葉藹笙+史俊輝+曹家燕

【摘 要】扇區(qū)接反是LTE移動基站建設的常見質(zhì)量問題，它會引起無線網(wǎng)絡覆蓋異常、性能劣化從而影響4G用戶感知。首先對LTE鄰區(qū)特點及鄰區(qū)切換指標進行介紹，然后提出一種基于性能數(shù)據(jù)的扇區(qū)接反分析算法，并給出了具體算法實現(xiàn)流程。現(xiàn)網(wǎng)應用驗證結果表明，本文算法的問題定位準確率超過90%，與現(xiàn)有方法手段比較，分析問題更全面、更高效，有助于節(jié)省人力成本。

【關鍵詞】扇區(qū)接反 鄰區(qū)切換 正向覆蓋

1 引言

為了滿足移動互聯(lián)網(wǎng)用戶不斷增長的用戶需求，近年國內(nèi)三大運營商均發(fā)力4G網(wǎng)絡建設，截至2016年5月底，中國已經(jīng)建成全球最大的4G網(wǎng)絡，基站超過200萬個。由于建設工程進度緊、時間短、工作量大等各種因素的影響，容易出現(xiàn)各種天饋系統(tǒng)問題，扇區(qū)接反為其中一類典型問題。常見的扇區(qū)接反場景包括：

（1）天線方位角覆蓋差錯；

（2）RRU饋線與天線接反；

（3）RRU光纖與信道板端口接反。

對于LTE網(wǎng)絡，天饋系統(tǒng)的好壞直接關系到網(wǎng)絡質(zhì)量和用戶感知，扇區(qū)接反將導致以下幾個主要問題：

（1）天饋覆蓋異常：不同扇區(qū)的工參，如下傾角、射頻功率等一般存在差異，接反扇區(qū)無法按照預定方向進行信號覆蓋，并會增加對周邊基站的同頻干擾。

（2）PCI模3干擾：PCI一般會按照工參進行規(guī)劃，盡量規(guī)避模3干擾問題，但扇區(qū)接反將可能引起周邊覆蓋區(qū)域PCI模3干擾問題變得突出。

（3）優(yōu)化方案偏差：工參數(shù)據(jù)與現(xiàn)場實際覆蓋不一致，基于后臺性能指標及工參數(shù)據(jù)輸出的RF及參數(shù)優(yōu)化方案，都存在偏差可能性，導致優(yōu)化工作效果受到影響。

目前扇區(qū)接反問題的分析方法或相關技術文獻主要基于前臺測試及現(xiàn)場勘查，必須依靠現(xiàn)場工作發(fā)現(xiàn)問題，存在分析效率低、容易遺漏問題等缺點。針對該問題，嘗試借助后臺網(wǎng)管性能數(shù)據(jù)進行分析，研究出一套快速、有效、準確的扇區(qū)接反分析算法。

2 LTE鄰區(qū)切換數(shù)據(jù)應用可行性分析

主流設備廠家中興、華為等在LTE后臺網(wǎng)管性能指標中，較EVDO及WCDMA引入了更細的統(tǒng)計維度到鄰區(qū)級（兩兩小區(qū)），可提供兩兩小區(qū)間的切換次數(shù)統(tǒng)計，包括同頻及異頻切換。借助該切換數(shù)據(jù)可以獲得整個網(wǎng)絡各小區(qū)間的切換矩陣，有助于切換問題、越區(qū)覆蓋、模3干擾、用戶移動性等分析工作的開展。

如圖1所示，正常情況下，一個扇區(qū)的鄰區(qū)大部分位于其主覆蓋方向范圍內(nèi)，并且位于該范圍內(nèi)的鄰區(qū)（橙色點表示）的切換次數(shù)統(tǒng)計之和會大于該范圍外的鄰區(qū)（青色點表示）的切換次數(shù)統(tǒng)計之和。

