HSDPA用户低速率问题定位及优化方案研究

时间：2024-07-28

黄建，钟声，唐琳钧（中讯邮电咨询设计院有限公司，四川成都610042）

0 前言

随着移动通信网的飞速发展，人们将关注重点放在数据业务上。为了更好地满足人们对数据业务日益增长的需求，3GPP 在R5 版本中引入了HSDPA 技术，提供了高达14.4 Mbit/s 的下行理论峰值速率；在R7/R8/R9/R10 版本中采用了更高阶的调制和更先进的调度算法，引入了HSDPA+技术，进一步提高了频谱利用率和数据传输速率。

高速的数据业务体验带来了数据业务爆发式的增长，同时也对网络性能提出了更高的要求。中国联通自WCDMA投入运营以来，用户规模不断壮大，网络负荷也不断攀升。在现网中，即便覆盖较好的情况下，也会存在用户下行速率较低的情况，这直接影响用户的感知和对网络的信任度。由此可见，对HSDPA性能指标的优化在整个WCDMA网络优化中占有非常重要的地位。

本文以WCDMA为背景，对影响用户HSDPA低速率的无线环境、无线资源、传输带宽、高速共享控制信道受限以及MAC-hs 重传等原因进行分析，结合测试数据，对用户低速率进行优化，最后通过现网优化前后效果对比，对优化思路进行了验证。

1 系统模型

HSDPA数据业务的传输模型可参考文献［1］。UE发射数据比特流经过Uu 口到NodeB，再由Iub 口到RNC，通过Iu-PS 接入到核心网中的SGSN，最后通过IP 传输网接入到FTP 服务器上，如图1 所示。在整个数据传输过程中，任何节点设备出现问题或者性能达不到要求，都会影响HSDPA 速率。本文主要分析UE与RNC之间出现异常时导致的低速率。

图1 HSDPA数据业务的传输模型

2 H S D PA 用户低速率原因

影响HSDPA 速率因素为无线环境、无线资源、传输质量、硬件设备、参数异常以及MAC-hs 重传比例等。

2.1 参数核查

对速率相关参数及功能参数进行核查，并将参数设置不合理、功能参数feature未开通的基站逐一优化，核查参数详见表1。

表1 核查参数表

2.2 无线资源不足

无线资源不足对速率的影响一般分2 种情况：一种情况由基站资源（CE、码字、功率）不足造成；另一种情况由高速共享控制信道（HS-SCCH）受限影响。基站资源不足一般处理方法为CE资源扩容或载波扩容，

HS-SCCH 受限可进行扩容或调整小区配置的HSSCCH 码道数。通过统计小区HS-SCCH 调用次数和HS-SCCH 受限比例来调整HS-SCCH 码道数，提高用户的感知度。

2.3 M A C-hs重传

MAC-hs 是HSDPA 的关键模块，MAC-hs 重传发生在MAC-hs与L1间，由NodeB控制，主要与空口质量和NodeB 资源相关。对充分利用资源、提升速率起到重要作用。但是，过高的重传率会影响业务速率、加大业务时延、降低用户感知以及浪费无线空口资源。另外，重传率越高，功率效率越低，降低重传率提升功率效率也十分必要。

2.4 传输带宽受限

传输带宽受限主要分为2 种情况：一种是带宽受限；另一种是基站双工与传输双工模式不匹配。

带宽受限主要受HSDPA 流控功能影响，HSDPA流控功能每100 ms 采集1 次测量报告，测量报告会体现当前实际可用的带宽和用户面所请求的带宽之间的差异，一旦出现过载情况，流控功能就会对下行的速率进行降速处理。每一次过载，对应参数pmCapAllocI⁃ubHsLimitingRatioSp IXX 就会跳转1 次，因此，就会降低数据传输速率。

