TD-LTE與TD-SCDMA協同網絡優化策略

李 昶，張建斌，安 靜

（1.中國移動通信集團河北有限公司 石家莊 050035；2.石家莊職業技術學院 石家莊 050081）

1 引言

隨著移動互聯網應用的蓬勃發展，基于移動終端的數據業務近幾年呈爆發式增長。中國移動通信集團（以下簡稱中國移動）運營的TD-SCDMA網絡經過多年的建設和優化，逐漸承擔起數據業務分流的重任。而TD-LTE作為新興的4G技術，可以由TD-SCDMA直接升級，能夠為用戶提供更高的速率和更小的時延，滿足用戶對高速數據業務的要求。但是，在TD-LTE的規劃和建設過程中，面臨著網絡結構越來越復雜、無線資源也日趨緊張的問題。隨著人們環保意識的增強，用戶對基站輻射日益敏感，市區選址越來越困難，站址和天面資源亦趨緊張，在資源受限的場景下應用共天饋技術在一定程度上可以緩解這種矛盾。但是，不同于GSM系統的異頻組網和TD-SCDMA系統的主頻點異頻組網，TD-LTE系統是全同頻組網，同頻干擾問題較為嚴重。因此，在基于TD-SCDMA站址基礎上升級建設TD-LTE 時，如何在共站址、共 RRU（remote radio unit，遠端射頻模塊）和共天饋的情況下進行協同優化，是中國移動TD-LTE網絡優化需面對的重要問題[1,2]。

2 協同網絡優化方法

2.1 協同網絡優化概述

基于 TD-SCDMA 網絡 MR（measurement report，測量報告）數據多維度全方位自動化的TD-LTE優化方法，利用現有TD-SCDMA和TD-LTE網絡 （以下簡稱TD-S/L）MR、OMC-R（operation and maintenance center-radio，無 線操作維護中心）配置掃頻和路測等數據信息，從網絡結構、覆蓋、干擾等多維度評估出TD-LTE網絡問題。然后，針對這些問題運用規劃與優化工具，綜合考慮點、線、面全方位的網絡性能，輸出TD-LTE優化方案。協同網絡優化具有以下特點。

·多維度：指評估及優化網絡性能維度，考慮網絡結構、覆蓋、干擾以及規劃效果。

·全方位：指優化對象，包括點、線和面，即熱點、道路和居民區聯合優化。

·自動化：指運用工具，即基于TD-SCDMA網絡MR數據的TD-LTE網絡結構評估與優化工具、網絡仿真評估與優化工具、自動RF優化工具等規劃與優化工具。TD-LTE網絡優化方法流程如圖1所示。該流程主要分成兩個階段：第一個階段為網絡問題定位階段，即多維度綜合精確定位找出網絡問題；第二個階段為網絡問題解決階段，包含輸出網絡優化方案、方案實施以及方案實施效果評估等工作。

2.2 TD-S/L協同優化模型

基于TD-SCDMA、網絡MR數據的TD-LTE網絡結構評估主要輸出弱覆蓋指數、過覆蓋指數和重的覆蓋指數。在基于TD-SCDMA網絡MR數據做TD-LTE網絡結構評估分析時，需要先對TD-SCDMA與TD-LTE網絡頻段差異、方位角差異、下傾角差異、天線掛高差異等因素進行等效，接著基于TD-SCDMA網絡結構指數定義輸出TD-LTE網絡結構指數[3～5]。

RF參數預優化采用實測數據（路測）和預測數據（基于傳播模型）相結合的方式，平衡 RSRP（reference signal receiving power，參考信號接收功率）、RS CINR （carrier to interference plus noise ratio，載波干擾噪聲比）等指標，以權限設置優先級自動生成全局最優的射頻優化方案。對于共站共天饋參數的小區，在提升TD-LTE網絡指標的同時，需確保TD-SCDMA網絡性能穩定。通過對天饋方位角和下傾角進行調整，迭代運算輸出達到網絡需求指標的調整方案。利用TD-S/LTE協同優化軟件，導入路測數據、掃頻數據、工程參數、MR數據等對TD-LTE網絡進行評估與方案的輸出，協同優化流程如圖2所示。

圖1 TD-LTE網絡優化方法流程

2.3 基于遺傳算法的TD-S/L協同優化

利用遺傳算法進行關鍵優化函數的設計，并通過仿真對遺傳算法的適應度參數進行調整。通過對無線資源進行優化，解決了用戶的覆蓋和容量問題。搭建了遺傳算法模塊，研究了傳播環境中不同制式頻段的路損模型，進而完成了SINR和吞吐量的計算，在遺傳算法模塊中進行了遺傳算法的編碼、交叉、選擇和變異4個主要過程函數的設計，并進行了參數設定，通過遺傳算法對LTE網絡中的問題進行了優化。