LTE網(wǎng)絡具備ANR鄰區(qū)自優(yōu)化功能，借助ANR功能可以自動發(fā)現(xiàn)并處理漏配及冗余鄰區(qū)，使得LTE鄰區(qū)關系及時得到完善。LTE扇區(qū)接反導致的鄰區(qū)相互錯配，基本可以由網(wǎng)管系統(tǒng)自動糾正。與3G網(wǎng)絡相比，扇區(qū)接反帶來的鄰區(qū)配置與現(xiàn)場天饋覆蓋不一致問題在LTE網(wǎng)絡可以得到有效規(guī)避。扇區(qū)接反的存在也不會影響后臺網(wǎng)管鄰區(qū)切換次數(shù)統(tǒng)計的真實性和可靠性，但其呈現(xiàn)出來的地理分布和統(tǒng)計特征會與圖1所示的正常情況有明顯差異。

對于已有一定用戶規(guī)模的4G網(wǎng)絡，大量用戶在網(wǎng)絡中移動，后臺網(wǎng)管鄰區(qū)切換數(shù)據(jù)可應用到覆蓋分析，基于該類數(shù)據(jù)分析LTE扇區(qū)接反問題具有一定的可行性。

3 LTE扇區(qū)接反分析算法

本文提出一種基于鄰區(qū)切換數(shù)據(jù)的LTE扇區(qū)接反分析算法，根據(jù)每個扇區(qū)的鄰區(qū)呈現(xiàn)出來的地理分布和統(tǒng)計特征進行分析，如果對應扇區(qū)的鄰區(qū)不符合正常情況的判斷規(guī)則，則認為可能存在扇區(qū)接反。分析算法主要輸入數(shù)據(jù)源為LTE扇區(qū)級工參信息以及取自后臺網(wǎng)管的鄰區(qū)切換指標，需要解決以下三個關鍵技術問題：

（1）待分析扇區(qū)的主覆蓋方向應該如何界定；

（2）鄰區(qū)切換數(shù)據(jù)應該如何應用；

（3）符合什么樣的規(guī)則可以判斷為扇區(qū)接反。

3.1 扇區(qū)正向覆蓋范圍分析

為了確定各個扇區(qū)的主覆蓋方向，引入扇區(qū)正向覆蓋范圍概念，定義正向覆蓋夾角α、同基站相鄰扇區(qū)夾角β、扇區(qū)方位角ω、扇區(qū)水平半功率角γ。對于任意一個待分析扇區(qū)，正向覆蓋范圍通過公式（1）計算得出：

α1≤α<α2 （1）

其中，α1=ω-β1/2-（γ-γ1），α2=ω+β2/2+（γ-γ2）。

其中β1為本扇區(qū)與逆時針方向同站第一個相鄰小區(qū)的夾角，γ1為該相鄰小區(qū)水平功率角；β2為本扇區(qū)與順時針方向同站第一個相鄰小區(qū)的夾角，γ2為該相鄰小區(qū)水平功率角。一般情況下，同站各扇區(qū)天線選型一致或相近，水平半功率角相等，在公式中可不考慮γ差異帶來的影響。此外，由于無線信號傳播會受到基站周邊無線環(huán)境的影響，為避免相鄰扇區(qū)夾角過小導致正向覆蓋范圍計算偏差過大，當β1、β2值小于30°時，公式值直接設為30°。圖2為兩個典型基站三個扇區(qū)的正向覆蓋范圍計算結果，可見整個基站360°方向被劃分為三個不同區(qū)域。

3.2 鄰區(qū)切換次數(shù)分段加權處理

在確定每個扇區(qū)正向覆蓋范圍后，可以對其鄰區(qū)進行逐一分析，根據(jù)鄰區(qū)與待分析扇區(qū)經(jīng)緯度相對位置，確定其鄰區(qū)位置是否落在該扇區(qū)正向覆蓋范圍內(nèi)。

由于扇區(qū)接反分析法需綜合各個鄰區(qū)與待分析扇區(qū)的關系，如果把每個鄰區(qū)視作等價處理，分析結果容易受待分析扇區(qū)周邊不同方向基站密度差異、復雜無線傳播環(huán)境等因素影響。直接使用網(wǎng)管提取的鄰區(qū)切換次數(shù)進行加權處理，如果存在少部分切換頻繁鄰區(qū)由于各種因素正好落在該扇區(qū)正向覆蓋范圍以外，則大量其他鄰區(qū)對分析結果基本無影響，容易引起錯判。

