TD-SCDMA无线网络工程优化方法研究

概述

    TD—SCDMA标准作为第三代移动通信系统中由我国提出并被采纳的国际性标准，自诞生以来，一直受到全世界广泛的关注。经过近10年的发展，TD—SCDMA系统已经过协议体系的完善、产业链的形成、外场测试等阶段进入到扩大规模试验网阶段。TD—SCDMA的网络规划和优化方法研究已经成为业界关注的焦点。

    由于移动通信系统的非确定性，无线网络必须进行长期的优化工作，其中工程优化在设备按工程设计要求安装完毕后进行，旨在通过单站验证、系统优化等技术手段对网络工程参数和系统参数进行调整，以减少工程建设对网络性能的影响，消除网络建设和网络规划存在不一致性，使网络达到最佳运行状态，是保证网络质量，提高网络资源利用效益的关键一环。

    本文在引人工程优化技术的基础上，讨论了TD—SCDMA各关键技术对工程优化实施的影响，并给出TD-SCDMA工程优化具体实施方法建议。

    1　无线网络工程优化技术

    无线网络工程优化的目标就是通过对新建的无线网络进行数据采集和分析，找出影响网络质量或资源利用率不高的原因，然后通过技术手段或者参数调整使网络达到最佳运行状态，使网络资源获得最佳效益。具体来说，一方面，要对无线网络中存在的诸如覆盖不好、话音质量差、掉话、网络拥塞、切换成功率和数据业务性能不佳等质量问题予以解决；另一方面，还要通过优化资源配置，对整个网络资源进行合理调配和运用，最大地发挥设备潜能，以适应业务发展对网络资源的需求增长。在一定期限内提高网络质量，使新建网络能够尽快投入使用，并让用户满意。

    围绕工程优化的总体目标要求，工程优化的内容主要包括：

    a)硬件系统优化。包括设备故障优化和传输系统优化，其中，设备故障优化主要指各类告警和时钟偏移等方面的优化；传输系统优化主要指传输方式、错误连接和差错率等方面的优化。

    b)无线工程参数优化。主要指天馈系统优化，包括天馈系统的性能，天线的方向、架高、下倾角和方向角，以及周围障碍物的情况等方面的优化。

    c)无线资源参数优化。包括Node B参数优化和MSC参数优化，其中，Node B参数优化主要指无线接通率、掉话率、最坏小区比例、切换成功率、阻塞率、功率控制参数和各类定时器等指标和参数的优化；MSC参数优化主要指路由数据、定时器、切换参数、功能选用数据和录音通知数据等参数的优化。

    d)网络结构优化。包括多层、多频网络使用策略，网络容量均衡策略和位置区划分等方面的优化。

    e)导频优化。包括导频污染分析和外部干扰源处理等方面的优化。

    f)邻区优化。包括邻区列表优化、控制合理邻区数量以及结合实际情况调整邻区参数等方面的优化。

    g)容量优化。包括合理控制系统负荷和结合阻塞率等指标调整资源配置等方面的优化。

    2　TD—SCDMA关键技术对工程优化的影响

    TD—ScDMA系统采用低码片速率(LCR)的时分双工(TDD)模式，同时采用了智能天线、上行同步、接力切换和动态信道分配等关键技术。

2.1　TDD模式

    TDD模式可以提高系统的频谱利用率，降低功控要求并提高终端的接收性能。但是TDD系统由于同步要求较高，在终端的移动速度和覆盖距离方面具有其不可避免的缺陷。

    TDD模式中，上下行保护时隙的宽度决定了覆盖半径的大小，75us的保护间隔确定基本的小区覆盖半径为11.25 km。在海域以及湖泊等需要采用超远覆盖的区域，必须采用远距离覆盖技术。采用UpPCH Shifting技术，修改Uu接口中UpPTS字段，牺牲业务时隙和系统容量，闭塞TSl时隙，将其作为保护时隙，从而增加覆盖距离。

    覆盖距离增加的同时，也需要增加TD—SCDMA系统的发射功率，或者采用塔放或高增益天线来保证上行接收的灵敏度，以确保上行覆盖和上下行链路平衡。

    TDD模式下的干扰主要包括上下行链路之问的干扰和不同运营商之间的干扰。上下行干扰分为小区内和小区间干扰2部分。在同频组网中，某小区的广播时隙由于不做功率控制，全功率发射，必然会对邻小区的上行链路带来严重的干扰；小区边界的终端由于发射功率增大也会对邻小区终端造成干扰。

    在网络规划的时候，需要仔细规划小区频率和扰码，同频同扰码小区不能相邻，并合理控制小区覆盖范围，避免边界区域终端上下行链路不平衡。

    2.2　智能天线

    TD—SCDMA智能天线采用波束赋型技术，只有来自主瓣和较大的旁瓣方向的干扰才会对用户带来影响，有效地降低了用户间的干扰。但是采用智能天线也会对网络优化带来一定的影响。

    和普通天线对比，智能天线存在赋型增益，在同样的发射功率下覆盖范围将增加。但是由于波束随上行信号判决而变化，造成切换判决的复杂性以及切换的不确定性。当同频小区干扰信号进入智能天线波束主瓣宽带内时，干扰不能消除，容易引起掉话和切换失败；同频干扰的增加也会影响智能天线的性能。因此在网络规划和优化过程中需要采取措施尽量减少同频干扰的影响。

    2.3　可变切换点

    在网络建设初期，以语音业务为主，数据业务比例很小。语音业务需要上下行对称的时隙分配，因此，主要以上下行时隙为3：3的对称切换点的方式来组网。

    在网络优化过程中，可以针对某些数据业务需求量大的地方采用非对称切换点分配方式进行组网，但是非对称小区和对称小区的切换区域要详细规划，避免上下行业务互相干扰的情况发生。

