TD-SCDMA网络优化方法与实例分析

TD-SCDMA网络优化方法与实例分析摘要TD-SCDMA是国际电联公布的第三代移动通信技术中的三大标准之一，我国从2006年开始推进TD-SCDMA试验网络建设。本文给出了TD-SCDMA网络优化的一些研究和经验总结并对典型的案例进行了分析。网络优化在TD-SCDMA商业化进程中扮演着十分重要的角色，其既不同于固定通信系统，也不同于其它2G和3G系统，需要投入大量的人力和时间。TD-SCDMA在话务量、传播条件、用户移动性、业务等方面的变化会对网络中各个小区产生各自特有的运行特性，因此TD-SCDMA运营商为了确保各参数的最佳值，充分发挥网络的最大能力，需要对网络进行定期的、循环式的、渐进的动态优化。TD-SCDMA网优过程一般可分为四步：设定网络优化目标；组织团队；制定优化流程；实施优化。1、网络优化目标TD-SCDMA的网络优化目标主要参考覆盖率、导频区域优化、接通率、掉话率、寻呼成功率、切换成功率等。现就网络初建阶段，用户数不是很多的情况，给出一组优化目标参考值。当网络建设已经完成，用户数逐渐增多之后的优化目标还需要根据客观环境进行适当的调整。●覆盖率：不小于95%的区域内PCCPCHRSCP大于-95dBm；不小于75%的区域内PCCPCHEc/Io大于-3dB；●导频区域优化：不大于7%的区域存在3个以上导频，且这些导频的强度大于-85dB，互相之间的差值小于6dB；不存在无主导频现象；●接通率大于90%；●掉话率小于10%；●寻呼成功率大于80%；●切换成功率大于85%；2、组织团队网络优化的团队构成如图1所示：图1网络优化的团队组织其中测试组主要负责网络评估测试以及初步定位问题；信令及无线网管（OMCR）组主要负责抓取网络侧的信令、监视硬件告警以及配合网优组进行参数调整；技术支持组由各网络部门的技术专家组成，负责发现和解决问题；网络优化组主要根据测试组反馈的问题进行优化调整。3、制定优化流程图2是优化流程框图。图2优化流程良好的优化流程可以协调各项目小组之间的分工和合作关系，提高优化工作的效率。网络优化不是一个短期的任务，而是日常网络维护工作的一部分，如何优化流程、提高工作效率就是一个首要的目标。网络优化前先要了解网络的现实情况，需对优化区域进行网络评估测试，这由测试组来主要负责，测试组将测试结果反馈给技术支持组，技术支持组分析测试结果，定位需优化的问题并制定优化方案，而后反馈给网络优化组，并由网络优化组到现场实施。之后测试组再对问题区域进行网络评估测试，进入第二轮的优化。直到优化后的效果达到指标要求，则本次优化结束并进行总结。在优化流程中，网络评估测试是整个优化的基础。测试项目的选择要求尽可能全面反映整个优化区域的无线性能指标，一般情况下对优化区域进行以下5组测试即可基本了解本区域的无线性能：●空闲状态（IDLE）测试：本项测试用来采集PCCPCH的覆盖性能●短呼测试：采用呼叫间隔15秒，呼叫保持60秒；本项测试用来采集网络的接入性能和掉话性能（CS业务和PS业务）●长呼测试：长时间保持呼叫状态，测试终端尽量遍历优化区域；本项测试用来采集网络切换性能●PS业务PDP激活测试：激活间隔10秒，激活保持20秒；本项测试用来采集网络PDP激活成功率性能。●寻呼测试（MMC）：用固定电话呼叫测试终端，被叫测试终端处于空闲模式；本项测试用来采集网络的寻呼性能指标。4、实施优化根据优化工作经验，在实施优化之前，还需要对优化内容排列好先后顺序，把影响面广的内容先期进行优化。这样做可以减少循环往复的调整，达到更快更好地完成优化的目标。图3是网络优化的一般步骤：先进行清频测试，以排除设备的硬件问题；再进行idle状态的优化；最后进行拨打状态的优化。在idle状态的优化中，先进行单站测试和优化，再做邻区优化和扰码优化，最后可以进行弱覆盖、强干扰等优化。