對天線陣列不同方向的放大幅度進行編碼，選用二進制編碼進行分布式計算。考慮到同一塊區域可能由不同的小區進行覆蓋，不同制式的小區的傳播環境和路徑損耗不同，對目標優化小區進行編碼可得：

其中，Hi代表第i個小區的傳播損耗矩陣。

通過交叉、截斷、選擇和變異，可得出協同優化關鍵算法矩陣。

2.4 規劃優化工具

執行TD-LTE與TD-SCDMA協同網絡優化，需要使用網絡結構評估、網絡規劃仿真以及自動選址與RF參數預優化工具。需要采集的數據信息包括：工參信息、OMC配置、MR數據、掃頻和路測數據、天線信息、5 m精度的三維地圖等。

3 協同網絡優化實施方案

本次優化區域為某城市高新區TD-LTE網絡，分布宏基站48個、宏基站小區143個。優化區域內分布TD-SCDMA宏基站64個、宏基站小區192個。TD-LTE與TD-SCDMA全部共天饋，共天饋率為100%，優化區域TD-LTE和TD-SCDMA站點分布情況見表1。優化區域內LTE一期共規劃站點64個、規劃面積為12.9 km2、平均站間距為482.26 m。目前已開通LTE站點48個，部分站點未能形成連續覆蓋。

3.1 網絡結構評估

相比TD-SCDMA網絡，網絡結構對LTE網絡質量的影響更大，如果TD-LTE僅在問題TD-SCDMA站點基礎上進行簡單升級，必將繼承其原有的結構和質量問題。由于優化區域內網絡結構問題小區較多，TD-LTE小區全部為F頻段直接升級站點，現網共天饋小區比例較高，導致雙網協同優化難度較大，網絡形勢比較嚴峻。如何在保障TD-SCDMA網絡質量的前提下，改善TD-LTE網絡結構，提升TD-LTE網絡覆蓋和質量是協同網絡優化的目的。優化區域現網已開通TD-LTE站點的網絡結構評估見表2。

圖2 協同優化流程

表1 優化區域TD-LTE和TD-SCDMA站點分布情況

表2 TD-LTE站點網絡結構評估

由表2可知，優化區域內TD-LTE一期站點網絡結構問題小區為36個，占總小區數25.17%。網絡結構問題小區中超遠站點占比最高，為12.59%，主要由于TD-LTE一期站點規模相對較小且開通率低，需要在二期TD-LTE網絡建設中進行補點，以形成連續覆蓋；超過理想站高1.5倍和小于理想下傾角3°問題小區的占比分別為8.39%和4.90%；超高站點小區為6個，占比4.20%。網絡結構問題會導致覆蓋不合理，從而導致SINR低（造成網內干擾）、小區吞吐量低、用戶感知差等問題。

3.2 鄰區核查與優化

在TD-LTE、TD-SCDMA和GSM三網共存的場景下，考慮到3張網絡的功能與定位，網絡之間互操作性能的關鍵在于系統間鄰區的配置。在TD-LTE網絡中存在兩種系統間鄰區：服務于C/S業務的2G鄰區和服務于連續覆蓋和PS業務的TD-SCDMA鄰區。由于基于PS重定向的CSFB和系統間切換均采用盲切的方式，致使TD-LTE網絡對所配置的系統間鄰區要求更高。因此，在2G/3G/4G共存的時代，更需要對系統間鄰區做更精確的配置，包括鄰區數量、鄰區列表和鄰區的優先級。

通過對鄰區的核查，可以對鄰區數目以及距離進行統計，從而找出超遠鄰區數，進而對小區進行進一步的核查。從數據中可以看到，TD-LTE的鄰區中以下兩個小區超遠鄰區數比較多，超遠鄰區數統計見表3。

TD-SCDMA的鄰區中以下6個小區超遠鄰區較多，超遠鄰區數統計見表4。

將三網工參數據、GSM網絡配置、TD-SCDMA網絡配置、掃頻數據和GSM相關KPI數據導入三網鄰區優化軟件中，根據相關算法輸出鄰區優化報告，刪除和修改相應鄰區。

3.3 PCI調整

在TD-LTE系統中，PCI的規劃尤為重要，PCI的規劃好壞決定了網絡的干擾和質量水平。在優化過程中要及時發現、修正PCI規劃不合理的扇區，以降低PCI沖突帶來的干擾。PCI干擾類型主要有以下幾種。

·PCI mod 3：LTE網絡中 PCI=3×group ID (S-SS)+sector ID(P-SS)，如果PCI mod 3值相同的話，會造成P-SS干擾。