    2.4　接力切换

    TD—SCDMA采用接力切换，切换过程中，UE在与目标基站建立通信的同时要断开原基站的通信，因此接力切换的判决更加严格，要尽可能地降低切换率，因此在优化过程中，要更加注重切换参数的优化。

    在进行切换参数的优化时，除了考虑滞后门限和触发时间这2个参数外，要全面考虑其他的如切换类型选择、切换门限等与切换相关的参数。通常通过适当增大滞后门限或触发时间来减少频繁切换情况的发生，另外，若满足了滞后门限和触发时间，假如原小区信号好于切换绝对门限(例如：－70dBm)UE则不会进行切换，这样也避免了发生不必要的切换。

3　TD—SCDMA无线网络工程优化的实施

    进行TD—SCDMA网络工程优化时，在做好优化准备工作的前提下，一般需要经过单站验证、分簇优化和全网优化3个阶段。

    具体的实施流程如图I所示。

图1工程优化实施流程

    3.1　优化前准备

    在工程优化开始之前，需要做的准备工作主要包括确定优化工作目标、收集无线网络信息、准备和检查测试工具及分析软件、准备地图信息、检查基站参数一致性和安排人员等。

    3.2　单站验证

    在准备工作完成后，进入单站验证阶段。单站验正的目的是保证基站各项功能正常，并与规划要求一致。单站验证实施过程如图2所示。

图2单站验证实施流程

    单站验证的步骤包括验证前检查、测试数据采集分析、优化方案制定、优化方案的实施和测试，以及验证优化结果评估。

    a)验证前检查。检查站点硬件功能及安装情况，站点参数配置情况，保证站点处于正常工作状态。

    b)数据采集分析。数据采集的主要工作内容是通过采用各种测试手段采集站点覆盖数据和功能数据，更加有针对性地进一步对网络性能和质量情况进行测试检查。

    c)优化方案制定。这一步的工作主要是通过对OMC数据和测试数据进行深入系统的分析，结合现网的运行和工程情况制定出适宜的优化调整方案。

    d)优化方案实施和结果测试评估。在完成了前2步之后，就需要对制定的优化方案进行具体实施。优化完毕之后，需要重新进行网络测试，并与优化前的测试结果进行比较，以验证优化的效果。如果达到指标要求，单站验证完成，否则重新开始单站验证流程。

    除了宏蜂窝等室外站点以外，单站验证也包括了室内站点的优化，对于室内站点的优化，需要对室内的站点覆盖情况进行测试验证，以保证室内各项指标能达到工程优化指标要求。

    3.3　分簇优化

    分簇优化是在保证一片基站开通并各自进行完单站验证后的基础上，对划定一片区的基站进行区域内主要道路的测试优化。分簇优化的实施过程如图3所示。

图3分簇优化实施流程

以下是各个步骤的具体介绍：

    a)分簇优化准备。分簇优化准备包括基站分簇定义、资料准备、测试路线选择、人员分组和计划准备等。

    b)数据采集分析。在分簇优化阶段，通过DT测试和CQT测试等手段采集分簇内信号覆盖和业务情况。

    c)优化方案制定。根据测试数据进行深入系统的分析，提出优化调整方案。

    d)优化方案实施和结果测试评估。具体实施制定的优化方案。优化完毕之后，需要重新进行网络测试，并与优化前的测试结果进行比较，以验证优化的效果。如果达到指标要求，分簇优化完成，否则重新开始测试数据采集分析等流程。

    3.4　全网优化

    在完成各个簇的分簇优化之后，进入全网优化阶段，全网优化是对已完成分簇优化的各个分簇进行整合优化，重点优化区域应为簇与簇之间的交界处。通过对系统参数进行最优化调整、对话务统计数据进行分析、对最坏小区进行处理，使整个系统达到无线网络系统性能目标。

    全网优化的工作流程和分簇优化的流程类似，但是工作重点集中在下面几个部分。

    a)全网是否存在覆盖空洞，是否达到覆盖目标。

    b)全网话音质量、掉话等关键性能指标是否达到既定目标。

    c)分簇间的切换优化。

    d)GSM/D—SCDMA系统问切换。

    e)系统参数微调，包括切换、小区选择、异系统互操作、功率控制及其他。

    从单站验证到分簇优化再到全网优化，是一个逐层上升，由点及面的过程，单站验证只需要保证每个站能正常工作，到了分簇优化和全网优化，则需要从一个区域和整张网络的角度来统筹考虑各个参数的设置和优化。

    整个工程优化流程是一个不断循环反复的过程，在优化方案实施之后，需要重新进行数据采集和分析以验证优化措施的有效性，对未解决的网络问题或由于调整不当带来的新问题要重新优化调整。如此不断循环，才能保证整个优化方案的可行性和有效性。

    4　小结

    工程优化作为无线网络建设中的关键一环，可保证新建网络的网络性能和网络质量，使网络达到最佳运行状态。本文在引人工程优化技术基本理论的基础上，分析了TD—SCDMA网络关键技术对于网络规划优化的影响，并给出TD—SCDMA无线网络工程优化的实施流程。由于TD—SCDMA系统目前尚没有已商用的网络，TD—SCDMA无线网络工程优化的理论较为匮乏，还需在实践中继续积累经验，将TD—SCDMA无线网络工程优化技术理论进一步完善。

参考文献

1.李世鹤．TD—SCDMA第三代移动通信系统标准北京：人民邮电出版社，2003

2.朱东照等TD—SCDMA无线网络规划设计与优化北京：人民邮电出版社，2007

3.谢显中等TD—SCDMA第三代移动通信系统技术与实现北京：电子工业出版社，2004

4.华为技术有限公司GSM无线网络规划与优化北京：人民邮电出版社，2004