多模掃頻儀在LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化中的運(yùn)用

隨著國(guó)內(nèi)4G牌照發(fā)放，全國(guó)各省份都在緊鑼密鼓地開展TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃到優(yōu)化，越來越受運(yùn)營(yíng)商的重視，都已成為如今工作的關(guān)注重點(diǎn)。 由于TD-LTE網(wǎng)絡(luò)制式的自身特點(diǎn)，以及同頻組網(wǎng)的特殊性，使得TD-LTE網(wǎng)絡(luò)對(duì)于覆蓋和干擾的控制有著很高的要求。同時(shí)，在步入4G商用的時(shí)代，絕大多數(shù)用戶仍然使用著2G和3G網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于TD-SCDMA和GSM的網(wǎng)絡(luò)的日常優(yōu)化也是絲毫不能松懈的。

傳統(tǒng)的測(cè)試終端，除了受限于自身的硬件靈敏度等因素，還受到其他諸多因素制約。包括LTE終端多以測(cè)試數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率為主，其同頻小區(qū)的解析能力有限，而TD/GSM的手機(jī)或者數(shù)據(jù)終端，則又受限于網(wǎng)絡(luò)的鄰區(qū)或參數(shù)規(guī)劃，都不能客觀地反映真實(shí)的無線覆蓋情況。并且，一般的測(cè)試終端都無法對(duì)多種網(wǎng)絡(luò)制式同時(shí)進(jìn)行測(cè)試分析，而是各種網(wǎng)絡(luò)制式擁有各自的測(cè)試終端，需要進(jìn)行多次的測(cè)試才能獲得每一種網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)于多網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化則更顯得無能為力了。

掃頻儀作為一款網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化測(cè)試常用儀表，其多頻段、多制式的靈活使用方式，豐富、完整的數(shù)據(jù)內(nèi)容，為初期網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和深度優(yōu)化階段提供了實(shí)際有效的數(shù)據(jù)依據(jù)。本文將通過TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的各階段對(duì)于掃頻儀的功能應(yīng)用來做介紹，希望對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、優(yōu)化的工作人員有所幫助。

2、認(rèn)識(shí)多模掃頻儀

多模掃頻接收機(jī)是一種多功能掃頻儀，能同時(shí)掃頻接收2G/3G/4G等多種網(wǎng)絡(luò)制式信號(hào)（本文以中國(guó)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)的GSM、TD-SCDMA、TD-LTE信號(hào)為主要對(duì)象），掃頻輸出結(jié)果內(nèi)容豐富，包括空中接口的主要參數(shù)、頻譜分析及地理化參數(shù)等，廣泛的用于網(wǎng)絡(luò)勘察、規(guī)劃、建設(shè)、優(yōu)化等使用場(chǎng)合。鑒于目前網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜環(huán)境和多樣的網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)工作需求，現(xiàn)有的掃頻儀系列一般能夠提供三種測(cè)試模式：頻譜測(cè)試模式、CW測(cè)試模式、Top N測(cè)試模式。每種模式針對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、優(yōu)化工作中的不同需要，可以提供相應(yīng)的測(cè)試數(shù)據(jù)和分析手段。

下面，按照TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的順序，逐一介紹掃頻儀在各個(gè)階段的應(yīng)用。

3、TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中的掃頻儀應(yīng)用

3.1前期規(guī)劃

清頻測(cè)試

建網(wǎng)初期，使用掃頻儀器對(duì)新設(shè)頻段進(jìn)行的全頻段摸底測(cè)試，統(tǒng)稱清頻測(cè)試。在LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，也有將一些低頻譜效率系統(tǒng)進(jìn)行清頻轉(zhuǎn)作LTE。目前LTE信號(hào)帶寬可達(dá)到20M，散落在其帶寬內(nèi)的干擾信號(hào)會(huì)淹沒在其信號(hào)內(nèi)，對(duì)LTE數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的影響是巨大的，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完成后，想從寬帶的LTE信號(hào)中，分離這些干擾信號(hào)是很困難的。清頻測(cè)試可以在預(yù)設(shè)頻段使用前，對(duì)干擾基站信號(hào)的無線干擾源進(jìn)行定位，找出干擾的方向、大小、頻段。所以清頻測(cè)試對(duì)LTE預(yù)設(shè)頻段內(nèi)干擾程度進(jìn)行的評(píng)估，可以凈化頻段，降低底噪，減輕后續(xù)網(wǎng)優(yōu)工作的難度[1]。在前期規(guī)劃的清頻階段，可使用掃頻儀的頻譜測(cè)試模式進(jìn)行清頻測(cè)試。

