GSM网络网络底噪干扰的降低
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用户数量的持续攀升,给中国移动GSM网络带来越来越沉重的负荷。驻留在2G网络上的用户对不同业务的需求,尤其是对数据业务的需求持续增长,需要运营商持续扩容网络、小区分裂来满足,而扩容、小区分裂又导致GSM网络底部噪声不断抬升,需要更强的基站信号来保障通信要求的C/I(载干比),进而要求建设更多的基站。这样的恶性循环直接影响了手机用户的通话质量。
此外,移动GSM网络数据业务占用的无线资源已经超过语音业务,而数据业务没有开启下行功率控制,数据业务的大量使用也客观抬升了网络的底部噪声。对此,网优工程师正在积极寻找各种降低网络干扰、提高语音质量的办法,包括开通AMR、GPRS下行功控、动态数据资源调控等,其中上行分集接收技术中的空时干扰抑制合并算法STIRC可通过先进的信号处理算法降低底噪干扰,提高通话质量。
有效利用分集接收技术
分集接收技术是一项典型的抗衰落技术,可以有效提高多径衰落信道下的传输可靠性。空间分集技术已成功应用于模拟移动通信系统,GSM系统的上行链路基站端,广泛采用分集接收技术,本文主要讨论在上行链路分集接收技术使用的算法。
空时干扰抑制合并算法(STIRC)是上行分集接收技术中干扰抑制合并算法(IRC)的增强版本。IRC是一种比较先进的干扰抑制算法,可以提高GSM系统中的信号接收质量;这一技术主要应用于基站的上行链路,通过天线的分集接收,接收到的信号通过“合并算法”给出不同的权值,经过加权合并后,输出到均衡器进行信道解码。对于上行信号合并,平均增益合并(EGC)最简单,但效果最差;最大比合并(MRC)比较简单,通过估计不同支路的信道状态,提供各支路的权值比例,可以获得3~5dB的C/I 增益。IRC 比MRC 复杂很多,但能够取得更优的效果,最高可以获得11dB 的C/I 增益。
STIRC算法主要针对2G基站上行分集接收,将终端发出的上行信号联合进行信号干扰消除处理,降低网络底部噪声,从而达到降低基站发射功率、提升上行链路通话质量(对端听到的声音)的目的。
STIRC与IRC的主要区别是:IRC首先检测并抑制各分支上的干扰,然后再对各分支采用MRC,即根据每条参与合并分支的信噪比加权,IRC对单干扰源(如共道或邻道干扰)是理想的干扰抑制技术;IRC通过分开的上行信号干扰消除处理,没有完全考虑互相关性,而STIRC将上行信号联合进行信号干扰消除处理,提升了去噪化的能力。
STIRC适用场景及试点试验
STIRC算法在高用户密度地区效果更明显,可明显提升上行通话质量,达到更高的平均用户吞吐量、更好的频谱效率,提高业务和控制信道性能。
在某市的试点中,网优人员选取了上行干扰较多的BSC1-14之中18个小区,采集早忙时和晚忙时时段的各项网管指标进行了采用STIRC算法前后的通话质量对比分析。
1.试点区域的上行通话质量变化趋势,如图1所示。
上行通话质量是衡量用户通话感受的重要指标,从图1中可以看出:STIRC实验参数修改后,UL0-2级和UL0-5都有所提升,提升幅度为1.33%和0.3%(UL0-2级指标平均保持在98%左右)。
2.试点区域的MS平均发射功率变化趋势,如图2所示。
手机发射功率是衡量网络整体底部噪声的重要指标,从图2中可以看到,STIRC实验参数修改后,MS平均发射总体有所下降,反映出网络底噪得到一定的抑制。
3.试点区域的上行平均接收场强变化趋势,如图3所示。
图3反映手机的上行平均接收场强,由于是一个负值,图柱越低,对应电平场强越高。可以发现:STIRC实验参数修改后,上行平均接收场强略有提升。结合图2综合分析,采用STIRC技术,在手机发射功率有所降低的基础上,基站接收到的手机发出的上行平均场强有一定程度的提升,可以验证上行分集接收增益有明显的提升。
另外,试点区域的掉话率指标基本平稳,语音话务量小幅上升,切换成功率略有提升,提升幅度0.27%(基数在98.7%左右),数据业务流量基本平稳。
综上所述,开启STIRC功能后,影响用户使用感知的掉话率、切换成功率指标基本保持平稳,而上行通话质量有明显提升。此外,手机的发射功率有一定下降,一定程度上抑制了网络底噪干扰。基站接收的上行平均场强明显提升,也反映出STIRC功能对上行的分集接收增益有一定程度的提升。
STIRC提升2G网络质量显成效
IRC技术对单干扰源(如共道或邻道干扰)是较好的干扰抑制技术,STIRC更进一步将上行信号联合进行信号干扰消除处理,提升了去噪化的能力。STIRC功能开通后,实验站点的网络底噪有所减小,试点区域的手机上行质量0~5级均有不同程度的提升,手机平均发射功率略有下降,而上行平均接收场强略有下降。
总体来说,STIRC是目前2G网络降低网络底噪干扰、提升通话质量的有效手段。