基站双工与传输双工模式不匹配主要是指快速以太网（FE——Fast Ethernet）、IPRAN工作模式和基站双工模式不一致。FE和IPRAN存在2种双工模式，即强制100M 全双工模式和自适应100M 全双工模式。当基站双工模式不为100M双工模式或与传输侧设置不一致时，基站传输带宽会受限，从而影响用户HSDPA速率。

2.5 无线环境

在HSDPA 中，CQI 是UE 通过上行高速专属实体控制信道（HS-DPCCH）向基站发送用户当前的无线环境。CQI 越高，用户获得的下载速率就越高。其CQI值计算公式为：

式中：

A——常数，通过仿真结果得到

10×lgSF——HS-PDSCH的扩频增益，SF=16

（Ec/Nt）CPICH——导频功率的码片噪声比

MPO——HS-PDSCH 与PCPICH 之间的功率偏置，通过上述配置参数MPO计算公式如下：

式中：

CellMaxPower——小区最大功率

PcpichPower——导频功率

C——MPO常数

从式（1）可以看出，CQI主要跟无线环境（包括Ec/Nt、MPO配置）有着强相关性。

3 低速率优化方案和验证

3.1 低速率小区选取

低速率小区选取有2 种方法：一种通过pmSu⁃mAckedBitsSPixx/（0.002 × sum（pmSumNonEmptyUser⁃Buffers））统计出小区7×24 h最大用户平均速率小于1 Mbit/s 的小区；一种通过pmHsDlRlcUserPacketThp 统计小区7×24 h 速率小于1 Mbit/s 采样点为100%的小区。

3.2 参数异常优化

通过pmUsedHsPdschCodes 分析基站占用码字个数，判定基站相关参数featureStateHSDPADynamicCo⁃deAllocation、maxNumHsPdschCodes、numHsCodeRe⁃sources 是否设置正确或功能是否开启；pmUsedT⁃bs64Qam 统计64QAM 调度占用，判定功能featureS⁃tate64Qam是否打开，优化前后效果如下：

a）如图2 所示，64QAM 调制功能参数featureS⁃tate64Qam开启后64QAM调度比例从0提升到30%。

图2 64QAM调度修改前后对比图

b）当对基站参数maxNumHsPdschCodes、numH⁃sCodeResources、featureStateHSDPADynamicCodeAllo⁃cation、maxHsRate、hsMeasurementPowerOffset等进行修改或开启后，通过数据仿真可得：用户码字占用个数大于5 的比例提高了23.4%，MAC-hs 速率提升到1 679 kbit/s（见图3）。

图3 参数优化前后MAC-HS用户平均速率对比

3.3 无线资源不足

针对资源不足的情况，通常采用3种扩容原则。

a）采集全网7天每天实际忙时的小区无线资源利用率，筛选无线资源利用率大于60%且出现次数大于4次的小区，对其中满足HSDPA平均用户大于16的小区进行扩容。

b）通过分析全网7×24 h pmNoFailedRabEstAt⁃temptLackDlChnlCode 和 pmNoFailedRabEstAtteMpt⁃LackDlPwr，分别对码字拥塞次数和功率拥塞次数进行统计，并对7天里拥塞次数之和大于800次的小区进行扩容。

c）通过pmRemainingResourceCheck 算出码字、功率、HS-SCCH 受限大于60%且出现次数大于50 次的小区进行扩容。

3.3.1 拥塞小区优化

通过仿真可得：扩容小区的用户平均速率从0.8 Mbit/s提升至1.3 Mbit/s，如图4所示。

图4 扩容前后用户平均速率对比

3.3.2 HS-SCCH受限优化

通过pmRemainingResourceCheck［i］/pmNoActive⁃SubFrames 统计出小区HS-SCCH 受限的比例。pm⁃NoOfHsUsersPerTtir 统计自忙时调度1、2、3、4 条信道的次数。根据HS-SCCH扩容门限从而推断HS-SCCH配置1、2、3、4条的合理性，HS-SCCH 扩容门限原理如下：