当然覆盖优化后，也有可能再进行扰码的优化，这要视调整后的网络情况来决定。在idle状态的优化中，可以分区域来进行，当一块区域优化好之后，可以进行拨打状态的优化。在拨打状态优化中，对各个信道配置优化，切换、寻呼等参数优化和RRM算法优化等先后顺序关系不大，可同时进行。图3优化的顺序●清频测试在开始其它测试之前，首先需要确认网络的整体干扰情况，了解周围无线基站使用的频谱情况，避免与其它系统或者其它运营商发生干扰。否则在后期的问题定位上会浪费时间和人力，甚至需要进行大的调整。●Idle状态测试的优化清频测试后，首先让手机在idle状态进行覆盖测试，然后再做拨打测试，可以提高优化的效率。在idle状态下，测试手机只进行小区选择和重选、位置更新等，状态比较稳定。测试的参数主要是P-CCPCHRSCP和P-CCPCHC/I。●单站测试与优化由于每个基站周围的地物环境（如建筑物平均高度、建筑物的密集程度）都是十分复杂的，这就需要对每个基站的方位角和下倾角进行合理的设置。在网络规划阶段设置的方位角和下倾角还需要在实际的优化中进行调整，争取达到每个基站的均匀覆盖。先对单个基站进行优化，很容易发现基站和扇区过覆盖或弱覆盖的情况。过覆盖的情况在全网优化时，常会造成邻区漏配，对服务区形成干扰。如果在单站阶段不能发现，到全网优化时是很难发现并解决的。●邻区优化邻区的优化主要是排查是否有邻区漏配的情况发生。如发生邻区漏配的情况，主要会对网络产生两方面的影响：一是在小区重选时终端不会重选到本来信号较好的邻区，而是一直驻留在信号差的小区，导致呼通率等指标降低；二是影响扰码的优化，如A、B两个小区是邻区，但没有配成邻区，那么就有可能把这两个小区的扰码配成一样，造成解调的困难。●扰码优化扰码配置的原则为：相邻小区不能使用相同的下行导频码和扰码。在切换过程中，核心网和终端是以频点和码字来区分小区。如果有相同的码字出现，核心网和终端无法区分要切换的小区，会导致切换失败。邻区优化完成后，再对扰码进行优化。如果邻区关系改变了，需要再次对扰码进行排查，避免相邻小区间有同频同码字出现。●强干扰区域对于发现的强干扰区域，可以采取下调下倾角或减小基站发射功率等手段来降低干扰基站的信号电平。●弱覆盖区域对弱覆盖区域可以上调下倾角、增大发射功率、改变方位角、使天线主瓣避免正对高大建筑物等手段来达到增强覆盖的目的。但在改变方位角的时候，还需要注意网络对称与天线交叠。网络对称：目前网络采用三叶草站型（三个扇区的方位角分别是0度、120度、240度），为尽可能保证理想的蜂窝形状，应尽量保持三个扇区的相对位置，否则会带来相邻扇区（包括本基站和相邻基站）的交叠，使有些地方的干扰增大而有些地方则覆盖减弱。天线交叠：三扇没有交叠时（三个扇区间距120度，即0度、120度、240度），交界区的信号衰减10dB，如果发生的交叠达到20度（三个扇区的方位角分别是0度、120度、220度），则交叠区的信号衰减只有6dB，交叠区会出现较强的同频干扰。因此天线交叠一般应控制在10度左右。5、案例分析（1）弱覆盖由图4的路测结果可看到，某基站覆盖半径只有250米，与周围基站无法形成连续覆盖，造成覆盖区域内有大片的空洞（图中红色区域）。根据系统链路预算，室外覆盖半径应该在600-800米左右，与实际情况有较大差异。图4弱覆盖优化前从路测数据分析，覆盖区域内信号强度衰落过快。在距离天线200米处P-CCPCH信号电平为-75dBm，到300米处P-CCPCH信号电平快速衰落到-100dBm，可能与天线下倾角设置有关。天线下倾角规划为5度，经实地检查发现由于天线挂扣松脱的制作工艺问题，使天线实际下倾角只有8度，造成覆盖半径过小。更换部件后，覆盖半径达到600米，与系统仿真结果基本吻合（2）邻区漏配由图6的路测结果可以发现，其中区域，在区域内可以连续覆盖（参见图5）。