朱文濤，高峰，和凱，宋智源

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京100080）

1 引言

1.1 天饋系統(tǒng)簡(jiǎn)介

天饋系統(tǒng)主要包括天線和饋線系統(tǒng)，作為無(wú)線通信基站收發(fā)的最前端，其性能優(yōu)劣直接決定了網(wǎng)絡(luò)的整體質(zhì)量，并且對(duì)客戶體驗(yàn)和感知影響巨大。特別是智能天線的廣泛應(yīng)用，使得天線與系統(tǒng)更加緊密地結(jié)合在一起，成為影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的重要網(wǎng)元。

1.2 在網(wǎng)天饋系統(tǒng)問(wèn)題

目前在網(wǎng)的天線主要存在以下天饋問(wèn)題。

（1）在網(wǎng)天饋質(zhì)量參差不齊

中國(guó)移動(dòng)在2011年在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展了天線整治的“工兵行動(dòng)”。經(jīng)過(guò)專項(xiàng)整治行動(dòng)發(fā)現(xiàn)了很多天線系統(tǒng)存在質(zhì)量下降的問(wèn)題，如因?yàn)樘炀€系統(tǒng)的使用年限以及惡劣的環(huán)境造成的性能下降、天線廠商供應(yīng)產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題等。天饋質(zhì)量問(wèn)題主要包括覆蓋故障（如主瓣過(guò)弱、天饋接反等）、干擾故障（如互調(diào)干擾等）。

（2）天饋系統(tǒng)問(wèn)題的原因多種多樣

基站天饋系統(tǒng)的配置同網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃緊密相關(guān)。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃決定了天線的布局、架設(shè)高度、天線下傾角、天線增益以及分集接收方式等。不同的覆蓋區(qū)域、覆蓋環(huán)境對(duì)天饋系統(tǒng)的要求會(huì)有非常大的差異。因此很多涉及天饋系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，有可能是天饋系統(tǒng)本身質(zhì)量問(wèn)題帶來(lái)的，也可能是天饋系統(tǒng)配置的不合理引起的。

（3）天饋質(zhì)量下降嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量

天線的投資比重在基站設(shè)備中僅占3%左右，但是網(wǎng)絡(luò)故障的40%以上是由天饋系統(tǒng)引起的。天饋系統(tǒng)的質(zhì)量下降或損壞會(huì)導(dǎo)致覆蓋性能變差，或者造成越區(qū)干擾、上行干擾等網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致通話質(zhì)量下降、掉話和切換失敗等問(wèn)題。天線電路參數(shù)、輻射參數(shù)及位置參數(shù)與網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量密切關(guān)聯(lián)。

1.3 在網(wǎng)天饋故障診斷現(xiàn)狀

目前，天饋系統(tǒng)故障檢測(cè)與診斷存在以下難題。

（1）故障監(jiān)測(cè)告警手段單一

天線等無(wú)源器件都是“啞設(shè)備”，天饋系統(tǒng)質(zhì)量監(jiān)測(cè)往往是被動(dòng)式的。天饋系統(tǒng)并沒(méi)有納入中國(guó)移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)管理中，天饋設(shè)備一旦安裝到基站現(xiàn)場(chǎng)，很難實(shí)現(xiàn)主動(dòng)監(jiān)控。目前各省公司對(duì)天饋故障的監(jiān)測(cè)方法主要是網(wǎng)管參數(shù)的駐波比告警，不能完全反映天饋系統(tǒng)的質(zhì)量下降。目前，業(yè)界已有的天饋系統(tǒng)檢測(cè)工具主要有華為的“天饋健康檢測(cè)”解決方案及部分省市公司推出的小工具，但只能檢測(cè)電路參數(shù)，無(wú)法對(duì)覆蓋參數(shù)進(jìn)行分析。

（2）反映天線質(zhì)量的數(shù)據(jù)和排查手段多但不系統(tǒng)

