TD-SCDMA系统干扰及解决方案

2011-06-10 13:47:02来源: 互联网

  TD-SCDMA网络是一个干扰受限系统,随着用户规模的增加和网络频率复用更加紧密,同频干扰明显增大。同频干扰指无用信号的载频与有用信号的载频相同,对接收有用信号的接收机造成干扰。现在一般采用频率复用技术以提高频谱效率,当小区不断分裂、基站服务区不断缩小、同频复用系数增加时,大量的同频干扰将取代人为噪声和其他干扰成为小区的主要约束。这时移动无线电将由噪声受限环境变为干扰受限环境。当同频干扰的载波干扰比(C/I)小于某个特定值时,就会直接影响到手机的通话质量,严重时会产生掉话或无法建立正常的呼叫。同频干扰是3G无线系统面临的共性问题。TD-SCDMA网络由于扩频增益小、不支持软切换等特性,同频干扰将直接影响其网络容量和质量。为了保持网络性能稳定,在TD- SCDMA网络运行初期需要通过模拟加载的方式预先评估TD-SCDMA网络在用户数量上升后可能产生的质量问题,提前验证相应的优化措施。

模拟加载测试高负荷网络干扰情况

  真实加载需要大量的人力物力资源,给验证工作造成了一定的困难,而模拟加载利用在Node B侧、RNC侧修改参数并进行设置即可进行验证。通过仿真分析、单站和局部区域真实加载的方法,能够估算出一定组网场景下模拟加载的功率负荷与真实用户负荷的换算关系以及模拟R4载波网络负荷上升后网络干扰的情况,制定的加载方式如下:

● 在4个下行时隙,即T S3、T S4、TS5、TS6的SF=16后8个码道上进行模拟用户占用,模拟占用的资源真实用户不能接入;
● 按照每载波单通道模拟加载功率0.2W计算,8通道下行加载总功率为1.6W,每码道加载功率为23 dBm;
● 赋形方式为定向随机赋形。绍兴移动以此加载方式进行了不同负荷下的网络质量评估,网络质量受网络负荷的影响异常明显,见表1。通过对网络加载后的KPI与路测恶化分析可以得到以下结论:

 

⑶邻区优化

  邻区关系的配置问题会导致UE不能顺利通过小区重选或切换工作到最合适的小区,产生用户感知上的覆盖问题。邻区优化应基于网络的拓扑关系添加明显漏配的共站邻区和紧密正对邻区,删除3层以外的背向邻区;基于cell-ncell话务统计删除一个月内没有切换关系的2层邻区;根据扫频数据对相邻小区做分析,将邻区补充完整。

⑷普通天线小区优化

  由于城区站址选择困难,网络建设初期为了弥补覆盖的空洞,建设了一定数量的街道站或者多系统集成天线。这些小区均采用普通天线,没有智能天线的赋形增益,上行链路损失9dB的接收分集增益,下行链路损失3~5dB的赋形增益,可能导致上下行链路不平衡。倘若普通天线的功率参数配置与正常宏站没有进行针对性的差异化设置,将进一步导致上下行链路的不平衡。因此需要从功率参数及覆盖优化两方面入手,使用单通道设备+普通天线的站点,用于弥补覆盖空洞。在覆盖方面,可以通过RF优化控制补盲站点的覆盖,使 UE减少占用该类站点的概率,从而降低故障发生的概率。在功率分配上,该类站点的PCCPCH相对较小,业务级的最大业务信道链路功率采用基于单码道 PCCPCHPower偏置方式配置。在PCCPCHPower配置为300的情况下,12.2kbit/s业务单Path单码道最大可用功率为 300-30(双码道到单码道的转换)-30(链路功率的偏置)=240,即24dBm。24dBm的功率对于8Path室外宏站通常可以满足需求,但是对于单通道的站点由于缺少下行赋形增益,需要提升该功率偏置以满足UE对下行功率的需求,该参数建议设置为60。

⑸TOP小区优化

  Top小区对OMC话务统计起着关键性作用,直接影响到话务统计指标。在模拟加载期间应成立专门的话务统计KPI性能保障小组,每日两次梳理话务统计 KPI的Top小区并及时处理。话务统计KPI的Top小区主要是高掉话、接入成功率低、TD-SCDMA网络内切换成功率低或2G、3G网络切换成功率低的小区。