图5弱覆盖优化后图6是邻区优化前的小区示意图。图6邻区优化前（3）弱覆盖、强干扰。从图7的拉线图（路测点与服务小区的连线图）可以看到，区域3由扰码为45的小区越区覆盖。经过查找终端上报的邻区列表，始终没有扰码为25和112的小区，因此怀疑是扰码为45的小区的邻区关系表中漏配了25和112这两个小区。再去查看邻区关系表，果然漏配，将25和112加入45小区的临区列表，即可解决图6中区域3的强干扰问题。图7邻区优化前拉线图●扰码优化如图8所示，基站1与基站3都有一个扰码为2的小区，站间距只有1.2公里，且基站1与基站3之间只隔了一个基站2。在扰码规划阶段，认为基站1与基站3不存在临小区，所以使用了相同的码字。但是，在实际的路测中却发现，由于基站2的3扇有高大建筑物遮挡，到达区域1的信号强度很弱，反而是基站1与基站3的信号比较强。这样就造成了在区域1存在同码字的干扰，系统在此处解调失败。图8优码优化优化方案：重新进行扰码规划，站间距在2米以内的基站都避免使用相同的码字，而不管是否是相邻的基站。优化后没有再次出现扰码干扰的情况。●天线朝向的优化在正常的无线环境下，天线的主瓣方向要避免正对高大建筑物，尤其是玻璃幕墙外立面。玻璃幕墙会对无线电波产生很强的反射效应，造成背向覆盖、越区覆盖等。如图9所示，天线的主瓣要避免打向对面的建筑物，尽量避开。图9天线主瓣要避开高大建筑物●天线背向覆盖优化一由图10中可以看到，扰码为18的3扇主瓣的覆盖距离只有343米，而背瓣却有289米。在距离天线289米的背瓣方向，信号场强依然大于-75dBm，这严重干扰了1扇的主瓣方向。优化方案：减小3扇天线的发射功率，并减小下倾角。优化后路测图如图11，减小了背瓣的覆盖距离为133米，同时加大了主瓣的覆盖距离为387米，结果比较理想。●天线背向覆盖的优化二如“天线朝向的优化”一节中所述：在正常的无线环境下，天线的主瓣方向要避免正对高大建筑物。但在特殊环境下，也可以利用建筑物的反射弥补背向覆盖的不足。如图12、13所示，3扇的北面有高大建筑物遮挡，对街道1的覆盖很差。使用其它优化方法都无法解决问题，短时间内又不具备加站的条件。只好利用2扇的背向覆盖帮助解决3扇的覆盖问题。让2扇打向主瓣内的高大建筑物上，使其反射的信号覆盖3扇无法覆盖的区域。图10天线背向优化前图11天线背向优化后图12天线背向覆盖的优化二图13第二扇区背向覆盖很强优化过程中，不要拘泥于是否是背向覆盖，有时背向覆盖也是可以利用的。但是这种方法只是临时的权宜之计，当条件具备之后还是要通过加站来解决。●切换区的优化切换区位于基站覆盖的边缘，信号不会很强。如果同时切换区又位于街道的拐弯处或十字路口，切换区就会成为掉话的高发区。在路口的两边，信号通常会差20dB左右，如果同时又进行切换，会造成本小区与目标小区都低于切换门限，造成切换失败。因此在优化过程中，要尽量使切换区避开街道的拐弯处或十字路口。可通过减小发射功率、更改天线方位角或下倾角来前后移动切换区，使切换区位于直路上，这样在切换前后本小区与目标小区的信号强度变化不会太大（参见图14）。图14切换区的优化6、结束语TD-SCDMA移动通信网络是一个动态的多维系统，实际环境的不断变化以及语音、数据业务和用户的快速增长，会造成网络局部区域覆盖变差、网络性能下降，因此对网络的相关监测工作及网络优化工作都会随着网络的发展循序渐进地进行，不可能一蹴而就，也不可能一次就完成所有的优化工作。网络优化工作就是不断监视网络的各项技术数据和不断的路测，根据发现的问题，通过对设备、参数的调整，使网络的性能指标达到最佳状态，最大限度地发挥网络能力，提高网络的平均服务质量。在TD-SCDMA网络优化中尤其应注意以下几个方面的问题：强干扰、弱覆盖、越区覆盖、导频污染、频繁切换和异常切换、邻区漏配或错配。