目前反映天線質(zhì)量的數(shù)據(jù)有很多種，如路測(cè)數(shù)據(jù)、掃頻數(shù)據(jù)、MR數(shù)據(jù)等。但是沒(méi)有一個(gè)綜合的判定工具，每種測(cè)試手段均有一定的優(yōu)缺點(diǎn)和漏判。單一判定和排查并不能完全反映天饋質(zhì)量。

天饋系統(tǒng)故障排查是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)問(wèn)題，和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化有密切的關(guān)聯(lián)。目前各省公司有很多好的經(jīng)驗(yàn)和手段，這些方法大都比較獨(dú)立，不能實(shí)現(xiàn)推廣，個(gè)別手段甚至存在不合理的地方。

（3）傳統(tǒng)的天饋故障排查方法成本很大

天饋設(shè)備一旦安裝到基站現(xiàn)場(chǎng)并投入使用，傳統(tǒng)方法主要依靠網(wǎng)絡(luò)工程人員的經(jīng)驗(yàn)分析及傳統(tǒng)的駐波告警方式，往往需要大規(guī)模地逐站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，更重要的是天線性能檢查只能在斷網(wǎng)狀態(tài)下檢測(cè)，面對(duì)巨大規(guī)模的用戶，沒(méi)有依據(jù)的斷網(wǎng)方式是不能被接受的。

因此，非常有必要基于天饋系統(tǒng)的故障排查難題，研究一套針對(duì)GSM、TD-SCDMA、TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的故障排查系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)支持分析多廠商數(shù)據(jù)源、多種天饋覆蓋性能、多種干擾和潛在故障的功能。

2 天饋系統(tǒng)參數(shù)分析

基站天饋系統(tǒng)的狀態(tài)直接影響通話質(zhì)量、信號(hào)覆蓋和基站設(shè)備運(yùn)行。目前，省公司對(duì)于天饋系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量缺乏有效的監(jiān)控和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的手段，主要依據(jù)客戶投訴、性能指標(biāo)等逐級(jí)排查發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。事實(shí)上，除了天線自身電氣和輻射參數(shù)對(duì)質(zhì)量的影響外，工程維護(hù)、外部干擾等也會(huì)影響天線的覆蓋質(zhì)量。這些都需要在日常維護(hù)優(yōu)化工作中分析解決。表1為天線參數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的影響以及目前的監(jiān)控手段。

3 “天饋系統(tǒng)在網(wǎng)檢測(cè)與診斷平臺(tái)”開(kāi)發(fā)

為了實(shí)現(xiàn)天饋系統(tǒng)亟需解決的監(jiān)控及診斷難題，本文通過(guò)開(kāi)發(fā)一套專門針對(duì)2G/3G/4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的故障排查系統(tǒng)，支持分析多廠商數(shù)據(jù)源、多種天饋覆蓋性能、多種干擾和潛在故障。通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)，可以改變被動(dòng)排查局面，轉(zhuǎn)為主動(dòng)地搜索、定位老化天線和饋線設(shè)備，更可以在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障之前為移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商排除故障設(shè)備所帶來(lái)的隱患，提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

3.1 系統(tǒng)方案及架構(gòu)

傳統(tǒng)的天饋系統(tǒng)故障檢測(cè)與診斷需要逐站排查，且需要斷網(wǎng)進(jìn)行逐站測(cè)試，對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量及客戶感知影響較大。本文中系統(tǒng)平臺(tái)采用不斷網(wǎng)的“在網(wǎng)數(shù)據(jù)故障診斷”方案，基于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)，包括路測(cè)數(shù)據(jù)、掃頻數(shù)據(jù)、MR數(shù)據(jù)等，采用智能分析算法，主動(dòng)監(jiān)測(cè)、診斷天饋系統(tǒng)故障，提供多維度的綜合解決方案[1]。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

