張炎炎，孟繁麗，張新程，趙旭凇

（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司，北京 100080）

TD-LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評估方法研究及預(yù)規(guī)劃分析

張炎炎，孟繁麗，張新程，趙旭凇

（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司，北京 100080）

TD-LTE作為同頻組網(wǎng)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對其無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量有著重要的影響。而在基于TD-SCDMA或GSM現(xiàn)網(wǎng)基礎(chǔ)上進行TD-LTE建設(shè)時，會由于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無法達到TD-LTE同頻組網(wǎng)結(jié)構(gòu)要求而造成網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量下降。對此，本文提出了一種TD-LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評估方法，通過對TD-SCDMA及GSM現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)進行分析預(yù)測得到TD-LTE網(wǎng)絡(luò)性能及其弱覆蓋、重疊覆蓋、干擾小區(qū)等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)指標。該方法可以對TD-LTE網(wǎng)絡(luò)性能進行準確的評估，從而提升網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評估的準確性和實用性。

TD-LTE；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評估；二維向量； 干擾； 重疊覆蓋； 軟件分析

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及帶寬需求日益旺盛，中國移動迫切需要盡快發(fā)展TD-LTE網(wǎng)絡(luò)來滿足客戶需求的不斷增長，推動產(chǎn)業(yè)鏈完善與壯大，積極應(yīng)對行業(yè)競爭壓力，同時保持和鞏固行業(yè)的領(lǐng)先地位。

為了實現(xiàn)以市場和業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，提高TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃質(zhì)量，不斷提升TDLTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋水平，在現(xiàn)網(wǎng)基礎(chǔ)上升級建設(shè)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)成為快速推進TD-LTE建設(shè)發(fā)展的重要手段。但是，不同于GSM的異頻組網(wǎng)和TD-SCDMA系統(tǒng)的主頻點異頻組網(wǎng)，TD-LTE是全同頻組網(wǎng)，并由此帶來較大的同頻干擾。因此，在基于現(xiàn)網(wǎng)站址基礎(chǔ)上建設(shè)TD-LTE時，如何有效避免現(xiàn)網(wǎng)直接升級可能帶來的TD-LTE同頻干擾問題，并在共站址、共RRU、同天線的情況下如何與現(xiàn)網(wǎng)進行協(xié)同優(yōu)化，成為中國移動TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需面對的重要問題。

1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)問題對TD-LTE性能的影響

TD-LTE同頻組網(wǎng)方式與TD-SCDMA的主頻點異頻組網(wǎng)存在著一定的區(qū)別。根據(jù)中國移動網(wǎng)絡(luò)部的測試結(jié)果，在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中，每增加1個重疊小區(qū)，速率惡化20%～40%左右，且加擾比空擾的影響更嚴重。而在同樣的重疊情況下，主小區(qū)功率要超過鄰區(qū)10～12dB以上才會避免影響。

通過對比TD-LTE擴大規(guī)模試驗網(wǎng)同一城市兩片普通城區(qū)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的重疊覆蓋程度和吞吐量測試結(jié)果，顯示隨著重疊覆蓋程度的增加，網(wǎng)絡(luò)下行速率呈現(xiàn)下降趨勢；其中區(qū)域1重疊覆蓋度超過3個（理想蜂窩中重疊覆蓋度最大為3）的比例為7.11%，大于區(qū)域2的2.29%，與之相對應(yīng)的區(qū)域1整體性能也差于區(qū)域2?？梢?，重疊覆蓋度可以作為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評估的一個重要指標客觀的反映網(wǎng)絡(luò)實際吞吐量性能。

2 TD-LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析方法原理

2.1 基于現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)的TD-LTE性能預(yù)測方法

圖1是某一區(qū)域基于TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)升級TDLTE網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中的TD-SCDMA同TD-LTE SINR測試情況。從圖中可以看出，在共址升級建設(shè)TD-LTE場景下，TD-SCDMA和TD-LTE網(wǎng)絡(luò)會表現(xiàn)出類似的弱覆蓋、重疊覆蓋特性。因此，考慮不同系統(tǒng)之間的相關(guān)性，通過分析已有系統(tǒng)和TD-LTE系統(tǒng)之間的關(guān)系，可以對要建設(shè)的TD-LTE系統(tǒng)進行性能預(yù)測，進而在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中進行考慮。

