掃頻數(shù)據(jù)的深度挖掘

廖惠宗

【摘要】 通過掃頻測(cè)試、GSM的NCS（鄰區(qū)系統(tǒng)），所獲得的小區(qū)屬性僅僅是“廣播頻率”與“色碼”（BSIC、CPI）的組合，而網(wǎng)絡(luò)中具有同樣的“廣播頻率”與“色碼”的小區(qū)往往不只一個(gè)。所以操作者需要對(duì)掃頻、NCS數(shù)據(jù)進(jìn)行“翻譯”。現(xiàn)有的翻譯手段都是以就近選取的原則（也即是說：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在兩個(gè)相同頻率/色碼的小區(qū)時(shí)，操作人員都是選取最接近的小區(qū)為目標(biāo)小區(qū)），如愛立信系統(tǒng)對(duì)NCS小區(qū)的翻譯、迪特卡得FORTI（頻率規(guī)劃與分析軟件）、各類掃頻儀（烽火）對(duì)掃頻數(shù)據(jù)的翻譯，都是采用就近選取原則。上述“就近選取”的原則將造成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的誤差，從而影響了各類軟件、儀器的使用效果。事實(shí)上并非最接近測(cè)試點(diǎn)的小區(qū)信號(hào)就最強(qiáng)，翻譯小區(qū)時(shí)，除了計(jì)算目標(biāo)小區(qū)與掃頻測(cè)試點(diǎn)（或目標(biāo)小區(qū)與服務(wù)小區(qū)）的距離，還需要考慮如下因素：天線的覆蓋方向、基站天線掛高、主頻功率取值，下傾角等因素。條件許可的情況，還要考慮阻擋因素（但這一點(diǎn)需建立三維地理模型，復(fù)雜度極大）。

【關(guān)鍵詞】 色碼 掃頻 NCS

一、掃頻數(shù)據(jù)分析

下圖顯示：某一個(gè)掃頻測(cè)試點(diǎn)上獲取了一個(gè)TD-SCDMA信號(hào)，其屬性是主頻率為10063，色碼為58。而在掃頻測(cè)試點(diǎn)的周圍卻有兩個(gè)屬性相同的小區(qū)：A小區(qū)與B小區(qū)。其中A小區(qū)是后瓣信號(hào)，但距離掃頻位置較近；B小區(qū)是主瓣信號(hào)，但距離掃頻位置較遠(yuǎn)。從圖例中可以直觀的發(fā)現(xiàn)，如果認(rèn)為掃頻中獲取的小區(qū)是A小區(qū)，而不是B小區(qū)，結(jié)果無疑是錯(cuò)誤的！如果以這樣的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行各類算法，其準(zhǔn)確度、可靠性可想而知！本人認(rèn)為，當(dāng)前采用的各類掃頻設(shè)備、頻率規(guī)劃軟件（基于NCS的軟件）、GSM、TD后臺(tái)優(yōu)化工具，總有不盡人意之處，核心問題就在這。（圖1）

哪么，怎樣才能相對(duì)準(zhǔn)確地（由于無法從后臺(tái)獲取覆蓋場(chǎng)景的阻擋模式，還不能達(dá)到絕對(duì)的準(zhǔn)確）翻譯出掃頻信號(hào)的小區(qū)身份？

1.1天線覆蓋方向（水平波瓣角）

天線水平波瓣特性圖顯示：

天線水平主覆蓋方向強(qiáng)度最大；

旁瓣變?nèi)酰ㄈ鐖D示90度位置，其信號(hào)比主瓣弱化了15dB）；

后瓣最弱（其信號(hào)強(qiáng)度比主瓣弱化了30dB）。

水平波瓣圖呈現(xiàn)了信號(hào)強(qiáng)度隨角度而變化的非線性關(guān)系。

當(dāng)兩小區(qū)（如上圖例中的A＼B小區(qū)）以不同的波瓣角覆蓋掃頻測(cè)試點(diǎn)時(shí)，需將不同的波瓣角度的信號(hào)折算成主覆蓋方向的信號(hào)，得出一個(gè)等效的距離。然后再采用就”近”選取的原則。