3.2 系統(tǒng)算法

“天饋系統(tǒng)在網(wǎng)檢測(cè)與診斷平臺(tái)”基于天線傳播數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)模擬預(yù)測(cè)，同時(shí)結(jié)合底噪濾波算法、互調(diào)干擾分析算法、相關(guān)性算法、路損差算法、標(biāo)準(zhǔn)差算法等智能算法進(jìn)行多維度上數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘。天饋系統(tǒng)故障排查綜合解決方案[2,3]如圖2所示。

表1 天線參數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的影響

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

圖2 天饋故障智能分析算法

（1）高精度的覆蓋性能評(píng)估

天饋系統(tǒng)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)受環(huán)境及測(cè)試儀表影響較大，比如A道路掃頻儀表的測(cè)試數(shù)據(jù)可能整體偏小，而B(niǎo)儀表的測(cè)試數(shù)據(jù)可能整體偏大，測(cè)試儀表放在A車輛的測(cè)試數(shù)據(jù)可能正常，而放入B車輛的測(cè)試數(shù)據(jù)，由于車輛損耗較大，測(cè)試數(shù)據(jù)可能偏小。

本文開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)平臺(tái)首先對(duì)待評(píng)估天線的覆蓋區(qū)域進(jìn)行劃分；其次綜合考慮待評(píng)估小區(qū)與相鄰小區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)實(shí)測(cè)值、預(yù)測(cè)值，提出小區(qū)域修正值來(lái)降低無(wú)線環(huán)境、測(cè)試儀表等的影響；然后，采用修正后的覆蓋故障門限對(duì)待評(píng)估天線進(jìn)行覆蓋性能評(píng)估。本文方案在不影響現(xiàn)網(wǎng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，通過(guò)引入小區(qū)域修正值，實(shí)現(xiàn)了對(duì)天饋覆蓋問(wèn)題的高精度分析。

（2）互調(diào)干擾算法

互調(diào)作為天線的電路參數(shù)，是天線高效率輻射的保證?；フ{(diào)值體現(xiàn)了天線質(zhì)量及工藝控制等綜合硬件能力，互調(diào)值越高產(chǎn)生的干擾越強(qiáng)。而現(xiàn)網(wǎng)中天饋系統(tǒng)的互調(diào)值無(wú)法監(jiān)控，缺乏有效的優(yōu)化手段，對(duì)網(wǎng)絡(luò)影響很大，TD-LTE系統(tǒng)F頻段與GSM 900 MHz之間也可能存在二次諧波干擾。常規(guī)的檢測(cè)方法需要攜帶笨重的互調(diào)儀表上站，進(jìn)行斷站檢測(cè)。這種逐個(gè)斷站檢測(cè)的方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量影響很大。

本文基于網(wǎng)絡(luò)話務(wù)數(shù)據(jù)及頻點(diǎn)掃描數(shù)據(jù)，采用3種互調(diào)干擾算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)在網(wǎng)天饋互調(diào)干擾的有效診斷，具體見(jiàn)表2。相關(guān)性算法基于互調(diào)分量與忙時(shí)FAS干擾電平求相關(guān)性進(jìn)行判斷；閑忙時(shí)算法基于忙時(shí)FAS干擾電平與閑時(shí)FAS干擾電平做比較進(jìn)行判斷；ICMBAND算法基于閑忙時(shí)ICM干擾率比較進(jìn)行判斷。

3.3 系統(tǒng)功能

本文中開(kāi)發(fā)的“天饋系統(tǒng)在網(wǎng)檢測(cè)與診斷平臺(tái)”可實(shí)現(xiàn)對(duì)2G/3G/4G天饋系統(tǒng)各種主要故障的在線診斷分析，包括天饋覆蓋性能異常、上行干擾（各種干擾）、疑似天饋問(wèn)題等，具體見(jiàn)表3。

表3 系統(tǒng)平臺(tái)功能

4 “天饋系統(tǒng)在網(wǎng)檢測(cè)與診斷平臺(tái)”現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用