利用TD-SCDMA/GSM同TD-LTE在共站址建設(shè)時具有相同信道環(huán)境和路徑損耗（考慮頻率影響后）等特征，基于TD-SCDMA道路測試數(shù)據(jù)，包括MR、路測及掃頻等數(shù)據(jù)。對每個測試點取最強PCCPCH RSCP信號強度和若干個次強信號強度值，通過一定換算關(guān)系可以推算出在簡單升級后TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的RSRP、RS-SINR等指標，并在此基礎(chǔ)上進行TDLTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)預(yù)測。其預(yù)測主要原理如下：

（1）TD-SCDMA路測數(shù)據(jù)能夠提供采樣點的服務(wù)小區(qū)PCCPCH RSCP及最強的若干個鄰區(qū)的PCCPCH RSCP信息。

（2）如圖2所示，由于TD-LTE與TD-SCDMA采用相同的站址資源、天饋系統(tǒng)及發(fā)射頻段，因此決定RSRP及接收功率取值的參數(shù)中，天線增益相同，不同頻段下行路徑損耗和不同系統(tǒng)發(fā)射功率差值均為已知。

圖2 終端接收信號強度示意圖

（3）通過TD-SCDMA路測數(shù)據(jù)結(jié)合TD-SCDMA與TD-LTE發(fā)射功率的差值，可以準確估算TD-LTE系統(tǒng)的RSRP及RS-SINR數(shù)據(jù)，并生成概率分布曲線及覆蓋效果圖層。

利用現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)對現(xiàn)網(wǎng)站址升級TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)所產(chǎn)生的弱覆蓋和干擾問題進行分析，評估現(xiàn)網(wǎng)哪些站址可用于建設(shè)LTE網(wǎng)絡(luò)?；赥D-SCDMA道路測試數(shù)據(jù)，通過一定換算關(guān)系可以推算出在簡單升級后TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的RS-SINR指標。針對RS-SINR預(yù)測值較低的區(qū)域，可以分析其TD-SCDMA重疊覆蓋度情況，做為后續(xù)精細化建設(shè)方案的規(guī)劃原則。

2.2 基于二維向量的重疊覆蓋度分析方法

對于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)問題，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評估方法普遍使用重疊覆蓋度進行分析，定義為測試點弱于最強信號N dB范圍內(nèi)的小區(qū)數(shù)（含最強信號小區(qū)）。它反映了該測試點有多少個強信號小區(qū)在同時覆蓋。

由于GSM網(wǎng)絡(luò)是以話音業(yè)務(wù)為主，且相鄰小區(qū)是異頻組網(wǎng)，在主服務(wù)小區(qū)內(nèi)，不同頻率的干擾信號強度不能直接相加，因此用干擾小區(qū)的數(shù)量和測試采樣點數(shù)量來評估網(wǎng)絡(luò)干擾水平的傳統(tǒng)分析方法能夠滿足對信號接通質(zhì)量的判斷。但是，在TD-LTE等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的網(wǎng)絡(luò)中，當信號質(zhì)量變差時，系統(tǒng)可以通過減少用戶吞吐量來保持用戶分組域業(yè)務(wù)的連通，此時，僅通過一維指標進行分析網(wǎng)絡(luò)性能無法滿足對用戶感知變化的判定。

如表1所示，采樣點1和2分別代表傳統(tǒng)意義上的好點和差點，而采樣點3雖然重疊覆蓋度僅為2，但其RS-SINR卻是所有采樣點中最差的一個。通過分析采樣點3的鄰區(qū)場強可以發(fā)現(xiàn)，其存在一個強干擾鄰區(qū)，也就是說一個強干擾可能與多個弱干擾等效。

表1 利用現(xiàn)網(wǎng)測試數(shù)據(jù)計算重疊覆蓋度

基于以上分析可以發(fā)現(xiàn)，移動通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評估中，不僅需要重視干擾源數(shù)量，同樣需要重視干擾信號強度，二者結(jié)合才能有效解決網(wǎng)絡(luò)干擾問題。因此，在評估TD-LTE同頻組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時除了重疊覆蓋度還應(yīng)考慮重疊覆蓋強度，即二維向量的評估形式，其中重疊覆蓋度與原重疊覆蓋度定義相同，體現(xiàn)干擾源數(shù)量。重疊覆蓋強度表示干擾信號的強度，其定義如下：

