TD-SCDMA網絡是一個干擾受限系統,隨著用戶規模的增加和網絡頻率復用更加緊密,同頻干擾明顯增大。同頻干擾指無用信號的載頻與有用信號的載頻相同,對接收有用信號的接收機造成干擾。現在一般采用頻率復用技術以提高頻譜效率,當小區不斷分裂、基站服務區不斷縮小、同頻復用系數增加時,大量的同頻干擾將取代人為噪聲和其他干擾成為小區的主要約束。這時移動無線電將由噪聲受限環境變為干擾受限環境。當同頻干擾的載波干擾比(C/I)小于某個特定值時,就會直接影響到手機的通話質量,嚴重時會產生掉話或無法建立正常的呼叫。同頻干擾是3G無線系統面臨的共性問題。TD-SCDMA網絡由于擴頻增益小、不支持軟切換等特性,同頻干擾將直接影響其網絡容量和質量。為了保持網絡性能穩定,在TD- SCDMA網絡運行初期需要通過模擬加載的方式預先評估TD-SCDMA網絡在用戶數量上升后可能產生的質量問題,提前驗證相應的優化措施。
模擬加載測試高負荷網絡干擾情況
真實加載需要大量的人力物力資源,給驗證工作造成了一定的困難,而模擬加載利用在Node B側、RNC側修改參數并進行設置即可進行驗證。通過仿真分析、單站和局部區域真實加載的方法,能夠估算出一定組網場景下模擬加載的功率負荷與真實用戶負荷的換算關系以及模擬R4載波網絡負荷上升后網絡干擾的情況,制定的加載方式如下:
● 在4個下行時隙,即T S3、T S4、TS5、TS6的SF=16后8個碼道上進行模擬用戶占用,模擬占用的資源真實用戶不能接入;
● 按照每載波單通道模擬加載功率0.2W計算,8通道下行加載總功率為1.6W,每碼道加載功率為23 dBm;
● 賦形方式為定向隨機賦形。紹興移動以此加載方式進行了不同負荷下的網絡質量評估,網絡質量受網絡負荷的影響異常明顯,見表1。通過對網絡加載后的KPI與路測惡化分析可以得到以下結論:
⑶鄰區優化
鄰區關系的配置問題會導致UE不能順利通過小區重選或切換工作到最合適的小區,產生用戶感知上的覆蓋問題。鄰區優化應基于網絡的拓撲關系添加明顯漏配的共站鄰區和緊密正對鄰區,刪除3層以外的背向鄰區;基于cell-ncell話務統計刪除一個月內沒有切換關系的2層鄰區;根據掃頻數據對相鄰小區做分析,將鄰區補充完整。
⑷普通天線小區優化
由于城區站址選擇困難,網絡建設初期為了彌補覆蓋的空洞,建設了一定數量的街道站或者多系統集成天線。這些小區均采用普通天線,沒有智能天線的賦形增益,上行鏈路損失9dB的接收分集增益,下行鏈路損失3~5dB的賦形增益,可能導致上下行鏈路不平衡。倘若普通天線的功率參數配置與正常宏站沒有進行針對性的差異化設置,將進一步導致上下行鏈路的不平衡。因此需要從功率參數及覆蓋優化兩方面入手,使用單通道設備+普通天線的站點,用于彌補覆蓋空洞。在覆蓋方面,可以通過RF優化控制補盲站點的覆蓋,使 UE減少占用該類站點的概率,從而降低故障發生的概率。在功率分配上,該類站點的PCCPCH相對較小,業務級的最大業務信道鏈路功率采用基于單碼道 PCCPCHPower偏置方式配置。在PCCPCHPower配置為300的情況下,12.2kbit/s業務單Path單碼道最大可用功率為 300-30(雙碼道到單碼道的轉換)-30(鏈路功率的偏置)=240,即24dBm。24dBm的功率對于8Path室外宏站通常可以滿足需求,但是對于單通道的站點由于缺少下行賦形增益,需要提升該功率偏置以滿足UE對下行功率的需求,該參數建議設置為60。
⑸TOP小區優化
Top小區對OMC話務統計起著關鍵性作用,直接影響到話務統計指標。在模擬加載期間應成立專門的話務統計KPI性能保障小組,每日兩次梳理話務統計 KPI的Top小區并及時處理。話務統計KPI的Top小區主要是高掉話、接入成功率低、TD-SCDMA網絡內切換成功率低或2G、3G網絡切換成功率低的小區。
3.2 參數優化
⑴功率參數