頻譜測(cè)試模式：通過頻段和RBW的設(shè)定展示信號(hào)電壓幅度隨頻率變化的規(guī)律。它能夠在掃描范圍內(nèi)測(cè)量和顯示各個(gè)頻率上得信號(hào)特征，使測(cè)試人員能夠方便的“看到”電信號(hào)，主要用于新設(shè)頻段的底噪測(cè)試、干擾的評(píng)估、頻率使用情況的評(píng)估等，典型應(yīng)用如TD-LTE網(wǎng)絡(luò)D/E/F頻段的清頻測(cè)試。如下圖所示：

目前，中移集團(tuán)已在全國(guó)范圍內(nèi)推廣了針對(duì)TD-LTE使用頻段的清頻測(cè)試。在許多地市發(fā)現(xiàn)了TD-LTE頻段上存在的外部干擾，如F頻段的小靈通信號(hào)、900M二次諧波、1800M泄露干擾，2500-2690MHz頻段的廣電信號(hào)、定位系統(tǒng)干擾等。

以下是在某市開展的清頻測(cè)試中發(fā)現(xiàn)廣電信號(hào)干擾的真實(shí)案例。測(cè)試過程中在高架和部分路面有時(shí)會(huì)出現(xiàn)多個(gè)有規(guī)則的波形，波形帶寬約為8M，分布在2567-2575 MHz和2583-2591 MHz之間，分布很有規(guī)律，且在一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)。如下圖所示：

經(jīng)和主設(shè)備廠商工程師驗(yàn)證，該信號(hào)應(yīng)為廣電信號(hào)，且前期已經(jīng)基本驗(yàn)證了信號(hào)來源，掃頻儀的測(cè)試數(shù)據(jù)再次驗(yàn)證了廣電信號(hào)對(duì)TD-LTE D頻段影響的真實(shí)性。

傳播模型校正

經(jīng)典的傳播模型具有良好的普遍適用性，但是對(duì)于具體傳播環(huán)境下路徑損耗的預(yù)測(cè)不夠準(zhǔn)確，而我國(guó)的傳播環(huán)境具有自身的特點(diǎn)，與國(guó)外的環(huán)境有較大的差別。對(duì)經(jīng)典傳播模型進(jìn)行校正，可以充分利用經(jīng)典傳播模型對(duì)損耗趨勢(shì)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，克服其在具體環(huán)境下不夠準(zhǔn)確的不足。

常用的方法是通過車載測(cè)試，得到本地的路徑損耗測(cè)試數(shù)據(jù)，然后通過擬和的方法，用這些數(shù)據(jù)對(duì)原始傳播模型公式的各個(gè)系數(shù)項(xiàng)和地物因子進(jìn)行校正，使得校正后公式的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)誤差最小。這樣，經(jīng)過校正以后的傳播模型路徑損耗預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性將大大提高，能較好地反映本地?zé)o線傳播環(huán)境的特點(diǎn)[2]。而測(cè)試的方式，通常是配合發(fā)射機(jī)，采用掃頻儀的CW測(cè)試模式。

CW測(cè)試模式：以很窄的帶寬測(cè)量移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)可能規(guī)劃的，所有頻率的中心頻點(diǎn)功率值，主要應(yīng)用于傳播模型校正測(cè)試和頻率規(guī)劃工作，可以通過評(píng)估各頻率中心頻點(diǎn)的能量值，核查測(cè)試區(qū)域內(nèi)頻率使用情況[3]。應(yīng)用模式如下圖所示：

3.2常規(guī)優(yōu)化

進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的初期優(yōu)化階段，優(yōu)化的首要對(duì)象就是覆蓋，同時(shí)還包括干擾和鄰區(qū)，這三大類問題貫穿于長(zhǎng)期的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作中。對(duì)于優(yōu)化階段的數(shù)據(jù)測(cè)量，運(yùn)用的是掃頻儀最主要的一種測(cè)試方式，Top N測(cè)試模式。

Top N測(cè)試模式：通過解析網(wǎng)絡(luò)制式內(nèi)正常服務(wù)的小區(qū)的信息，分析網(wǎng)絡(luò)無線環(huán)境中的覆蓋、鄰區(qū)和干擾問題，并通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和條件設(shè)定，給出問題小區(qū)的信息和問題路段的位置，以及問題占比、軌跡圖、報(bào)表等內(nèi)容，典型應(yīng)用如ASPS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)指數(shù)分析，現(xiàn)網(wǎng)中鄰區(qū)關(guān)系分析和系統(tǒng)間的互操作問題，GSM的同鄰頻分析、TD-SCDMA的時(shí)隙干擾分析、TD-LTE的同模3分析等等。