其中M表示重疊覆蓋小區(qū)數(shù)，Ni表示干擾小區(qū)主公共控制物理信道（或?qū)ьl信道）信號強度和主服務(wù)小區(qū)（最強信號小區(qū)）主公共控制物理信道（或?qū)ьl信道）信號強度的差值，N表示覆蓋系數(shù)門限寬度。

根據(jù)上述二維向量的評估形式，可以將所有測試的采樣點分為4個象限，其中第一象限表示重疊覆蓋多，且受到多個較強信號的干擾，這些采樣點可以認為未達到網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求；第二象限表示重疊覆蓋少但受到少量較強信號干擾的測試點，雖然這些測試點從重疊覆蓋度分析上不存在問題，但是由于少量強干擾點的存在，其SINR卻相對較差，因此這部分測試點可以認為是網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量較差的區(qū)域，也需要進行進一步分析；對于第三象限，其重疊覆蓋度和重疊覆蓋強度均處于較低的水平，因此其表征網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量好的區(qū)域；位于第四象限表征重疊覆蓋多但沒有受到較強的干擾，這部分測試點的重疊干擾小區(qū)多為落入重疊覆蓋門限內(nèi)的相對較弱的干擾，考慮到其總干擾強度不強，因此可以認為是網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量較好的區(qū)域。

通過對以上4個象限的劃分可以發(fā)現(xiàn)，在進行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時應(yīng)重點整治處于第一象限的測試點區(qū)域，同時也應(yīng)對處于第二象限的測試點進行關(guān)注。對于處于另兩個象限的測試點區(qū)域則可以認為其相對健康。

2.3 TD-LTE干擾小區(qū)分析

通過弱覆蓋分析可以找到需進行補盲的小區(qū)列表，通過重疊覆蓋分析可以得到受干擾較強的小區(qū)列表，本節(jié)將重點分析如何找到帶來干擾的小區(qū)以及如何對這些小區(qū)進行處理。

小區(qū)干擾分析的目標是使網(wǎng)絡(luò)達到相應(yīng)的規(guī)劃指標水平，對于干擾分析，主要是考慮其RS-SINR達標水平。因此，算法首先通過預(yù)規(guī)劃分析計算得到的RS-SINR統(tǒng)計判斷目前全局SINR是否達標（如X%的概率大于SINR_th），假設(shè)預(yù)測得到的SINR大于SINR_th的概率為Y%。如果不達標，則對所有SINR進行倒序排序，取SINR最小的（Y-X）%的采樣點為一個集合，在該集合內(nèi)，判斷某小區(qū)作為第一干擾小區(qū)出現(xiàn)的次數(shù)或作為干擾小區(qū)的干擾強度之和，對以上分析結(jié)果按照小區(qū)進行從大到小的排序，則最前出現(xiàn)的小區(qū)認為是對全網(wǎng)SINR不達標影響最大的TOP小區(qū)。

對TOP小區(qū)進行模擬優(yōu)化處理，在列出TOP小區(qū)后可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀要求進行異頻插花、取消站址、新建天饋以及調(diào)整天饋參數(shù)等措施進行優(yōu)化調(diào)整。針對每種處理方式，可對其處理效果進行建模，從而可以對每次迭代結(jié)果輸出全網(wǎng)優(yōu)化后的RS-SINR并進行判斷。以上過程可循環(huán)進行，直到全網(wǎng)RS-SINR達標為止。通過以上方法，可以有效找到全網(wǎng)干擾最強的小區(qū)列表，并對這些小區(qū)進行相應(yīng)的處理。

3 TD-LTE預(yù)規(guī)劃分析平臺

目前現(xiàn)網(wǎng)可批量獲取且較為規(guī)范的TD-SCDMA數(shù)據(jù)有掃頻數(shù)據(jù)、ATU（自動路測）數(shù)據(jù)和MR（測量報告）數(shù)據(jù)，3類數(shù)據(jù)有各自的特點及用途，不同數(shù)據(jù)特點如表2所示。