在模擬加載下,相對輕載網絡需對外環、開環功率參數進行優化調整,使得用戶功率能夠保證C/I的要求,同時避免功率競抬。增大用戶的下行初始發射功率和上行期望接收功率可以提高用戶抗干擾能力,改善用戶接入成功率和切換成功率。下行DPCH最大發射功率和MinDlTxPwr、InitTxPwr用于無線鏈路建立、重配置,是為每條DPCH的下行功率所做的一個限定。該參數是相對功率值,針對于單碼道PCCPCH功率而言,該參數設置過大可能對其他扇區形成干擾,過小可能會導致無線鏈路建立失敗。在高負荷場景下,加大該參數將有助于提供更大的功率以對抗鄰區干擾。
⑵切換參數優化
在密集區域中突發干擾比較多,用戶在小區邊緣時還未來得及切換就有可能已經掉話,或者在切換過程中因切換帶的干擾過大,用戶不能正常地收到網絡側的請求消息導致掉話。在幾個干擾較大的區域,優化切換參數使得切換發生的地點避開干擾較密集的區域,提前切換到目標小區。切換時間遲滯設置過大將會導致UE無法及時切換,甚至發生掉話,反之會導致乒乓切換。密集城區信號多變,局部區域采用較短的切換時間遲滯有助于及早切換到新小區,從而避免干擾。
⑶尋呼優化調整
在空載和模擬功率加載下均出現了因CN下發尋呼消息時因被叫在進行位置更新未收到尋呼消息,導致主叫未接通。此類原因占總未接通的30%~50%。被叫的位置更新分兩種情況:被叫 UE在呼叫過程中跨LAC區系統內切換,切換完成后在新的LAC發起位置更新;被叫UE在呼叫過程中發生2G、3G網絡切換,切換完成后在2G網絡發起位置更新。對UE正在發起位置更新的情況,設置尋呼等待機制,打開精確尋呼功能;解決跨LAC/異系統間切換過程中的尋呼失敗。當CN發現被叫UE在位置更新時,暫緩下發尋呼消息,待UE完成位置更新后,在新的位置區下發尋呼消息。對UE在新的LAC區尚未發起位置更新的情況,優化2次尋呼策略,增大2次尋呼的時間間隔,為UE發起位置更新爭取更多的時間。
⑷信令幀發送策略優化
物理信道重配置消息和測量控制消息在網絡側下發,由于干擾或弱覆蓋,UE未收到或不能正確解調。UE收到消息后會發送ACK,若網絡側沒有收到ACK,則間隔一定的時間重傳此消息,直至最大次數后拆鏈。模擬加載后調整在RLC層消息的重發次數至最大的32次。
⑸速率匹配參數
速率匹配(RM)又稱為打孔限制,其主要目的是使多個傳輸信道復用后總比特數能滿足物理層信道資源承載的要求。在高話務情況下信令接續格外重要,信令丟失會導致接入時間過長、切換不及時、掉話等現象。通過RM能夠提高信令傳輸等級,保障信令可靠傳輸。在物理層資源給定的情況下,采用不同的RM參數調整多個傳輸信道間資源占用的比例,以達到多個傳輸信道的性能平衡。通過改變RM參數,考量業務信道和信令信道之間的性能關系;找到一組最優的RM參數值,使得業務信道的性能惡化程度在可接受范圍之內,使信令信道的性能能夠明顯提高,在小區邊緣用戶或用戶切換的情況下,優先保證信令正確傳輸,達到降低用戶掉話率,提升系統KPI的目的。
RRM算法
⑴DCA算法
傳統的DCA主要考慮當前小區的負荷、干擾、碼資源占用以及終端的能力信息等,為用戶分配合適的無線資源。上行方向根據上行RTWP和上行ISCP綜合得到的上行軟資源、上行剩余碼道數量,下行方向根據下行的剩余功率計算得到的下行軟資源、下行剩余碼道數量。載頻選擇的原則包括根據載頻剩余軟資源排序、載頻剩余碼道排序、載頻優先級排序、接入用戶業務類型排序。時隙選擇的原則會更多地衡量各時隙的干擾情況、基于空間角度信息的干擾評估、基于剩余資源數的干擾評估。傳統的DCA算法更多是依據小區內的干擾和功率綜合考慮分配資源,對于鄰區干擾考慮較少,而實際上,目前影響網絡性能的因素主要為鄰區間的干擾,即處在相鄰小區邊緣同頻同時隙用戶間的相互干擾。根據鄰區的干擾信息分配資源是針對干擾進行規避的有效策略,該方法主要用于改善TD-SCDMA系統中相鄰小區間的同頻干擾問題。一個全面的DCA算法應該綜合考慮3個因素。
●時間:接入資源分配、切換資源調整;
●對象:頻點、時隙、碼道、方向資源;
●參考依據:本小區與鄰小區協同、基于終端與基站測量數據利用和上下行干擾均衡情況。
⑵TFFR算法