因此引入分段加權處理步驟，對待分析扇區(qū)向各個鄰區(qū)切換出次數(shù)進行轉(zhuǎn)換處理，得出任一鄰區(qū)i與待分析扇區(qū)切換次數(shù)（假設為hi）的分段加權值（假設為wi），具體計算方法如式（2）所示：

當hn≤hi

hn和hn+1為預先定義的第n個切換次數(shù)區(qū)間界限值，kn為第n個切換次數(shù)區(qū)間相應的加權系數(shù)值。分段區(qū)間數(shù)量以及相應的加權系數(shù)值可根據(jù)不同網(wǎng)絡情況進行靈活配置。

3.3 扇區(qū)接反判斷規(guī)則

假設待分析扇區(qū)為m，結合工參分析各個鄰區(qū)i與m的相對位置，判斷鄰區(qū)i位置歸屬“m同站某扇區(qū)的正向覆蓋范圍”。對m的鄰區(qū)列表（即網(wǎng)管鄰區(qū)切換數(shù)據(jù)的統(tǒng)計對象）遍歷后，計算同站各扇區(qū)判斷基數(shù)ej：

ej=∑wi，i∈j （3）

其中wi為通過3.2節(jié)方法得出的鄰區(qū)分段加權值，ej可理解為位置歸屬“m同站各扇區(qū)j正向覆蓋范圍”的各個鄰區(qū)i對應wi之和。

如果m沒有與其他扇區(qū)存在接反，那么根據(jù)上文所述的鄰區(qū)特點分析，各扇區(qū)ej最大的應該為m，如果不是則可判斷待分析扇區(qū)m存在扇區(qū)接反，即：

max（ej）=eM，M=m為正常，M≠m為扇區(qū)接反（4）

為進一步提高判斷的準確性，通過上述算法將分析得出的扇區(qū)接反分為兩類：

（1）斷定接反：待分析扇區(qū)m分析結果得出接反扇區(qū)M的分析結果也存在扇區(qū)接反（但接反扇區(qū)不一定為m），則可斷定該扇區(qū)接反，如兩兩扇區(qū)接反、三扇區(qū)順序接反等等。

（2）疑似接反：待分析扇區(qū)m分析結果得出接反扇區(qū)M的分析結果不存在扇區(qū)接反，則需進一步結合其他分析數(shù)據(jù)進行二次判斷。

3.4 分析算法實現(xiàn)流程

基于鄰區(qū)切換數(shù)據(jù)的LTE扇區(qū)接反分析算法實現(xiàn)流程如圖3所示，共涉及六個關鍵步驟。對任何一個目標LTE網(wǎng)絡，對所有基站的室外扇區(qū)重復該流程，即可完成全網(wǎng)扇區(qū)接反的快速分析。

4 現(xiàn)網(wǎng)應用效果分析

4.1 分析工具開發(fā)情況

為驗證提出的分析算法的可行性，通過VBA開發(fā)出分析工具，形成固定操作方法，并提供部分關鍵分析參數(shù)設置功能，方便針對不同地市情況進行調(diào)優(yōu)。按照工具需求格式，準備好LTE扇區(qū)級工參及三天以上后臺網(wǎng)管LTE鄰區(qū)切換數(shù)據(jù)（具體指標為同頻、異頻切換出嘗試次數(shù)，不同廠家名稱有差異），運行工具即可自動分析出相應網(wǎng)絡所有扇區(qū)接反的基站信息清單，10-15分鐘即可完成一個過萬LTE基站地市的問題分析。圖4為LTE扇區(qū)接反快速分析工具應用示例。

4.2 應用效果驗證

對珠三角廣州、深圳、東莞、佛山四個地市2015年底的4G網(wǎng)絡進行分析，分析工具共計發(fā)現(xiàn)198個LTE扇區(qū)被“斷定扇區(qū)接反”，涉及91個LTE基站。進一步對上述基站進行現(xiàn)場勘察及整改后，其中確認為扇區(qū)接反問題的占比為43.4%；扇區(qū)方位角、經(jīng)緯度不準確等工參偏差問題的占比為51.5%。修正相關工參問題后仍錯判為扇區(qū)接反問題的有5個，加上現(xiàn)場確認既無扇區(qū)接反、也無工參偏差問題的10個，可得出本次工具分析問題準確率為（198-10-5）/198=92.4%。