覆蓋分析

建網(wǎng)初期優(yōu)化，覆蓋類問題無疑是重中之重。同頻組網(wǎng)的TD-LTE對(duì)覆蓋要求非常嚴(yán)格，重疊覆蓋度一旦過高，將直接引起嚴(yán)重的同頻干擾和同模3干擾，嚴(yán)重影響RS-CINR，導(dǎo)致業(yè)務(wù)速率的急劇下降。如何在加大建站力度、擴(kuò)大覆蓋范圍的同時(shí)，保證合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就成為了擺在網(wǎng)優(yōu)工程師面前的一大挑戰(zhàn)。

在解決重疊覆蓋這個(gè)問題上，使用掃頻儀進(jìn)行工程優(yōu)化，是依靠掃頻儀優(yōu)異的同頻解析能力（＞15dB），對(duì)覆蓋道路進(jìn)行盲掃，找出符合重疊覆蓋定義門限條件的同頻小區(qū)，分析和上報(bào)各小區(qū)的重疊覆蓋度，同時(shí)還能上報(bào)引起重疊覆蓋的冗余小區(qū)，為開展覆蓋控制優(yōu)化提供大量數(shù)據(jù)，方便網(wǎng)優(yōu)工程師查找問題小區(qū)。

以下圖為例，重疊覆蓋度場(chǎng)強(qiáng)差門限設(shè)定為6dB。在初次路測(cè)時(shí)，紅色區(qū)域內(nèi)采樣點(diǎn)重疊覆蓋度為3，即符合與第一強(qiáng)小區(qū)場(chǎng)強(qiáng)差6dB范圍內(nèi)的小區(qū)數(shù)為3（含第一強(qiáng)）。

通過分析不難看出，該區(qū)域采樣點(diǎn)內(nèi)第二、第三強(qiáng)小區(qū)與第一強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度十分接近，在RSRP良好的情況下，由于重疊覆蓋度高而導(dǎo)致CINR受影響，參考信號(hào)質(zhì)量并非十分良好。如下圖，通過軟件自動(dòng)生成的重疊覆蓋度報(bào)告和冗余覆蓋度報(bào)告，找出對(duì)重疊覆蓋造成影響較大的小區(qū)，作為此次覆蓋優(yōu)化的重點(diǎn)。

根據(jù)冗余覆蓋度報(bào)告找出問題小區(qū)，適當(dāng)調(diào)整其方位角下傾角，有效控制這些問題小區(qū)的覆蓋距離。同時(shí)，根據(jù)重疊覆蓋度報(bào)告適當(dāng)加強(qiáng)受影響的第一強(qiáng)小區(qū)的覆蓋強(qiáng)度。優(yōu)化后覆蓋效果如下圖：

經(jīng)優(yōu)化后，加強(qiáng)了紅圈區(qū)域內(nèi)第一強(qiáng)小區(qū)的覆蓋強(qiáng)度，同時(shí)控制了第二、第三強(qiáng)小區(qū)的覆蓋范圍，紅圈區(qū)域內(nèi)重疊覆蓋度明顯下降。如當(dāng)前采樣點(diǎn)重疊覆蓋度為1，表明該區(qū)與第一強(qiáng)小區(qū)場(chǎng)強(qiáng)差6dB范圍內(nèi)的小區(qū)數(shù)由3下降為1（含第一強(qiáng)），這說明此時(shí)已無小區(qū)與第一強(qiáng)小區(qū)場(chǎng)強(qiáng)差在6dB內(nèi)，CINR也從7.65dB上升到15.48dB 。

除了解決重疊覆蓋度以外，依靠掃頻儀獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，高精度（RSRP檢測(cè)精度-128dBm）的測(cè)量方式，可以檢測(cè)出現(xiàn)網(wǎng)中存在的弱覆蓋、越區(qū)覆蓋、覆蓋方向不符等覆蓋問題，直接定位問題小區(qū)，生成各類問題核查圖層，并將其相關(guān)的無線參數(shù)進(jìn)行上報(bào)，方便網(wǎng)優(yōu)工程師進(jìn)行調(diào)整[4]。