·PCI mod 6：在時域位置固定的情況下，下行參考信號在頻域有6個freq shift。在單天線模式下，如果PCI mod 6值相同，會造成下行RS的相互干擾。

·PCI mod 30： 在 PUSCH （physical uplink shared channel，物理上行共享信道）中攜帶了DM-RS和SRS信息，這兩個參考信號對信道估計和解調非常重要，它們由30組基本的ZC序列構成，即有30組不同的序列組合，所以如果PCI mod 30值相同，會造成上行DM RS和SRS的相互干擾。

試點區域內TD-LTE小區PCI mod 3分布如圖3所示。試點區域內PCI規劃存在多處不合理，如部分區域（圓圈區域）存在PCI干擾，需要結合路測掃頻數據對存在PCI網內干擾的區域進行重新規劃調整。常見的處理方法有以下幾種。

表3 超遠鄰區數統計（TD-LTE）

表4 超遠鄰區數統計（TD-SCDMA）

圖3 試點區域內TD-LTE小區PCI mod 3分布

·調整小區PCI：這是最根本的方法，可徹底地解決某一區域的mod 3干擾，但由于mod 3僅有3種可能供選擇，因此變更PCI往往解決了一個地方的mod 3干擾，但會使另一個地方出現mod 3干擾，因此這種方法雖好，卻只有在極少數情況下能用上。

·調整天饋：一方面可以調整方向角使干擾小區的覆蓋范圍發生變化，另一方面可以調整下傾角以縮小兩個小區的重疊覆蓋區域，但由于目前TD-SCDMA/TD-LTE（下面簡稱TD-S/L）共天饋，因此調整天饋需考慮對TD-SCDMA的影響。

·降低干擾小區發射功率：這相當于降低了干擾信號電平，使SINR得到提升，進而優化了用戶速率，這種方法在現網優化中最為常用，但會影響小區的覆蓋能力。

3.4 RS功率核查

在TD-LTE弱覆蓋優化中，對于一些無法通過天饋調整優化的弱覆蓋路段，可嘗試使用RS power boosting（功率增強）功能來增強小區的覆蓋范圍。為避免大規模同頻組網時的網內干擾，下行RS初始狀態下不建議大范圍開啟RS功率增強功能，使得所有RE的功率都相同，RS功率增強示例如圖4所示。在實際網絡優化中，RS功率增強功能建議僅用于個別無法通過天饋調整優化的弱覆蓋場景。經統計，優化區域內RS功率為6 dBm的小區有5個，其余小區功率均為9 dBm，大部分RS功率設置合理。

3.5 共天饋優化方案

根據以上協同優化原則，制定共天饋協同優化方案，并進行仿真分析。仿真傳播模型以SPM為基礎，使用掃頻測試數據進行校正。將TD-S/L路測數據導入ACP軟件中，通過工程參數、MR數據以及共天饋算法等信息，運用LTE網絡規劃工具和自動扇區優化工具ACP，輸出網絡優化方案和網絡規劃建議。

從優化區域RSRP預測統計匯總結果來看，優化后的網絡性能相對優化前有提升，RSRP≥-110 dBm的比例由優化前的87.23%提升至優化后的97.52%，提升了10.29%。優化前后仿真結果RSRP覆蓋對比如圖5所示。

從優化區域SINR預測統計匯總結果來看，優化后網絡性能相對優化前有較為明顯的提升，SINR≥-3 dB的比例由優化前的92.46%提升至優化后的95.42%，提升了2.96%。優化前后仿真結果SINR覆蓋對比如圖6所示。

3.6 共天饋優化結果

在3G和4G同廠商的區域，TD-LTE可以從TD-SCDMA直接升級為雙模網絡，這種雙模網絡給無線網絡優化帶來了全新的挑戰，如何在優化中兼顧兩張網絡的最佳性能、協同考慮優化方法和手段是雙模網絡優化的重要內容。根據優化方案和現場實際情況對其中部分站點以及小區進行天饋調整，優化前后工參調整情況見表5。

優化區域調整前后路測對比見表6。從天饋調整前后路測統計指標對比結果來看，LTE覆蓋率由優化前的86.28%提升至優化后的93.86%，提升了7.58%；從SINR指標對比結果來看，SINR≥-3 dB的比例由優化前的91.21%提升至優化后的96.83%，提升了5.62%。

圖4 RS功率增強示例

圖5 優化前后仿真結果RSRP覆蓋對比

圖6 優化前后仿真結果SINR覆蓋對比

表5 優化前后工參調整情況

表6 優化前后各項路測指標對比

圖7 優化前后測試速率對比

優化前后測試速率對比如圖7所示。從下載速率來看，應用層下載速率大于10 Mbit/s占比由69.72%提升至77.12%，提升了7.40%；應用層平均下載速率由23.73 Mbit/s提升至29.25 Mbit/s，優化后網絡性能相對優化前有大幅度的提升，且TD-SCDMA網絡性能在正常范圍內波動，達到了優化的預期目標，驗證了共天饋優化理論。但部分路段和區域仍存在不同程度的弱覆蓋情況，需后期通過增加基站的方式來解決。