表2 預(yù)規(guī)劃平臺可用數(shù)據(jù)表

在進行參數(shù)輸入以后，TD-LTE預(yù)規(guī)劃分析平臺主要分析的指標主要包括弱覆蓋、重疊覆蓋和小區(qū)干擾系數(shù)等。其中道路及小區(qū)弱覆蓋分別反映了該路段或該小區(qū)弱覆蓋的比例，目的是為了找出弱覆蓋問題路段或小區(qū)。弱覆蓋分析的結(jié)果主要用于評估網(wǎng)絡(luò)RSRP是否達標。重疊覆蓋系數(shù)主要是為了反映路段或服務(wù)小區(qū)有多少個強干擾小區(qū)以及干擾強度水平。小區(qū)干擾系數(shù)是反映某小區(qū)對網(wǎng)絡(luò)的干擾水平，目的是為了發(fā)現(xiàn)引起網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)問題的高干擾小區(qū)。重疊覆蓋系數(shù)和小區(qū)干擾系數(shù)都是為了評估RS-SINR是否達標。

根據(jù)以上預(yù)規(guī)劃平臺的預(yù)測目標，TD-LTE預(yù)規(guī)劃分析平臺實現(xiàn)的主要功能包括：

（1）TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋分析，對目標區(qū)域TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)RSCP進行統(tǒng)計，可以有效獲取現(xiàn)網(wǎng)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)性能。

（2）TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋指標預(yù)測，對目標區(qū)域TD-LTE網(wǎng)絡(luò)RSRP/RS-SINR進行預(yù)測及統(tǒng)計，是TD-LTE網(wǎng)絡(luò)性能預(yù)測的基礎(chǔ)。

（3）TD-LTE弱覆蓋預(yù)測：對目標區(qū)域TD-LTE網(wǎng)絡(luò)弱覆蓋進行預(yù)測及統(tǒng)計，根據(jù)該結(jié)果，可以進一步分析需要在什么地方規(guī)劃新建站點等。

（4）TD-LTE網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋預(yù)測：對目標區(qū)域TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的重疊覆蓋和重疊覆蓋強度，可以用于評估各小區(qū)的受干擾水平和重疊覆蓋問題嚴重性。

（5）TD-LTE強干擾小區(qū)分析：對TD-LTE干擾源小區(qū)干擾程度進行分析及排序，找出強干擾小區(qū)，是業(yè)內(nèi)首個可以對主動干擾進行分析的軟件。

（6）TD-LTE網(wǎng)絡(luò)調(diào)整策略分析：以全網(wǎng)SINR達到集團指標為目標，對不同小區(qū)進行D頻段插花建設(shè)/天饋調(diào)整等建議，進而提出全網(wǎng)基站和天饋調(diào)整建議。

4 預(yù)規(guī)劃分析結(jié)果分析

取某市現(xiàn)網(wǎng)TD-SCDMA基站工參數(shù)據(jù)、MR數(shù)據(jù)及掃頻數(shù)據(jù)，利用“LTE預(yù)規(guī)劃分析平臺”進行LTE規(guī)劃方案分析，可以得到以下結(jié)果。

4.1 TD-LTE弱覆蓋分析預(yù)測

由于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)在信號較差的區(qū)域會將用戶切換至GSM網(wǎng)絡(luò)，因此MR數(shù)據(jù)反映的弱覆蓋信號會偏好。因此，在進行弱覆蓋分析時，應(yīng)優(yōu)先選擇掃頻數(shù)據(jù)能夠反映的小區(qū)進行弱覆蓋分析。掃頻數(shù)據(jù)由于路測只能反映道路覆蓋的限制不能反映所有小區(qū)的情況，對于掃頻數(shù)據(jù)沒有足夠采樣點的小區(qū)可以通過MR數(shù)據(jù)進行補充。弱覆蓋小區(qū)的分析結(jié)果如表3所示。

通過對掃頻數(shù)據(jù)的小區(qū)級弱覆蓋分析可以看出，考慮采樣點限制后只在掃頻數(shù)據(jù)中反映、而未在MR數(shù)據(jù)中反映的弱覆蓋小區(qū)共13個。通過對現(xiàn)網(wǎng)分析可知，這些小區(qū)在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中就存在弱覆蓋問題的比例為100%。此外，通過對MR數(shù)據(jù)和掃頻數(shù)據(jù)分析結(jié)果的對比分析，還有37個小區(qū)是基于MR數(shù)據(jù)的弱覆蓋小區(qū)，但其在掃頻數(shù)據(jù)中沒有足夠采樣點未能反映?？紤]采樣點限制后該弱覆蓋小區(qū)共37個。通過對現(xiàn)網(wǎng)分析可知，這些小區(qū)在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中就存在弱覆蓋問題的比例為48.65%。