TFFR算法的基本原理是RNC通過UE測量PCCPCH以判斷UE在小區中的位置,將處于小區邊緣的UE盡可能地分配在異頻上,從而制造一個同頻隔離帶,以達到消除彼此干擾的目的,如圖1所示。當UE處于半覆蓋載波時,RNC需要將UE服務小區的信號與其所有鄰區信號進行比較,只有當服務小區的信號與所有鄰區信號滿足一定條件時才發起半覆蓋載波向全覆蓋載波的切換。當UE處于全覆蓋載波時,RNC將UE服務小區的信號與其最強鄰區信號進行比較,當滿足一定條件時發起全覆蓋載波向半覆蓋載波的切換。為防止信號波動導致UE在全覆蓋載波和半覆蓋載波間的乒乓切換,TD-SCDMA系統需要設置防乒乓定時器以提升TFFR的性能。TFFR解決了小區邊緣的同頻干擾問題,提高切換成功率的同時降低了同頻干擾,從而提升了網絡性能。
TD-SCDMA高負荷網絡
優化效果
紹興移動進行了模擬加載。加載前后相關KPI變化情況見表2。
表2. 加載前后相關KPI變化
⑴接入成功率對比分析
55%網絡負荷加載后,接通率指標略有下降。經過算法優化后提升較為明顯,主要是關閉單信令切換開關,減少接入過程中的信令交互,提升了接通率;系統優化后,接通率指標得到了進一步提升,主要是尋呼策略的優化,解決了被叫位置更新導致主叫未接通(此類原因占總未接通的30%~50%)問題。
⑵掉話率對比分析
55%網絡負荷加載后,掉話率指標下降明顯,通過TFFR、時隙均分等算法優化,掉話率降低至1.7%。通過第四階段模擬加載我們對紹興移動的TD-SCDMA網絡進行全面深入的優化,對于每一個異常事件點在現場進行了復測,模擬加載前后進行了大量的RF優化調整、算法的精細優化、功率參數的調整等工作。使系統優化后的指標較第三階段有很明顯的提升,基本在1%以內。通過紹興移動模擬加載操作可以看出,高負荷條件下的系統和網絡優化措施可有效改善高負載網絡性能和客戶感知。同頻干擾算法在大幅提升網絡性能的同時(第三階段未開啟同頻干擾算法時掉話率為 5.75%,接通率為97.30%),基礎網絡優化和多個算法之間的配合(如TFFR軟頻率復用、iDCA算法、功率參數優化、頻率配置優化、特殊站型街道站優化、Top站點RF優化等)可以進一步提升網絡性能(系統優化后掉話率為1.70%、接通率為98.10%)。
結束語
本次紹興移動模擬加載測試提前暴露出高負荷場景下的網絡問題,經過算法應用、基礎優化和系統參數優化,TD-SCDMA網絡性能得到明顯提升,達到了商用網絡標準。根據紹興移動模擬加載測試中遇到的問題(優化后的DPCH覆蓋率只有90%左右)和經驗,后續可以繼續開展以下方面的持續研究。
⑴ 頻率復用直接影響網絡同頻干擾嚴重程度,增加頻率復用距離是降低同頻干擾的直接手段。例如,加載情況下S666小區(占全網小區的4.2%)掉話次數占全網掉話的23.75%;S666站型把6個室外頻點全部用完了,小區間全部是同頻,同頻干擾嚴重,此種場景下建議盡快增加A頻段在室外的使用;開展A+B 頻段組網的頻率規劃、組網規劃和負荷分擔策略和算法商用課題研究。
⑵在高負荷條件下的系統和網絡優化措施(如TFFR軟頻率復用、iDCA算法、功率參數優化、頻率配置優化、特殊站型街道站優化、Top站點RF優化等),可有效改善高負載網絡性能和客戶感知;加快綜合同頻干擾算法的成熟商用。
⑶目前導頻的路面覆蓋率已經非常好,針對用戶負荷上升開展基于業務信道覆蓋率的業務質量優化和基于PCHR/MR/VQI的全民路測優化,全面評估和優化TD-SCDMA網絡業務信道質量和覆蓋面,持續保障并提升網絡質量和用戶感知。
⑷借鑒加載優化經驗,針對現網話務熱點區域,進行客戶感知提升優化(客戶感知評估優化/話務均衡/負載控制等)的經驗應用和推廣,同時進行負荷上升后的負荷預警,指導擴容和放號。
⑸同頻干擾解決方案新的研究:信令幀發送功率優化、自適應干擾消除、基于鏈路質量的緊急切換等;加快綜合同頻干擾算法的完善、成熟,有效支撐網絡用戶上量。
⑹本階段模擬加載主要研究R4載波高負荷場景,H載頻數據業務的高負荷場景需要開展客戶感知提升研究,開展RAN側業務識別和價值業務的優先調度的課題研究。
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