增加任何硬件。而硬件同步需要给每个基站安装GPS，并通过卫星实现同步。为其它功能的实现提供条件目前有很多的新功能都是需要在网络同步的情况下才能实现，如DFCA功能。功能缺点：无法实现全网的同步软同步只能在一个BSC内实现，无法将两个BSC的内的基站相互同步，而通过硬同步是可以实现BSC间的基站相互同步的。精度较差，相距越远的基站之间的偏差越大。同步速度慢，需要预先手机大量的基站同步信息，在信息收集完成后再进行调整，整个过程时间比较长。浪费信道资源，在收集基站同步信息过程中，会占用一些信道资源用于收集基站同步信息。1.4华为设备支持情况说明GBSS8.0版本支持空口软同步功能。1.5友商对比分析业界与友商在需要实现网络同步时，需要在每个基站安装一个GPS，通过同步相同的卫星，产生全网同步的效果，如下图。这种技术可以称为硬同步：同步精度高、实现简单、成本高。DocumentTitleSecurityLevel:2019-07-30HUAWEIConfidentialPage6,Total12图6硬同步原理2性能分析2.1覆盖性能该功能对基站的覆盖范围没有影响2.2容量和质量性能在实现空口软同步后，可以为更多的新技术提供环境条件，因此对网络性能的提升起了铺垫的作用。2.2.1提升ICC性能当有用信号和干扰信号在时间上同步时，在整个突发中干扰信号相同，根据训练序列估计的干扰特性对整个突发最有效，此时ICC能获得最佳性能。仿真表明，在同步网络和非同步网络中，使用ICC技术后系统抗干扰能力都能得到显著提升，但ICC对同步网络性能提升更加显著。根据仿真结果在同步网络下，双天线ICC技术最大可以达到9db的链路性能增益。下面我们将对同步和异步网络下的ICC性能进行对比分析。第一个比对的仿真结果为一个同步干扰源。一共有四组仿真结果，分为为干扰相关系数为0.7的MRC-MLSE（在MRC下的多维的MLSE算法）和ICC-MLSE（在ICC下的多维的MLSE算法），以及干扰相关系数为0.9的MRC-MLSE和ICC-MLSE，信噪比为25dB。DocumentTitleSecurityLevel:2019-07-30HUAWEIConfidentialPage7,Total12图7单同步干扰源ICC性能仿真从我们仿真结果可以看出，干扰相关系数为0.7时，增益为6.8dB左右，但干扰相关系数为0.9时，增益为9dB。第二个比对的仿真结果为两个同步干扰源，而且两个干扰源能量相同。一共有四组仿真结果，分别为干扰相关系数为0.7的MRC-MLSE和ICC-MLSE，以及干扰相关系数为0.9的MRC-MLSE和ICC-MLSE，信噪比为25dB。DocumentTitleSecurityLevel:2019-07-30HUAWEIConfidentialPage8,Total12图8双同步干扰源ICC性能仿真从我们的仿真结果看出，当干扰相关系数为0.9时，增益为3.5dB左右。当噪声相关系数为0.7时，这个增益稍微小一些。下面为异步情况下ICC解调性能的仿真结果。仿真建模条件：TU50信道，一个干扰源，异步程度0.5表示异步50%，信号和干扰相关系数分别为0.7和0.9。一共有两组仿真结果，分别为MRC-MLSE和ICC-MLSE，业务采用TCH/FS业务。图9异步下ICC和MRC的解调结果可以发现，非同步下ICC的性能增益急剧下降，由同步下的9dB下降到最小时3.5dB左右。下图为不同异步率下ICC和MRC的译码性能仿真结果。DocumentTitleSecurityLevel:2019-07-30HUAWEIConfidentialPage9,Total12图10异步下ICC和MRC的译码结果异步网络下性能译码损失更加明显，在非同步达到30％到40％，ICC性能增益非常有限，不到1.0dB。仿真结果表明，异步网络会造成ICC性能急剧下降。同步网络下才能够达到理想的ICC性能。