（1）拉網(wǎng)測試分析遺漏的扇區(qū)接反案例

分析工具輸出華港花園基站1、2扇區(qū)為相互斷定扇區(qū)接反。如圖5（a）所示，對于1扇區(qū)的鄰區(qū)，位于1扇區(qū)的正向覆蓋范圍只有6個，判斷基數(shù)值為11；而位于2扇區(qū)的則有9個，判斷基數(shù)值為31，大于1扇區(qū)基數(shù)。如圖5（b）所示，2扇區(qū)的分析結果也與1扇區(qū)呈現(xiàn)類似特征，可判斷兩個扇區(qū)接反問題。經(jīng)現(xiàn)場核實情況屬實，同時翻查最近一次簇拉網(wǎng)測試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，如借助路測數(shù)據(jù)仔細分析，也可以發(fā)現(xiàn)扇區(qū)接反問題，但當時分析人員存在疏忽未發(fā)現(xiàn)。

（2）日常測試未涉及的扇區(qū)接反案例

分析工具輸出遠洋大廈基站0、2扇區(qū)為相互斷定扇區(qū)接反。如圖5（c）所示，對于0扇區(qū)的鄰區(qū)，位于0扇區(qū)的正向覆蓋范圍只有10個，判斷基數(shù)值為21；而位于2扇區(qū)的則有29個，判斷基數(shù)值為80，大于0扇區(qū)基數(shù)。如圖5（d）所示，2扇區(qū)的分析結果也與0扇區(qū)呈現(xiàn)類似特征，可判斷兩個扇區(qū)接反問題。通過現(xiàn)場勘查確認問題存在并進行整改，結合日常路測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該基站相關扇區(qū)測試采樣點甚少，基本無法從測試數(shù)據(jù)分析該站扇區(qū)接反問題。

（3）扇區(qū)接反問題整改效果

以廣州問題扇區(qū)為對象，對整改效果進行評估分析。經(jīng)過整改后，相關扇區(qū)覆蓋范圍與原設計方案一致，網(wǎng)絡RF結構更為合理，后臺統(tǒng)計CQI、重定向至3G比例分別改善14%及39%。

4.3 推廣效益分析

相比于現(xiàn)有扇區(qū)接反分析技術手段，本文提出方法的主要效益如下：

（1）創(chuàng)造性地提出了自動分析算法，借助后臺性能數(shù)據(jù)，從大量站點中快速挖掘特征RF問題，分析結果準確率超過90%。

（2）基于大量用戶行為數(shù)據(jù)進行分析，有效避免現(xiàn)場測試分析容易遺漏的問題，數(shù)據(jù)挖掘更加全面，同時可以發(fā)現(xiàn)部分工參存在問題。

（3）提出的算法已固化成自動分析工具，可適用于電信4G網(wǎng)絡分析，有助于優(yōu)化工程師針對性地在現(xiàn)場開展問題處理，大幅減少現(xiàn)場測試、后臺分析、勘查驗證等工作量，節(jié)省人力成本。

目前本文提出的方法已在廣東電信網(wǎng)絡優(yōu)化工作中得到全面應用，后續(xù)計劃在全國進行推廣使用。

5 結束語

LTE扇區(qū)接反會產(chǎn)生天饋覆蓋異常、PCI模3干擾、優(yōu)化方案偏差等問題，對4G用戶感知造成一定程度的不良影響。本文提出的LTE扇區(qū)接反分析算法，借助后臺網(wǎng)管鄰區(qū)切換數(shù)據(jù)快速挖掘現(xiàn)場RF特征問題，經(jīng)現(xiàn)網(wǎng)實踐驗證該方法快速、有效、準確，能切實指導優(yōu)化人員發(fā)現(xiàn)扇區(qū)接反問題，為進一步完善無線網(wǎng)絡覆蓋打下良好基礎。

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