a）配置1 条HS-SCCH 的小区扩容门限拟合分析（见图5）。根据线性拟合结果，当小区自忙时1 h调度1条信道的采样点次数超过11 537次，则倾向于开第2条调度信道，平均每调度第一条信道45次，会调度第2条信道1次；因此11 537为拟合出的1条HS-SCCH到2条HS-SCCH的扩容门限。

b）配置2 条HS-SCCH 的小区扩容门限拟合分析（见图6）。根据线性拟合结果，当小区自忙时1 h调度2条信道的采样点次数超过239次，则倾向于开启第3条调度信道，平均每调度第2条信道54次，会调度第3条信道1次；因此239为拟合出的2条HS-SCCH到3条HS-SCCH的扩容门限。

图5 1条HS-SCCH的小区扩容门限拟合图

图6 2条HS-SCCH的小区扩容门限拟合图

根据HS-SCCH扩增门限，对受限小区处理有2种情况：一种把HS-SCCH 条数从1 修改为2，另一种把HS-SCCH 条数从2 修改为3。第1 种修改小区的用户平均速率、HS-SCCH 受限比例都有所改善（见表2）。而第2 种修改参数的小区HS-SCCH 受限无改善。

优化建议：当HS-SCCH 条数调整到2 或者3 时，HS-SCCH 的受限比例会降低，调度用户数会增加，需关注小区是否出现拥塞现象。

3.4 M A C-hs重传优化

通过（pmSumTransmittedBitsXX- pmSumAcked⁃BitsXX）/pmSumTransmittedBitsXX 统计出MAC-hs 误块率，判定MAC-hs 重传是否正常。如有异常，可对hsMeasurementPowerOffset、deltaCQI1、deltaAck1、delt⁃aNack1、CQIFeedbackCycle等参数进行核查。

3.5 传输带宽受限

传输带宽受限处理有2种方法。

a）Iub 扩容，通过pmCapAllocIubHsLimitingRatio⁃Spixx统计带宽受限大于20%且7天中出现次数有3次的小区或通过 pmHsDataFramesLostSpixx/pmHs⁃DataFramesReceivedSpixx 统计带宽丢帧率大于5%且7天中有3 次出现的小区进行Iub 扩容。以现网前期1次优化为例，扩容后基站的带宽受限比例从60%下降到10%，且基站大于1 Mbit/s采样点比例也有明显的提高（见表3）。

表3 基站传输带宽优化前后性能对比

b）基站双工模式统计，根据基站闲时与忙时指标对比，确定是否用户原因导致的带宽受限，如果不是，则对基站传输方式和双工模式进行核查。以现网前期1次优化为例，处理基站双工模式不一致基站后，统计基站带宽受限比例从前期的35%左右降低至0。基站大于1 Mbit/s 采样点比例从1%提升到2.5%（见图7）。

图7 基站双工模式处理前后速率对比图

3.6 无线环境

通过对pmReportedCQI、pmReportedCQI64Qam 统计，重点对CQI 小于16 的采样点比例大于25%和CQI等于31采样点比例大于15%的小区进行分析处理。

对CQI等于31比例高的小区修改参数hsMeasure⁃mentPowerOffset 为40，CQI 小于16 的比例高的小区修改参数hsMeasurementPowerOffset 为80。调整后用户平均速率从0.8 Mbit/s提高到1.4 Mbit/s（见图8）。

图8 MPO参数优化前后用户平均速率对比图

4 结束语

本文针对WCDMA 网络中用户HSDPA 低速率问题，从无线环境、无线资源、传输带宽、HS-SCCH 以及MAC-hs 重传等5 个方面分析了用户低速率优化方案。利用实测现网数据，进一步验证了上述优化方案的准确性和可靠性。结果表明，该方案能很好地改善用户传输速率，提高用户感知度。本文的研究为现网HSDPA低速率优化提供了非常实用的参考。

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