信號(hào)強(qiáng)度隨傳播距離變化的關(guān)系

奧村地面?zhèn)鞑ニヂ淠Ｐ停盒盘?hào)強(qiáng)度（用S表示，單位：dB）隨傳播距離（用L表示）的3.5次方而變化

S∝35lg（4*Pi*L/λ）

得：S1-S2∝35lg（L2/L1）

信號(hào)強(qiáng)度隨角度變化的關(guān)系：

天線的水平波瓣圖：信號(hào)強(qiáng)度隨水平波瓣角而變化，采用下表顯示的線性回歸法，可以將波瓣角的變化轉(zhuǎn)換成距離的變化。

結(jié)論：實(shí)際輻射的距離為L(zhǎng)1，折算成主瓣輻射的等效距離為L(zhǎng)2，

L2/L1=（1+2*（sinθ/2）3）1.8

注：θ為波瓣角（實(shí)際覆蓋角與主軸的夾角，180度制）

如：圖2中，A小區(qū)雖然最接近測(cè)試點(diǎn)，但屬于后瓣覆蓋，折算成主瓣覆蓋時(shí)的等效距離為：La*（1+2*（sinθ/2）3）1.8=7.22*La（遠(yuǎn)大于Lb）

知：測(cè)試點(diǎn)中發(fā)現(xiàn)的信號(hào)是B小區(qū)的信號(hào)，而不是A小區(qū)的信號(hào)。

（3）天線掛高的修正：在上面計(jì)算出的等效距離的基礎(chǔ)上再乘以修正因子：（G/30）6.9/15（G表示天線掛高，30表示常見掛高30米）。

（4）主頻功率值補(bǔ)償：按載波功率每增加1dB，掃頻信號(hào)強(qiáng)度增加4dB的原則，對(duì)功率取值不一致的小區(qū)進(jìn)行補(bǔ)償。

（5）下傾角補(bǔ)償：這一因素可以不考慮，因?yàn)閷?shí)際網(wǎng)絡(luò)中不可能存在兩個(gè)近挨的同屬性小區(qū)。

二、NCS數(shù)據(jù)分析

NCS功能簡(jiǎn)述

NCS是愛立信開發(fā)的用于發(fā)現(xiàn)潛在鄰區(qū)的后臺(tái)管理系統(tǒng)，基站控制器（BSC）指示在某一小區(qū)（服務(wù)小區(qū)）CAMP ON的全部用戶對(duì)周邊的所有廣播頻率進(jìn)行接收、測(cè)量其強(qiáng)度，以及進(jìn)行BSIC的解碼。

之后按BSC的設(shè)定值進(jìn)行匯報(bào)與統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)依據(jù)如：比服務(wù)小區(qū)廣播頻率信號(hào)強(qiáng)度小若干dB的小區(qū)；比服務(wù)小區(qū)廣播頻率信號(hào)強(qiáng)度大若干dB的小區(qū)，等等。

此功能常應(yīng)用于鄰區(qū)管理，比如服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶測(cè)量到一個(gè)小區(qū)（臨區(qū)），其信號(hào)比服務(wù)小區(qū)還強(qiáng)，但基站管理器中并沒有定義此臨區(qū)的鄰區(qū)關(guān)系，則BSC將指示操作者補(bǔ)充定義。

此功能也被操作者應(yīng)用干擾分析：比如某一個(gè)小區(qū)與服務(wù)小區(qū)存在同頻（TCH類的同頻），而且服務(wù)區(qū)的用戶測(cè)量到其廣播信號(hào)強(qiáng)度與服務(wù)小區(qū)廣播信號(hào)強(qiáng)度相差在同頻干擾保護(hù)比之內(nèi)（門限值為：C/I≥9dB），則說明此小區(qū)與服務(wù)小區(qū)有潛在的干擾。

