TD—SCDMA网络中越区覆盖的分析及解决方案的研究

TD—SCDMA网络中越区覆盖的分析及解决方案的研究
作者：罗春燕庞展黄帮明
来源：《移动通信》2013年第14期
【摘要】
针对TD-SCDMA网络中普遍存在的越区覆盖问题，从影响越区覆盖因素的角度出发，提出越区覆盖的分析思路和方法，并给出无线基站覆盖控制的策略。

在对越区覆盖判定准则分析的基础上，研究出一套行之有效的城区越区覆盖解决体系，以指导今后的无线网络规划、选址、设计及网络优化等工作。

【关键词】
TD-SCDMA 越区覆盖解决方案网络优化
1 引言
在移动网络建网初期，运营商只考虑到网络覆盖的广度和深度。

然而随着用户数和移动业务量的不断增长，网络规模的不断扩大，网络内外出现的问题日益突出[1]。

为了平衡此类问题，要从网络结构的角度来加以解决。

越区覆盖正是网络结构不合理的一种体现，其往往会导致用户感知的网络服务质量下降等问题，成为制约现有网络发展的突出问题。

目前的解决方法大多采用优化的方案，为了使越区覆盖的问题得以全面解决，应该从多方面进行控制。

本文将在网络建设前期规划阶段采用一定的方式进行规避。

2 越区覆盖对网络的影响
越区覆盖即一个小区的信号越过该小区覆盖到另一个小区，成为其主要信号。

越区覆盖会带来很多负面影响，如吸收额外的话务，会造成越区的小区信道拥塞，导致掉话率较高、切换成功率较低等情况；使某些区域为多个小区服务，造成小区重选和切换较频繁；产生同频/同码组、邻频干扰，将会增大网络的干扰水平。

3 越区覆盖问题分析
3.1 越区覆盖产生的原因
越区覆盖产生的主要原因是网络结构不合理、规划优化不到位。

网络结构包括基站的天线挂高、方向角、下倾角、发射功率等参数。

如果在规划过程中对某些基站周围的地形地物缺乏
了解而去设计，会产生越区覆盖问题[2]。

再则由于无线环境的复杂性，如地形地貌、建筑物分布、街道分布、水域等各方面的影响，使得无线信号难以控制，无法达到预期状况。

3.2 越区覆盖分析流程
现网越区覆盖分析应遵循以下原则：
（1）先数据统计分析（MR、话统、用户投诉等），后现场测试验证，定位越区覆盖小区及区域范围，降低工作量和成本。

（2）充分开展整治前功能评估，确认问题小区当前在网内承担的容量、覆盖功能，预测优化手段和目标。

（3）提前进行整治优先级评估，依据其站点特性及对周边网络的影响程度，筛选整治的优先级。

（4）应遵循“采集→分析→测试→消除”GATE的流程循序渐进地实现越区覆盖问题的优化。

GATE分析流程如图1所示：
3.3 越区覆盖判定标准
在MR测量数据中，TA（Timing Advance，时间提前量）反映的是基站覆盖距离，由于传输损耗其并不能真实反映UE（User Experience，用户体验）和基站间的地理距离，需要结合信号电平强度等指标来分析，确定是否存在越区覆盖[3]。

越区覆盖小区的TA有两个明显特征：一是TA值较大；二是离散分布。

对于TD-SCDMA网络，每TA表征的空间距离约
14.65m，每Chip表征的空间距离约117.2m。

TA与空间距离L的折算关系为：L=（TA值+1）*14.65m。

从覆盖能力上讲，TD-SCDMA基站覆盖半径约是GSM900基站的50%～70%。

在实际建网中，市区范围的TD-SCDMA站点密度已基本与GSM基站相当。

TA与RxLev_DL或PCCPCH RSCP关联进行越区覆盖分析时，可使用采样比例或均值两种判定方法，其判定门限建议值如表1所示[4]：
4 越区覆盖规避与解决方案
4.1 常见的解决措施
下面将给出几种常见的越区覆盖解决措施，在实际操作中有可能一种或多种联合才能够消除越区覆盖[5]。