4 TD-S/L協同優化調整策略

通過對TD-S/L協同優化理論進行分析和現網試點，提出以下調整策略。

（1）覆蓋為主、兼顧容量

TD-S/L協同網絡規劃應以覆蓋為主、兼顧容量需求為主要目標，通過統一規劃、分階段建設實施的原則，打造精品網絡。規劃初期，利用TD-SCDMA升級迅速形成一張具備中淺度覆蓋能力F頻段的TD-LTE雙模網絡，并加快基站開通率，提升覆蓋能力；規劃中期，利用D頻段對網絡覆蓋空洞進行補盲，以減少F頻段站點過密帶來的小區干擾；規劃遠期，在熱點區域采用雙層網或載波聚合，提高用戶下載速率。

（2）根據測試和MR數據查找問題點

問題點主要分為以下幾種類型：RSRP覆蓋差，SINR差，通常由建筑物遮擋導致或者距離最近基站較遠、信號覆蓋不到所致；RSRP覆蓋差，SINR好，距離基站較遠且該區域覆蓋小區比較少；RSRP覆蓋好，SINR差，站間距較密區域覆蓋信號比較好，但是基站之間干擾較大，或者兩小區之間存在對打情況。

（3）確定造成問題點的小區及其內在聯系

分析問題路段，確定該路段主要由哪些小區信號覆蓋。通過主控小區連線，將問題路段分成不同的小段，每個小區都有唯一的主控小區。通過點分析功能，確定哪些小區在該問題路段作為干擾存在，哪些小區作為主覆蓋存在。

（4）調整問題路段，同時用預測進行評估

若路段存在弱覆蓋現象，優先調整離該弱覆蓋區域近且無遮擋的小區，其次調整在該路段主控柵格塊較多的小區，再調整主控柵格塊較少的小區；若路段覆蓋比較好SINR比較差，優先調整主控柵格塊比較少的小區（該小區在問題路段上主要作為干擾存在），其次調整對打且信號都比較強的小區。

（5）天饋調整應注意點

機械下傾角調整范圍盡量在-5°～+5°（相對值），上抬傾角的時候盡量不要調整到0°，否則可能會導致抱桿調整受限，且容易造成弱覆蓋，下壓過程中注意是否會對測試路段造成建筑物遮擋情況。基站覆蓋如圖8所示，傾角1的時候在道路上不會造成遮擋，但是調整為傾角2的時候會造成建筑物遮擋。

圖8 基站覆蓋示意

方位角調整范圍一般在-30°～+30°，若調整范圍小于5°則盡量不要調，否則效果不會太好，且實施不一定準確；TD-LTE基準功率應設定為9.2 dBm，若對現網提升不是很明顯則盡量不對功率進行調整，以避免資源浪費。

共天饋調整步驟為：先調整TD小區，看TD小區下傾角和方位角的提升范圍，并用路測、掃頻或者MR數據進行評估；再將TD優化的結果放到LTE小區中嘗試，如TD小區方位角允許變動的范圍為（90°，100°，110°），且這 3 個角度對TD的覆蓋都有提升，那么共天饋的LTE小區嘗試這3個角度，看是否有提升。

對于共天饋系統優化天饋調整效果不理想的一些優化思路：對于一些特殊區域，調整共模天線有時會對TD-SCD M A產生非常大的影響，主要體現在路測與后臺KPI指標和用戶感知方面。所以，在實施優化軟件輸出方案后，可以根據實測結果對問題路段實行參數優化，例如在車輛拐彎處的掉話問題，就可以通過調整類似的CIO來緩解問題，對于SINR較差的區域，在不能通過調整天線避免問題的情況下，可以嘗試采用PCI優化的方法。

5 結束語

本文針對在TD-SCDMA站址基礎上升級建設TD-LTE時遇到的共天饋協同優化問題，提出了一種協同網絡優化方法，利用工參信息、MR數據、掃頻和路測等數據，從網絡結構、覆蓋、干擾等多維度評估了TD-S/L的網絡問題，優先通過增加基站和優化調整的手段形成連續覆蓋；然后，針對優化問題，運用遺傳算法綜合考慮了點、線、面全方位的網絡性能，輸出了協同優化方案，并在現網進行了驗證；最后，通過對實施效果進行評估，總結了TD-S/L協同優化調整策略，該策略對全省集中網絡優化具有重要指導意義。

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