在頻率規(guī)劃中，操作者可以嘗試將某一個(gè)頻率定義給服務(wù)小區(qū)，之后通過NCS數(shù)據(jù)，分析計(jì)算所有達(dá)到干擾門限值之內(nèi)的同頻（TCH）小區(qū)與服務(wù)小區(qū)之間的干擾量化值，以評(píng)估頻率方案的可靠性。

上述內(nèi)容中的臨區(qū)屬性為：BCCHNO（廣播頻率）、小區(qū)色碼（BSIC），并不是小區(qū)的唯一身份碼CGI（識(shí)別碼），操作者需將上述屬性翻譯成小區(qū)識(shí)碼，如果翻譯結(jié)果準(zhǔn)確度不高，則頻率方案的可靠性就不強(qiáng)。

NCS數(shù)據(jù)的分析難度比掃頻數(shù)據(jù)分析難度要大得多，因掃頻只是一個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確地計(jì)算出掃頻位置點(diǎn)與目標(biāo)小區(qū)的距離。

但NCS數(shù)據(jù)中在服務(wù)小區(qū)任意可能的位置（如下圖的陰影區(qū)域）采集的數(shù)據(jù)，無法準(zhǔn)確地計(jì)算出這個(gè)距離。目前僅有辦法是計(jì)算附近具有相同屬性的小區(qū)，并選取最接近服務(wù)小區(qū)的臨區(qū)作為NCS數(shù)據(jù)中的目標(biāo)小區(qū)。

有效辦法：以服務(wù)小區(qū)所在位置作為參考位置。然后與目標(biāo)小區(qū)拉線

如下圖示：服務(wù)小區(qū)A的NCS數(shù)據(jù)中某一屬性的數(shù)據(jù)有兩個(gè)可能的小區(qū)B。

圖中Va與Vb是小區(qū)方位角與指向角之間的夾角（180度制），等效距離的計(jì)算公式如下：

CLab= Lab*[10（43-Pa）/35*（2+|cos（Va/2） |）*（30/Ga）6.9/15 +

10（43-Pb）/35*（2+|cos（Vb/2） |）*（30/Gb）6.9/15 ]

式中：

1）Lab：可能的鄰區(qū)與服務(wù)小區(qū)的距離（可采用兩小區(qū)的經(jīng)緯度計(jì)算）。

2）Va（或Vb）：可能的鄰區(qū)方位與拉線的夾角。

3）cos（V/2）：方位角補(bǔ)償值，例如：對(duì)天線對(duì)打時(shí)，cos（V/2）=0，等效距離縮短，對(duì)天線背對(duì)時(shí)，cos（V/2）=1，等效距離拉伸。

4）|cos（Vb/2） |：表示取絕對(duì)值。

5）（30/Ga）6.9/15：天線掛高的補(bǔ)償值，以30米為基準(zhǔn)值，超過30米時(shí)，等效距離縮短；小于30米時(shí)，等效距離拉伸。

6）10（43-Pb）/35：為主載波功率取值的補(bǔ)償值，以20W（43dBm）為基準(zhǔn)值，超過時(shí)，等效距離縮短，低于時(shí)等效距離拉伸。

7）選擇CLab最小的小區(qū)為NCS數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的鄰區(qū)

三、結(jié)論

本文的顯著特點(diǎn)是：除了考慮小區(qū)的地理位置外，同時(shí)考慮了天線覆蓋方向、天線掛高、廣播載波功率取值因素。比僅僅考慮地理位置的方法的可靠性要強(qiáng)得多。當(dāng)然，無線環(huán)境是十分復(fù)雜的，其阻擋模式是無法通過某一種模型便可描述的。

若期望達(dá)到百分百的精準(zhǔn)，還需要建立無線環(huán)境的三維模型，但可行性不強(qiáng)，軟件分析量龐大，效果也低。