3.2 参数优化

⑴功率参数

  在模拟加载下,相对轻载网络需对外环、开环功率参数进行优化调整,使得用户功率能够保证C/I的要求,同时避免功率竞抬。增大用户的下行初始发射功率和上行期望接收功率可以提高用户抗干扰能力,改善用户接入成功率和切换成功率。下行DPCH最大发射功率和MinDlTxPwr、InitTxPwr用于无线链路建立、重配置,是为每条DPCH的下行功率所做的一个限定。该参数是相对功率值,针对于单码道PCCPCH功率而言,该参数设置过大可能对其他扇区形成干扰,过小可能会导致无线链路建立失败。在高负荷场景下,加大该参数将有助于提供更大的功率以对抗邻区干扰。

⑵切换参数优化

  在密集区域中突发干扰比较多,用户在小区边缘时还未来得及切换就有可能已经掉话,或者在切换过程中因切换带的干扰过大,用户不能正常地收到网络侧的请求消息导致掉话。在几个干扰较大的区域,优化切换参数使得切换发生的地点避开干扰较密集的区域,提前切换到目标小区。切换时间迟滞设置过大将会导致UE无法及时切换,甚至发生掉话,反之会导致乒乓切换。密集城区信号多变,局部区域采用较短的切换时间迟滞有助于及早切换到新小区,从而避免干扰。

⑶寻呼优化调整

  在空载和模拟功率加载下均出现了因CN下发寻呼消息时因被叫在进行位置更新未收到寻呼消息,导致主叫未接通。此类原因占总未接通的30%~50%。被叫的位置更新分两种情况:被叫 UE在呼叫过程中跨LAC区系统内切换,切换完成后在新的LAC发起位置更新;被叫UE在呼叫过程中发生2G、3G网络切换,切换完成后在2G网络发起位置更新。对UE正在发起位置更新的情况,设置寻呼等待机制,打开精确寻呼功能;解决跨LAC/异系统间切换过程中的寻呼失败。当CN发现被叫UE在位置更新时,暂缓下发寻呼消息,待UE完成位置更新后,在新的位置区下发寻呼消息。对UE在新的LAC区尚未发起位置更新的情况,优化2次寻呼策略,增大2次寻呼的时间间隔,为UE发起位置更新争取更多的时间。

⑷信令帧发送策略优化 

  物理信道重配置消息和测量控制消息在网络侧下发,由于干扰或弱覆盖,UE未收到或不能正确解调。UE收到消息后会发送ACK,若网络侧没有收到ACK,则间隔一定的时间重传此消息,直至最大次数后拆链。模拟加载后调整在RLC层消息的重发次数至最大的32次。

⑸速率匹配参数 

  速率匹配(RM)又称为打孔限制,其主要目的是使多个传输信道复用后总比特数能满足物理层信道资源承载的要求。在高话务情况下信令接续格外重要,信令丢失会导致接入时间过长、切换不及时、掉话等现象。通过RM能够提高信令传输等级,保障信令可靠传输。在物理层资源给定的情况下,采用不同的RM参数调整多个传输信道间资源占用的比例,以达到多个传输信道的性能平衡。通过改变RM参数,考量业务信道和信令信道之间的性能关系;找到一组最优的RM参数值,使得业务信道的性能恶化程度在可接受范围之内,使信令信道的性能能够明显提高,在小区边缘用户或用户切换的情况下,优先保证信令正确传输,达到降低用户掉话率,提升系统KPI的目的。
RRM算法

⑴DCA算法

  传统的DCA主要考虑当前小区的负荷、干扰、码资源占用以及终端的能力信息等,为用户分配合适的无线资源。上行方向根据上行RTWP和上行ISCP综合得到的上行软资源、上行剩余码道数量,下行方向根据下行的剩余功率计算得到的下行软资源、下行剩余码道数量。载频选择的原则包括根据载频剩余软资源排序、载频剩余码道排序、载频优先级排序、接入用户业务类型排序。时隙选择的原则会更多地衡量各时隙的干扰情况、基于空间角度信息的干扰评估、基于剩余资源数的干扰评估。传统的DCA算法更多是依据小区内的干扰和功率综合考虑分配资源,对于邻区干扰考虑较少,而实际上,目前影响网络性能的因素主要为邻区间的干扰,即处在相邻小区边缘同频同时隙用户间的相互干扰。根据邻区的干扰信息分配资源是针对干扰进行规避的有效策略,该方法主要用于改善TD-SCDMA系统中相邻小区间的同频干扰问题。一个全面的DCA算法应该综合考虑3个因素。