2.2.2提升系统容量同步网络下可以对任何小区间重叠区域的同邻频干扰进行估算，从而可以通过动态频率和信道分配算法最大化的避免小区间的同邻频碰撞，极大的提高频谱资源的利用率，经仿真同步网络下动态频率和信道分配算法可提升40%以上的容量，后期会加入具体仿真数据。2.3成本分析空口软同步是通过软件实现同一个BSC下所有基站间的空口同步，因此只需要软件升级技能实现，无须增加任何硬件，不会增加任何的成本。DocumentTitleSecurityLevel:2019-07-30HUAWEIConfidentialPage10,Total122.4KPI影响分析在空口同步后，可以实现DFCA功能，极大提升ICC、SAIC等技术的性能，从而对几乎所有的与无线相关的KPI指标都有增益，比如：语音MOS分、寻呼成功率、切换成功率、掉话率、话务量等。3总体介绍3.1背景描述在频率资源紧张的网络中，同样的频点在相邻小区内被重复使用，即使通过跳频也无法解决严重的小区间干扰。在这种网络中，干扰（信道质量）而不是信道数量成为制约网络容量的瓶颈。在这种情况下就需要估计出空闲信道的载干比，根据呼叫的要求分配载干比满足呼叫要求的信道，同时要求新信道分配后不会对已建立的呼叫产生不可接受的影响。这种信道分配算法就是所谓的基于干扰的信道分配（IBCA）。基于干扰的信道分配算法对于提高频率资源利用率，提高网络容量具有较为明显的作用。3.2基本原理介绍3.2.1IBCA基本概念在同步网络中，经过预先规划及设计，就可以较为方便的根据各个小区中跳频配置参数来估算各个频点间干扰。根据测量报告或者历史测量报告信息可以估计出新建呼叫使用不同MAIO时已经建立呼叫对于待接入呼叫的干扰以及待接入呼叫一旦接入后对于已经建立呼叫的影响。根据估算出的结果，为待接入的呼叫选择一个接入后载干比最接近呼叫要求同时对已经建立的各个呼叫影响最小的MAIO。IBCA算法处理主要包括两个过程，载干比估算及最优信道分配。其中载干比估算包括根据新建呼叫的载干比估计以及新建呼叫对已建立呼叫的载干比影响。最优信道分配是指根据估算的各个MAIO对应的载干比最终选择一个既能满足当前呼叫要求又对已建立呼叫影响尽量小的MAIO。空口同步是实现IBCA算法的前提，同时，各个小区必须配置为循环跳频且相邻小区间DocumentTitleSecurityLevel:2019-07-30HUAWEIConfidentialPage11,Total12的帧偏移配置不能相同。因为只有此时才能较为准确的实现干扰估算。3.2.2IBCA实现过程3.载干比估计：某个呼叫的信号对于自己而言是有效信号，而对其它呼叫而言就是干扰。当两个呼叫之间采用的频点相同或相邻时就会产生同频或者邻频干扰。3.3IBCA功能的优势和劣势说明功能优势：无需增加成本IBCA算法本身不需要对硬件进行修改，只需要软件升级即可实现。功能缺点：计算量大由于IBCA需要计算针对所有MAIO估算载干比，且针对每个已经建立的呼叫都要估算载干比变化情况，因此计算量很大。当小区MA中频点数目较多及小区内话务量较大时影响十分突出，会对呼叫接入时间产生直接影响。整网实现IBCA时，BSC间需要同步的数据量较大。3.4华为设备支持情况说明3.5友商对比分析4性能分析4.1覆盖性能该功能对基站的覆盖范围没有影响。4.2容量和质量性能在实现IBCA功能后，可以提高频率资源利用率，对于提高网络容量具有较为明显的作用。同时，为每个呼叫分配信道时均考虑了已建立呼叫的干扰，因此也会提升呼叫质量。DocumentTitleSecurityLevel:2019-07-30HUAWEIConfidentialPage12,Total124.2.1提升系统容量待后续加入具体仿真数据。4.2.2提升呼叫质量待后续加入具体仿真数据。4.3成本分析IBCA功能属于RRM算法的一部分，只需要软件升级即可以实现，无须增加硬件，不会增加原器件