（1）调整天线下倾角
通常最主要的调整对象是下倾角。

增大天线下倾角，可以控制信号覆盖范围，从而抑制过覆盖，是一种较有效的方式。

（2）优化基站发射功率
对于天馈等在实际情况限制下已经调整到极限仍存在越区的，可以减小基站发射功率，从而降低越区信号强度。

在降低越区信号时，需要注意测试越区覆盖小区与其它小区切换带和覆盖的变化情况，避免影响周边区域的切换和覆盖性能。

（3）完善邻区列表
在实际网络优化过程中，由于各种各样的原因无法有效改善覆盖时，可适当选择增删邻小区关系来保证业务的连续性。

（4）替换合适的天线
随着天线器件的老化，其性能也会下降，旁瓣抑制效果有可能恶化，尤其是上旁瓣和后瓣，都有可能产生意想不到的越区覆盖现象。

（5）降低天线高度
天线绝对高度或与周边站点的相对高度过大，都容易引起越区覆盖。

天线调整至天线支撑杆、楼顶框架或铁塔上更低的安装位置，或者选择稍低的天面、楼层安装天线，都可以在一定程度上降低天线挂高。

4.2 规划选址阶段的规避方法
无线网络规划是无线网络建设的基础，规划方案准确与否直接影响了无线网络建成后的质量和后期网络优化的工作量。

软件仿真是验证和修正规划的重要环节，通过规划后数据仿真来修正规划的相关内容。

覆盖预测在仿真中是至关重要的一环，将决定整个仿真的精度和规划的准确度。

在网络规划中引入射线跟踪模型，结合高精度三维地图，对规划结果进行仿真校验，预测可能存在的越区覆盖站点并加以调整和规避。

规划新增站点的初步意向设置重点应从站点布局（基站布局偏差系数尽量小）和天线高度（一般不宜超过平均挂高15m）入手，从源头上规避越区覆盖现象的出现。

下面以某区域为例，简单展示无线仿真在规划过程中对越区覆盖的分析和处理。

根据现网数据分析，该区域（见图2）存在一定程度上的网络干扰和越区覆盖，并在DT 路测中得到验证。

假设需要在无线网络规划中解决该区域存在的问题，即规划目标得以确定。

导入该区域内现网基站参数，利用仿真软件进行覆盖规划。

首先，可以获得该区域当前的覆盖效果示意图（见图3）。

经分析发现，该处附近交叉覆盖明显，且位于周边多个基站的中心，受地物环境和基站设置的影响，缺乏主导的覆盖站点。

其次，考虑在交叉覆盖区域中心位置附近规划新增站点（见图4），此时需要注意控制规划站点的覆盖范围和信号强度分析。

单站覆盖效果粗略仿真且较合理时，进行联合仿真校验，对规划后的覆盖效果进行预测，不断调整修正规划站点与现网站点的工参，直至得到较为满意的仿真结果（见图5），即可以导出规划站点的参数设置以及周边站点的优化调整建议。

选址阶段需要对前期规划结果进行修正和补充。

站址应尽量选择在规则网孔中的理想位置，其偏差不应大于周边基站平均半径的四分之一。

在不影响基站布局的情况下，尽量选择现有设施，并给出主备选站址建议。

综合考虑天线安装条件（如楼顶天面、建筑物外墙或窗户、铁塔等）、地理及建筑物分布情况，提出天线挂高、方位角、下倾角等初步设想。

站址选择应尽量避免街道效应、水面及建筑物外墙的反射。

同时，可巧妙利用建筑物或山体等空间上的阻挡，降低基站越区覆盖的可能性。

4.3 设计实施阶段的规避方法
无线设计是前期规划、选址工作的延续，并加以深化和落实。

在站址已确定的情况下，合理设置基站配置、天线架设方式、高度、方位角、下倾角、发射功率以及正确的天线选型和邻区列表，是设计阶段重点考虑的问题，也是该阶段规避越区覆盖的有效手段。

参照仿真结果，与现场测试进行比对，并结合网络优化部门的意见与建议，最终制定基站的详细设计方案。

为更好地控制越区覆盖，城市范围优选垂直波束宽度小、前后比大的天线。

4.4 运营维护阶段的处理流程
在运营维护阶段，加强对在网运行的室外高站小区性能监控与数据分析、核查，参照GATE分析流程，遵循“评估→分离→弱化→消除”的循序渐进优化过程，通过逐渐弱化高层站在网内的功能，最终消除室外高站。

（1）评估
本阶段主要为实现整治及优化对象的筛选，并对优化工作量和达成目标进行预测。

1）收集现网所有小区的基础数据，筛选室外高站小区（市区范围基站天线高度超出周边基站平均高度15m以上或天线挂高超过50m的基站），确定优化的对象。

2）依据越区覆盖系数、质量、上行干扰及其他KPI指标的联合评估，结合扫频分析和动态覆盖评估分析结果，选择主要问题站点进行处理。

3）根据覆盖场景，对室外高站的整治优先级进行排序：
降低有特殊场景覆盖的高站小区的整治优先级；
升高有严重过覆盖的高站小区的整治优先级；
对网络性能（干扰带、话务负荷等）存在问题的站点优先整治。