天饋系統(tǒng)在網(wǎng)檢測(cè)與診斷平臺(tái)作為專門用于2G/3G/4G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)天饋線性能監(jiān)控與故障定位排查的工具，在具體現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用過(guò)程中，包含軟件故障篩查定位和硬件判斷兩大部分，簡(jiǎn)要流程如圖3所示。

圖3 簡(jiǎn)要流程

基于開(kāi)發(fā)的“天饋系統(tǒng)在網(wǎng)檢測(cè)與診斷平臺(tái)”，通過(guò)軟件篩查，把疑似存在故障的小區(qū)捕捉出來(lái)，進(jìn)一步縮小范圍，最后再通過(guò)硬件現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試判斷，確認(rèn)故障問(wèn)題所在。該方法不僅快速定位天饋故障，填補(bǔ)業(yè)界對(duì)于無(wú)源器件故障排查的空白，而且為通信運(yùn)營(yíng)商降低網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本，改善網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，保障通信質(zhì)量起著重要的作用。

4.1 現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用流程

天饋系統(tǒng)故障的在網(wǎng)檢測(cè)與診斷現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用流程共包括4個(gè)階段，分別為準(zhǔn)備階段、故障分析階段、上站驗(yàn)證階段和總結(jié)階段。具體見(jiàn)表4。

4.2 現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用案例

2014年8-11月，對(duì)安康市區(qū)G/T/L三網(wǎng)約2 260個(gè)小區(qū)進(jìn)行了基礎(chǔ)分析，篩出疑似問(wèn)題小區(qū)107個(gè)，對(duì)其中98個(gè)小區(qū)進(jìn)行了上站故障排查及驗(yàn)證，系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)天饋故障分析的準(zhǔn)確率為75.63%。具體統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表5。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)開(kāi)展2G/3G/4G天饋系統(tǒng)在網(wǎng)質(zhì)量檢測(cè)及性能優(yōu)化研究，開(kāi)發(fā)了天饋系統(tǒng)故障的在網(wǎng)檢測(cè)與診斷平臺(tái)。在不影響現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)營(yíng)的前提下（即不斷網(wǎng)排查），根據(jù)MR、掃頻和話統(tǒng)等數(shù)據(jù)，對(duì)天饋系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)和診斷，找到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)天饋系統(tǒng)故障嫌疑站點(diǎn)，大大減少基站天饋系統(tǒng)故障排查的工作量，提升客戶感知。通過(guò)陜西省安康市全網(wǎng)的應(yīng)用及驗(yàn)證，表明系統(tǒng)平臺(tái)具有較高的準(zhǔn)確率。

表4 現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用流程

本文中的系統(tǒng)平臺(tái)方案先進(jìn)，為業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的實(shí)現(xiàn)了對(duì)多網(wǎng)絡(luò)、多設(shè)備商、多種故障類型的全方位診斷。天饋系統(tǒng)作為啞設(shè)備，很難實(shí)現(xiàn)主動(dòng)監(jiān)測(cè)和故障診斷，而且現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)及環(huán)境問(wèn)題多種多樣，天饋系統(tǒng)故障排查并不需要100%精確定位到問(wèn)題設(shè)備。使用本文的系統(tǒng)，只要搜索定位到的設(shè)備有30%～50%是真正存在問(wèn)題的，即可極大地提高移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)天線和饋線問(wèn)題排查的效率，為通信運(yùn)營(yíng)商節(jié)約維護(hù)成本，提高維護(hù)工作效率。

下一步，一方面基于省公司的需求對(duì)系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化，提高故障診斷精度；另一方面，結(jié)合已有的天饋故障現(xiàn)網(wǎng)診斷案例，建立天饋故障案例庫(kù)，使得后續(xù)在故障分析的基礎(chǔ)上，能夠基于海量案例實(shí)現(xiàn)天饋質(zhì)量的智能匹配診斷。

表5 安康應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)

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