作者：馬欣  中國電信北京研究院

    【摘要】TD-SCDMA網絡規劃和優化調整是網絡建設中最重要的兩個環節，文章主要從作者在上述兩方面的實踐經驗出發，探討了具有TD-SCDMA特色的特定覆蓋場景下為滿足相應網絡需求所采取的方法及重要參數的調整方式。

    【要害詞】非對稱導頻污染遠距離覆蓋

    1  前言

    TD-SCDMA技術繼續了3G網絡的重要特征，同時，其自身的特點也決定了其無線網絡建設首先需要經過一個較為復雜的網絡規劃過程。無線傳播特性、用戶分布、用戶行為、業務量和業務種類等因素都直接影響了3G無線規劃結果。因此，在獲取業務模型之后必須通過軟件仿真的方式去模擬、分析和調整無線網絡建設的規模以及網絡覆蓋和業務質量。然后再把最終規劃結果應用到實際網絡建設當中。

    而在實際的網絡優化及調整中，會碰到大量同規劃及性能仿真緊密銜接的問題。本文主要探討實際網絡建設中同覆蓋相關的幾個問題：包括主服務小區、導頻污染、非對稱業務邊界等TD-SCDMA調整的熱點問題。

    2  仿真分析流程

    由于系統仿真與很多實際的地形地貌參數、設備性能參數密切相關，因此系統仿真前必須做好相應的預備工作，系統仿真的工作流程如圖1所示：

    圖1  仿真分析基本流程

    前期的數據收集包括了站址數據、CW測試數據、DTM、天線數據等；參數預備包括了仿真軟件環境的建立、polygon區域的劃分、話務模型和業務量的確定等。由于市區建筑物密度大，基站數量大，規劃結果直接影響到網絡的投資，因此通常對城區必須做傳播模型校正，對于農村可根據實際網絡運行狀況，逐步完善覆蓋，可不做傳播模型校正。

    從上圖可以看出，在業務模型、用戶規模以及無線網絡初步部署后，部署結果如何，需要通過蒙特卡羅法進行仿真。根據仿真工作經驗，以下根據實際工作經驗，總結了無線系統仿真的結構分析如圖2所示：

    圖2  蒙特卡羅仿真結構分析圖

    基于蒙特卡羅算法，根據預先的話務輸入，移動終端被隨機的分布在由Polygon指定區域內。每個UE被指派了如下參數：

    u隨機的位置；

    u業務類型和移動性；

    u上下行速率；

    u業務狀態。

    3網絡性能分析

    在確立仿真流程和方案并選取對應參數之后，就可以通過蒙特卡羅算法進行仿真工作并獲取仿真結果。本節主要通過仿真或者實際網絡調整案例對某些重要問題提出調整策略及方法。

    為了方便地研究問題，如圖3所示，我們設置了一塊區域作為仿真分析之用，黑線環繞的大區域之內為有效分析區域。

    3.1主服務（BestServer）小區

    為了減少導頻信號的乒乓效應，對BestServer的要求一般有兩點：

    (1)在基站分布密度相似的條件下，各小區BestServer面積應該均勻；

    (2)應該保證每個區域都有主導頻，也就是不出現各小區BestServer圖形混雜的情

    對于第一種情況，可以對下傾角進行適當調整。對第二點情況，可適當調整方向角同時通過調整發射功率，保證在該區域產生一個主導頻，當然某些情況下也可以考慮增加新的基站。

    圖3為某仿真結果的BestServer圖，從圖中可以看出大部分區域符合基本要求。但是箭頭所指示區域不滿足要求2，該區域出現了一定程度的混雜。

    圖3  BestServer圖例

    圖4為一個無主服務小區實例。

    圖4  無主服務小區實例

    從圖4中可以看出在起伏地形條件下，四周基站信號被阻擋同時遠端基站信號又出現在視距范圍內。這樣山谷內會出現很多相似的導頻信號。

    3.2業務覆蓋率

    出現業務覆蓋概率比較低的因素主要有兩個：一是該區域業務量很大，導致基站容量受限，無法接入新的用戶；另外一種情況就是由于地物、地形等因素導致的導頻覆蓋不足了。

    對于第一種情況需要針對出現問題的區域在合適的位置考慮擴容方案。第二種情況則主要考慮調整站高和天線傾角，最后的選擇是增加基站。

    3.3導頻污染

    當某區域內某導頻的強度超過污染門限但是不處于該小區激活集內，則產生導頻污染。導頻污染的個數就等于超過污染門限的導頻個數減去小區激活集大小。很顯然，導頻污染會對移動臺的信號正常解調產生干擾。

    在分析導頻污染圖的時候應該注重以下兩點：

    其一：導頻污染圖上不應該出現成塊面積的污染現象，否則就要進行調整；

    其二：少量導頻污染現象出現在幾個相鄰小區重疊覆蓋到的區域，一般需要根據具體污染情況進行分析。圖5為兩種典型的污染情況：

    圖5  兩種典型導頻污染情況

    對于圖5中的情況（1），其他高于門限的導頻值遠低于主導頻，這屬于比較正常的現象，一般對于少量的導頻污染現象，可以放到優化階段去調整解決。對于圖5中情況（2），各導頻之間強度差別很小，屬于無主導頻的情況，需要對該區域進行調整。目標就是在該區域只出現一個主導頻，具體調整方法前面已經提過。