●时间:接入资源分配、切换资源调整;
●对象:频点、时隙、码道、方向资源;
●参考依据:本小区与邻小区协同、基于终端与基站测量数据利用和上下行干扰均衡情况。

⑵TFFR算法

  TFFR算法的基本原理是RNC通过UE测量PCCPCH以判断UE在小区中的位置,将处于小区边缘的UE尽可能地分配在异频上,从而制造一个同频隔离带,以达到消除彼此干扰的目的,如图1所示。当UE处于半覆盖载波时,RNC需要将UE服务小区的信号与其所有邻区信号进行比较,只有当服务小区的信号与所有邻区信号满足一定条件时才发起半覆盖载波向全覆盖载波的切换。当UE处于全覆盖载波时,RNC将UE服务小区的信号与其最强邻区信号进行比较,当满足一定条件时发起全覆盖载波向半覆盖载波的切换。为防止信号波动导致UE在全覆盖载波和半覆盖载波间的乒乓切换,TD-SCDMA系统需要设置防乒乓定时器以提升TFFR的性能。TFFR解决了小区边缘的同频干扰问题,提高切换成功率的同时降低了同频干扰,从而提升了网络性能。

TD-SCDMA高负荷网络

优化效果

  绍兴移动进行了模拟加载。加载前后相关KPI变化情况见表2。

表2. 加载前后相关KPI变化

⑴接入成功率对比分析

  55%网络负荷加载后,接通率指标略有下降。经过算法优化后提升较为明显,主要是关闭单信令切换开关,减少接入过程中的信令交互,提升了接通率;系统优化后,接通率指标得到了进一步提升,主要是寻呼策略的优化,解决了被叫位置更新导致主叫未接通(此类原因占总未接通的30%~50%)问题。

⑵掉话率对比分析

  55%网络负荷加载后,掉话率指标下降明显,通过TFFR、时隙均分等算法优化,掉话率降低至1.7%。通过第四阶段模拟加载我们对绍兴移动的TD-SCDMA网络进行全面深入的优化,对于每一个异常事件点在现场进行了复测,模拟加载前后进行了大量的RF优化调整、算法的精细优化、功率参数的调整等工作。使系统优化后的指标较第三阶段有很明显的提升,基本在1%以内。通过绍兴移动模拟加载操作可以看出,高负荷条件下的系统和网络优化措施可有效改善高负载网络性能和客户感知。同频干扰算法在大幅提升网络性能的同时(第三阶段未开启同频干扰算法时掉话率为 5.75%,接通率为97.30%),基础网络优化和多个算法之间的配合(如TFFR软频率复用、iDCA算法、功率参数优化、频率配置优化、特殊站型街道站优化、Top站点RF优化等)可以进一步提升网络性能(系统优化后掉话率为1.70%、接通率为98.10%)。

  结束语

  本次绍兴移动模拟加载测试提前暴露出高负荷场景下的网络问题,经过算法应用、基础优化和系统参数优化,TD-SCDMA网络性能得到明显提升,达到了商用网络标准。根据绍兴移动模拟加载测试中遇到的问题(优化后的DPCH覆盖率只有90%左右)和经验,后续可以继续开展以下方面的持续研究。

⑴ 频率复用直接影响网络同频干扰严重程度,增加频率复用距离是降低同频干扰的直接手段。例如,加载情况下S666小区(占全网小区的4.2%)掉话次数占全网掉话的23.75%;S666站型把6个室外频点全部用完了,小区间全部是同频,同频干扰严重,此种场景下建议尽快增加A频段在室外的使用;开展A+B 频段组网的频率规划、组网规划和负荷分担策略和算法商用课题研究。

⑵在高负荷条件下的系统和网络优化措施(如TFFR软频率复用、iDCA算法、功率参数优化、频率配置优化、特殊站型街道站优化、Top站点RF优化等),可有效改善高负载网络性能和客户感知;加快综合同频干扰算法的成熟商用。

⑶目前导频的路面覆盖率已经非常好,针对用户负荷上升开展基于业务信道覆盖率的业务质量优化和基于PCHR/MR/VQI的全民路测优化,全面评估和优化TD-SCDMA网络业务信道质量和覆盖面,持续保障并提升网络质量和用户感知。

⑷借鉴加载优化经验,针对现网话务热点区域,进行客户感知提升优化(客户感知评估优化/话务均衡/负载控制等)的经验应用和推广,同时进行负荷上升后的负荷预警,指导扩容和放号。

⑸同频干扰解决方案新的研究:信令帧发送功率优化、自适应干扰消除、基于链路质量的紧急切换等;加快综合同频干扰算法的完善、成熟,有效支撑网络用户上量。

⑹本阶段模拟加载主要研究R4载波高负荷场景,H载频数据业务的高负荷场景需要开展客户感知提升研究,开展RAN侧业务识别和价值业务的优先调度的课题研究。

⑺在高负荷场景下,终端类型识别及优先级调度保障高优先级终端类型(手机+G3阅读器)的业务感受。

关键字:TD-SCDMA  网络  通信  RF天线

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2011/0610/article_6137.html
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