多模掃頻儀在LTE網(wǎng)絡規(guī)劃和優(yōu)化中的運用

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

傳統(tǒng)的測試終端，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終端多以測試數(shù)據(jù)業(yè)務速率為主，其同頻小區(qū)的解析能力有限，而TD/GSM的手機或者數(shù)據(jù)終端，則又受限于網(wǎng)絡的鄰區(qū)或參數(shù)規(guī)劃，都不能客觀地反映真實的無線覆蓋情況。并且，一般的測試終端都無法對多種網(wǎng)絡制式同時進行測試分析，而是各種網(wǎng)絡制式擁有各自的測試終端，需要進行多次的測試才能獲得每一種網(wǎng)絡的測試數(shù)據(jù)，對于多網(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)絡優(yōu)化測試常用儀表，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)絡建設和深度優(yōu)化階段提供了實際有效的數(shù)據(jù)依據(jù)。本文將通過TD-LTE網(wǎng)絡建設的各階段對于掃頻儀的功能應用來做介紹，希望對網(wǎng)絡規(guī)劃、優(yōu)化的工作人員有所幫助。

2、認識多模掃頻儀

多模掃頻接收機是一種多功能掃頻儀，能同時掃頻接收2G/3G/4G等多種網(wǎng)絡制式信號（本文以中國移動運營的GSM、TD-SCDMA、TD-LTE信號為主要對象），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)絡勘察、規(guī)劃、建設、優(yōu)化等使用場合。鑒于目前網(wǎng)絡的復雜環(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試模式：頻譜測試模式、CW測試模式、Top N測試模式。每種模式針對無線網(wǎng)絡規(guī)劃、優(yōu)化工作中的不同需要，可以提供相應的測試數(shù)據(jù)和分析手段。

下面，按照TD-LTE網(wǎng)絡建設的順序，逐一介紹掃頻儀在各個階段的應用。

3、TD-LTE網(wǎng)絡建設過程中的掃頻儀應用

3.1前期規(guī)劃

清頻測試

建網(wǎng)初期，使用掃頻儀器對新設頻段進行的全頻段摸底測試，統(tǒng)稱清頻測試。在LTE網(wǎng)絡建設中，也有將一些低頻譜效率系統(tǒng)進行清頻轉(zhuǎn)作LTE。目前LTE信號帶寬可達到20M，散落在其帶寬內(nèi)的干擾信號會淹沒在其信號內(nèi)，對LTE數(shù)據(jù)業(yè)務的影響是巨大的，網(wǎng)絡建設完成后，想從寬帶的LTE信號中，分離這些干擾信號是很困難的。清頻測試可以在預設頻段使用前，對干擾基站信號的無線干擾源進行定位，找出干擾的方向、大小、頻段。所以清頻測試對LTE預設頻段內(nèi)干擾程度進行的評估，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試模式進行清頻測試。

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

目前，中移集團已在全國范圍內(nèi)推廣了針對TD-LTE使用頻段的清頻測試。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、900M二次諧波、1800M泄露干擾，2500-2690MHz頻段的廣電信號、定位系統(tǒng)干擾等。

以下是在某市開展的清頻測試中發(fā)現(xiàn)廣電信號干擾的真實案例。測試過程中在高架和部分路面有時會出現(xiàn)多個有規(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，且在一段時間內(nèi)持續(xù)。如下圖所示：

經(jīng)和主設備廠商工程師驗證，該信號應為廣電信號，且前期已經(jīng)基本驗證了信號來源，掃頻儀的測試數(shù)據(jù)再次驗證了廣電信號對TD-LTE D頻段影響的真實性。

傳播模型校正

經(jīng)典的傳播模型具有良好的普遍適用性，但是對于具體傳播環(huán)境下路徑損耗的預測不夠準確，而我國的傳播環(huán)境具有自身的特點，與國外的環(huán)境有較大的差別。對經(jīng)典傳播模型進行校正，可以充分利用經(jīng)典傳播模型對損耗趨勢預測準確的優(yōu)點，克服其在具體環(huán)境下不夠準確的不足。

常用的方法是通過車載測試，得到本地的路徑損耗測試數(shù)據(jù)，然后通過擬和的方法，用這些數(shù)據(jù)對原始傳播模型公式的各個系數(shù)項和地物因子進行校正，使得校正后公式的預測值和實測數(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測的準確性將大大提高，能較好地反映本地無線傳播環(huán)境的特點[2]。而測試的方式，通常是配合發(fā)射機，采用掃頻儀的CW測試模式。

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

3.2常規(guī)優(yōu)化

進入網(wǎng)絡建設的初期優(yōu)化階段，優(yōu)化的首要對象就是覆蓋，同時還包括干擾和鄰區(qū)，這三大類問題貫穿于長期的網(wǎng)絡優(yōu)化工作中。對于優(yōu)化階段的數(shù)據(jù)測量，運用的是掃頻儀最主要的一種測試方式，Top N測試模式。

Top N測試模式：通過解析網(wǎng)絡制式內(nèi)正常服務的小區(qū)的信息，分析網(wǎng)絡無線環(huán)境中的覆蓋、鄰區(qū)和干擾問題，并通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計和條件設定，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、報表等內(nèi)容，典型應用如ASPS的網(wǎng)絡結(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對覆蓋要求非常嚴格，重疊覆蓋度一旦過高，將直接引起嚴重的同頻干擾和同模3干擾，嚴重影響RS-CINR，導致業(yè)務速率的急劇下降。如何在加大建站力度、擴大覆蓋范圍的同時，保證合理的網(wǎng)絡結(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問題上，使用掃頻儀進行工程優(yōu)化，是依靠掃頻儀優(yōu)異的同頻解析能力（＞15dB），對覆蓋道路進行盲掃，找出符合重疊覆蓋定義門限條件的同頻小區(qū)，分析和上報各小區(qū)的重疊覆蓋度，同時還能上報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，重疊覆蓋度場強差門限設定為6dB。在初次路測時，紅色區(qū)域內(nèi)采樣點重疊覆蓋度為3，即符合與第一強小區(qū)場強差6dB范圍內(nèi)的小區(qū)數(shù)為3（含第一強）。

通過分析不難看出，該區(qū)域采樣點內(nèi)第二、第三強小區(qū)與第一強信號強度十分接近，在RSRP良好的情況下，由于重疊覆蓋度高而導致CINR受影響，參考信號質(zhì)量并非十分良好。如下圖，通過軟件自動生成的重疊覆蓋度報告和冗余覆蓋度報告，找出對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。

根據(jù)冗余覆蓋度報告找出問題小區(qū)，適當調(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，根據(jù)重疊覆蓋度報告適當加強受影響的第一強小區(qū)的覆蓋強度。優(yōu)化后覆蓋效果如下圖：

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

除了解決重疊覆蓋度以外，依靠掃頻儀獨立于網(wǎng)絡的特點，高精度（RSRP檢測精度-128dBm）的測量方式，可以檢測出現(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)進行上報，方便網(wǎng)優(yōu)工程師進行調(diào)整[4]。