表3 弱覆蓋小區(qū)的分析結(jié)果

4.2 TD-LTE重疊覆蓋分析

圖3為利用掃頻數(shù)據(jù)分析的重疊覆蓋度、SINR及重疊覆蓋強度對應(yīng)關(guān)系圖，從圖中趨勢可發(fā)現(xiàn)重疊覆蓋度和重疊覆蓋強度成正相關(guān)關(guān)系，重疊覆蓋度和SINR成反相關(guān)關(guān)系，其中重疊覆蓋度等于1時，平均SINR為12 dB，當重疊覆蓋強度為4時，SINR約為-0.5 dB，當重疊覆蓋強度為6時，SINR約為-2.5 dB。

圖4為利用掃頻數(shù)據(jù)分析的不同重疊覆蓋度下重疊覆蓋強度及SINR分布圖，從圖中趨勢可發(fā)現(xiàn)重疊覆蓋度小于等于3的情況下，重疊覆蓋強度基本小于7.9，SINR基本大于-3 dB，當重疊覆蓋度增加時，重疊覆蓋強度逐步增強，SINR逐步變差，但分布圖也顯示存在部分采樣點重疊覆蓋度較大但重疊覆蓋強度較低、SINR較好的情況，而這些采樣點的性能是比較好的。

圖3 重疊覆蓋度和重疊覆蓋強度、重疊覆蓋度和SINR對應(yīng)關(guān)系（基于掃頻數(shù)據(jù)）

圖4 不同重疊覆蓋度下重疊覆蓋強度及SINR分布圖（基于掃頻數(shù)據(jù)）

通過上述分析可知，采用二維向量重疊覆蓋系數(shù)的分析方法可以準確的發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)問題，從而針對性的提出相應(yīng)的解決方案。

4.3 TD-LTE小區(qū)干擾分析及站點調(diào)整建議

根據(jù)中國移動TD-LTE擴大規(guī)模試驗網(wǎng)指標要求，需要TD-LTE網(wǎng)絡(luò)達到以下要求：RS-SINR大于-3 dB的比例達到95%。由于網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃分析結(jié)果中RS-SINR統(tǒng)計未達到該指標，因此需進行小區(qū)干擾分析及站點調(diào)整。

圖5 基于路測數(shù)據(jù)的CRS-SINR CDF對比統(tǒng)計圖

經(jīng)過對掃頻數(shù)據(jù)的預(yù)規(guī)劃統(tǒng)計分析，干擾小區(qū)中有6個小區(qū)可進行D頻段插花替換，占總小區(qū)數(shù)的0.09%，56個小區(qū)可進行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和天饋調(diào)整，占總小區(qū)數(shù)的0.85%，共計62個小區(qū)參與調(diào)整，占總小區(qū)數(shù)的0.94%。如圖5所示，通過迭代分析進行調(diào)整后，某地市RSSINR大于-3 dB的比例提升為96.31%，能夠在進行最少的站點調(diào)整的基礎(chǔ)上達到規(guī)劃指標要求。

5 總結(jié)

本文針對TD-LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)存在的問題進行了深入分析，通過研究發(fā)現(xiàn)，TD-LTE在現(xiàn)有站址上進行簡單升級會帶來弱覆蓋、重疊覆蓋及同頻干擾等問題。本文提出了一種利用TD-SCDMA/GSM現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)進行TD-LTE網(wǎng)絡(luò)性能預(yù)測的方法，并創(chuàng)新性地提出了如二維向量指標體系、主動干擾小區(qū)預(yù)測方法、干擾迭代消除方法等，通過該方法能夠有效解決在現(xiàn)網(wǎng)升級TDLTE網(wǎng)絡(luò)中存在的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)問題，為TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化具有較強的價值。

Research on network structure analysis and pre-planning of TD-LTE system

ZHANG Yan-yan, MENG Fan-li, ZHANG Xin-cheng, ZHAO Xu-song (China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)

The network structure plays a critical role on the quality of TD-LTE network. However, the network quality would be declined while TD-LTE inheriting existing 2G/3G structure for the reason that TD-LTE is used as the same frequency network system. Therefore, a method to evaluate the TD-LTE network structure is presented in this paper. With this method, the weak coverage, overlapping coverage and interfering cell can be analyzed by the MR and ATU data of TD-SCDMA and GSM network.

TD-LTE; network structure analysis; two dimensional vector; overlapping coverage; software analysis

TN929.5

A

1008-5599（2014）01-0010-06

2014-01-06