（2）分离
本阶段主要为实现将室外高站承担的过多功能进行分离，通过室分改造、街道站建设、天线优化等方法，将特殊场景的覆盖和容量剥离出来。

1）针对室外高站整治优化后可能出现的涉及投诉和道路的小范围覆盖盲区，通过调整周边中层站的天线方向，分担该小范围盲区的覆盖。

2）针对室外高站整治优化后可能出现的大范围覆盖空洞，需及时规划新小区或新站进行覆盖空洞填补。

3）针对以上措施无法解决的投诉覆盖死角，通过新建光纤直放站、GRRU（GSM Digital Remote RF Units，数字光纤射频拉远）等方式进行增补覆盖。

4）针对室外高站整治优化后可能出现的具有高容量需求的覆盖盲区，通过新建底层街道站、室内分布独立信源等方式进行容量吸收解决。

5）针对室外高站覆盖的高层楼宇室内区域，为避免整治后出现无覆盖问题，需及时开展室内分布方案或全楼覆盖改造进行增补；若因其他原因无法开展室内分布改造，应暂时保留该高站并更换高增益窄波束天线进行专向覆盖的解决方案。

（3）弱化
本阶段主要为实现室外高站的干扰影响弱化，使在最终达成消除室外高站前的较长工程时期内，减少室外高站的存在对周边产生的频率约束限制和网络结构破坏所造成的干扰影响。

1）通过将室外高站的逻辑层值调至最高层，控制层门限参数降低接入优先级，将重叠覆盖区域的话务转移至周边小区，仅保留其覆盖功能，并结合基站地理分布，判断该站是否广域覆盖站。

2）若该室外高站不是广域覆盖站，则根据周边小区的话务分担和拥塞情况，采用周边站点调整、新增站点、使用RRU或光纤直放站等方式，进行容量、覆盖的合理分担。

3）若该室外高站是广域覆盖站，则分析周边环境、楼层结构和选址难度等因素，评估是否具备降低该站高度的可行性，并配合周边小区天线的调整达到原来广域覆盖的目的。

4）若暂时无法实现室外高站降高，则一方面通过共址1 800M小区建设、底层街道站建设、硬件及参数调整等方式，开展周边区域的容量均衡；另一方面通过天线下倾角调整、天线类型置换等方式开展高站过覆盖整治，同步弱化该室外高站的容量和覆盖功能。

5）对弱化容量功能后的高层站及时进行无线利用率评估，拆除冗余载频配置，减少室外高站对周边小区的频率限制水平。

（4）消除
本阶段主要通过工程改造，彻底消除室外高站对周边网络结构的破坏以及对周边频率约束的限制影响。

1）对完成容量分担后的无广域覆盖的室外高站进行拆除。

2）对可以实现天线降高的广域覆盖室外高站，降低该站的天线高度。

3）对无法降高的广域覆盖的室外高站，通过容量和覆盖功能弱化，同步开展搬迁谈判，最终实现该室外高站搬迁降高。

4）对拆除后的现有高站机房作为工程资源进行利用，通过改造转变为街道站或底层站的集中拉远机房，降低选址难度，推进工程进度。

5）对具备重要战略地位的高站，通过天馈及电力系统改造，将其转型为容灾备用基站，一旦网络出现重大故障时，即可迅速启用以实现对故障区域的应急容灾覆盖。

5 结束语
越区覆盖往往会导致用户感知的网络服务质量下降等问题，成为制约现有网络发展的突出问题。

本文基于MR数据的统计分析与现场测试来研究诊断越区覆盖问题的有效手段，提出GATE分析流程，指出越区覆盖问题分析的思路和侧重点。

同时，建立两种越区覆盖判定方法，给出判定门限建议值，并总结出越区覆盖的主要解决措施，以及在规划选址、设计实施、维护优化等各阶段的具体操作方法和处理流程。

参考文献：
[1] 吴猛. GSM网络覆盖分析系统的研究与实现[D]. 北京：北京邮电大学， 2011.
[2] 张霞，张祎挺，留黎钦. CDMA网络越区覆盖问题的研究[J]. 莆田学院学报， 2010（5）： 70-74.
[3] 黄涛，徐利，周晨，等. 一种新的基于MR的移动网络越区覆盖判别算法[J]. 电讯技术， 2012（11）： 1736-1740.
[4] 邹北骥，肖伟雄. 一种基于时间提前量TA的GSM网络覆盖优化方法[J]. 计算机工程与科学， 2011（1）： 7-11.
[5] 陈理光. 基站越区覆盖的控制[J]. 广西通信技术， 2008（1）： 15-21.。