TD-SCDMA系统"拐角效应"及其改善

 拐角效应是终端在移动过程中，由于移动环境的改变而造成掉话或服务失败的情况中的一种。在TD-SCDMA系统中引入了空间的资源，从而使得系统对空间位置更为敏感。这对系统适应空间环境变化的能力提出了更高的要求，而如何合理地配置和使用智能天线起到了举足轻重的作用。

下面是一种典型的情况，在两个基站中间蓝紫色带红框的为一个20米以上的高层建筑群，这个建筑群是造成拐角效应的主要环境因素。终端从A点到C点的移动过程会经历切换，而在切换过程中非常容易掉话，这样的现象我们称为拐角效应。

拐角效应并非TD-SCDMA系统独有的，在2G网络中同样存在，引起拐角效应的主要原因是终端在切换环节的失败。所谓切换是指当前服务的基站无法再为终端服务的时候，将用户终端的连接切换到其他小区，从而使得通信服务不中断。

在TD-SCDMA系统中有两种不同的切换(这里不讨论TD-SCDMA系统向FDD系统或GSM系统的切换)，硬切换和接力切换。TD-SCDMA系统引入了多频点技术，硬切换在小区工作在不同频点时发生，在不同频点间切换，是“先切断后连接”。接力切换则是由智能天线辅助完成的在同频点不同小区间的切换。这两种不同的切换都会引起拐角效应，当然切换失败的原因不尽相同。

TD-SCDMA系统引入的智能天线技术虽然可以为切换提供一些有用的位置参考信息，提高系统资源利用率，缩短切换时间，减少信令交互。但也增加了切换的性能不确定性及不稳定性。

分析切换过程我们不难发现，在终端建立与目标小区的业务连接时最容易引起切换失败。无法建立与目标小区业务连接的原因可能有多种，比如目标小区的RU已经用尽或目标小区业务信道SIR无法保证QOS的要求。无法建立与目标小区业务连接时能否及时恢复与源基站之间的业务连接，是掉话与否的主要决定因素。

在恢复业务连接时，需要智能天线对UE进行重新赋形。由于在拐角后信号经历高层建筑物对赋形波束的遮挡，赋形波束无法有效地到达建筑物背面而使UE处于赋形盲区。

专业解决方案分析

由于高层建筑物的遮挡，在UE和天线的有效传播路径被切断，这是天线赋形波束无法到达UE的主要原因。当天线和UE之间的视距传输被切断，有效利用电波的绕射达到UE将是使被遮挡区域变为覆盖区的有力手段。Huygen定律使用菲涅尔区来描述绕射的信号衰减，当建筑物遮挡在第一菲涅尔区内时，第一菲涅尔区场强接近全部场强的1/2。

通过对实际模型的分析，在了解建筑物高度与网络规划的相关参数的基础上，可以知道建筑物高度是相对固定的，而终端的位置又是随机的(由于绕射波在峰点会产生球面波传输，所以一般工程上可将R点定义为小区的覆盖边缘)，所以调整天线的位置是我们调整绕射效果的唯一途径。在网络规划和优化中，天线的挂高、下倾角、方位角和天线的位置是可调的。

一般情况下，我们调整天线的倾角就可以达到目的。因为通常的倾角的设置是为了减小对邻近小区的干扰，而由于建筑物的遮挡，形成天然抗干扰的屏障，所以可以适当减小倾角。从而使TA径向被天线主瓣覆盖，这样信号功率和绕射的效果能够得到保证。图3是调整下倾角前后到达建筑物峰点的信号比较，如结果关联所示，箭头所指点的接收功率差约1.2dB。

如果下倾角的设置无法满足要求，可适当调整天线的方位角。由于智能天线的赋形波束较窄，当高度在第一菲涅尔区时，也可能因为赋形波束未能弥补绕射损耗而未能达到理想的信号功率值。通过将天线的主瓣转向遮挡建筑可增强增益值而有效弥补绕射带来的损耗。当然调整天线方位角会影响覆盖区域的分布，需要整体考虑和优化。

如果下倾角和方位角都无法达到要求，则可以考虑增加天线的挂高。由于h的增加，可以使绕射效果更明显，再叠加天线的垂直3dB带宽，基本可以弥补绕射带来的损耗。

当然，如果是一座摩天大楼屹立于面前，再怎么调节天线的挂高也是徒劳。而且由于减小了下倾角的大小，可能无法保证大楼下方的覆盖质量。这时候，只有考虑将天线位置拉远来满足绕射的条件。

消除拐角效应的瓶颈

TD-SCDMA系统的拐角效应对系统的服务质量带来了强有力的挑战，造成拐角效应的因素很多，而TD-SCDMA独有的接力切换技术中智能天线的不足无疑是克服拐角效应的一大瓶颈。由于有效的视距传输被切断，智能天线的窄赋形波束又无法及时地为终端恢复服务，所以带来了切换失败率高，掉话率高的系统缺陷。

我们应该了解造成拐角效应的主要原因，并从提高绕射效果着手避免智能天线的覆盖盲区。我们要达到的目标是，在掌握一些常用网络规划及优化手段调整天线配置的基础上，使智能天线与终端间能够通过绕射建立连接，降低切换失败率，降低掉话率。