    對于成塊面積的污染現象，分析調整思路如下：

    其一：檢查天線下傾角是否設置合理，對密集區域可以考慮采用6度電調天線；

    其二：污染區域是否有天線直接指向，假如沒有則可調整四周某些基站天線方向角；

    其三：考慮pathloss是否與實際情況不符。包括：傳播模型校正參數、ClutterOffset設置是否合理。

    圖6為一個網絡調整案例：

    圖6  導頻污染調整效果示例

    對于圖6，從左圖可以看出，在測試點位置本小區和鄰小區的信號都非常強，RSCP均達到了-55dBm以上。這種區域很輕易出現由于乒乓切換、強干擾等原因導致的掉話。因此我們調整了鄰小區：壓低擾碼為65的小區的傾角，調整擾碼為87、93小區的方向角等。通過以上調整，我們可以看到右側圖已經出現了主導頻。除了2個較強鄰小區以外，其他小區已經降到-116dBm以下，基本滿足了覆蓋要求。

    3.4非對稱業務邊界

    TD-SCDMA系統中，信道資源就是一個4維的變量組合。按照一般對動態信道的劃分，可以分為以下幾種分配形式：時域動態信道分配、碼域動態信道分配、頻域動態信道分配和空域動態信道分配。

    上下行非對稱時隙分配，應該是屬于時域動態信道分配的一個分類，即根據業務的種類和話務量的多少對上下行時隙進行分配。

    如圖7是一種過渡帶小區分配方法：

    圖7  非對稱業務邊界示例

    采用過渡帶小區的方法，其區域定位與基站數量均為不確定因素，會以降低整網資源利用率為代價。還有一種方式為動態分配方法：

    該方法可以不禁止時隙3，而采用無線資源治理的方法，通過終端和網絡的實時測量，得到該時隙的干擾信息，從而由網絡來決定是否將用戶分配到該時隙。

    圖8是對動態信道分配的仿真分析結果，對不同M值（M=小區個數）下熱點小區和系統總資源利用率進行了比較：

[I]

    圖8  動態信道分配的仿真

    此算法的運算量為，，其中W為總的運算次數；N為系統中小區數目（通常有100

    仿真結果顯示在一些熱點地區針對上、下行時隙分配的結構進行調整明顯可以提高整個網絡的資源利用率。

    但是，該方法對DCA要求很高，需要針對業務流量、用戶分布、干擾情況等靈活調整時隙配置。因此，還需要一個發展完善過程。

    因此，網絡建設初期可以考慮采用過渡小區的方式，以便良好地控制干擾。在此基礎上根據系統運算量能力引入動態DCA方式。

    3.5遠距離覆蓋

    對于滿足空間條件好的區域的覆蓋，比如空曠區域、水域等地，該類區域必須考慮到較大的時延問題。而對于TD-SCDMA系統來說，由于采用了TDD方式，會由此產生覆蓋受限的問題。該問題從規劃仿真軟件較難得到體現，一般在網絡優化調整中的解決方式為犧牲時隙TS1，可以作為解決覆蓋問題的重要手段。考慮到該類區域一般用戶量小，不會對系統容量能力造成沖擊。

    由于TD-SCDMA技術對上行同步的要求，基站側信號的接收與發射必須同步，因此，終端的發射必須提前實施。假如終端接收到的下行信號有t的延遲，那么它發射的上行信號就要提前t，終端的接收與發射就有2t的延遲。如圖9所示，當2t小于等于GP（75ms）時，DwPTS與UPPTS之間不會產生干擾，因此小區無干擾的覆蓋半徑可達11.25km；

    圖9  終端接收與發射的2t延遲

    通過DCA來鎖住第一個上行時隙TS1，能夠接受的2t達到了(96+864)chips,這種情況下最大支持的小區半徑達到了112.5公里。

    4.結束語

    TD-SCDMA系統的優化和調整目前來看還是一個全新的課題。總的來看，它既繼續了3G網優調整的一些傳統課題，比如導頻污染調整，同時在不少方面表現了新的特點，比如非對稱業務邊界優化、遠距離覆蓋的調整優化問題。應該說以上討論，對于研究TD-SCDMA系統網絡在特定場景下的規劃及優化有一定的參考意義，但是很多論題仍有待隨著網絡發展進行深入探索。

    參考文獻

    【1】3gUserReference Guide V4.1. Air com international Ltd[Z].

    【2】3GPPTS23.107. Quality of Service Concept and Architecture[S].

    【3】3GPPTS23.110. UMTS access Stratum; Services and Functions[S].

    【4】3GPPTS25.213. SPReading and modulation (TDD) [S].

    【5】馬欣,李明春.3G無線系統仿真研究[J].中國無線通信, 2004. ★