TDSCDMA网络典型场景的优化研究_最新网络优化典型案例

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TD-SCDMA网络典型场景的优化研究

陈虎 陈金鹰

（成都理工大学 信息科学与技术学院, 成都 610059）

摘 要：针对TD-SCDMA无线网络覆盖随区域地形特征不同、用户移动场景不同等具有不同特性的具体问题，分析了移动用户在高速移动情况下多普勒效应所带来的不利影响，大型场馆和隧道特殊场景下的信号覆盖与切换及所受干扰问题。根据不同场景提出了相应的优化建议，以便为更科学、准确的完成TD-SCDMA网络优化、保证通信可靠提供参考。

关键字：TD-SCDMA 典型场景 多普勒频移

一、引言

TD-SCDMA是国际电联公布的第三代移动通信技术中的四大标准之一，我国从2006年开始推进TD-SCDMA试验网络建设。网络优化在TD-SCDMA商业化进程中扮演着重要的作用，其既不同于固定通信系统，也不同于其它2G和3G系统，需要投入大量的人力和时间。TD-SCDMA在话务量、传播条件、用户移动性、业务等方面的变化会对网络中各个小区产生各自特有的运行特性，因此TD-SCDMA运营商为了确保各参数的最佳值，充分发挥网络的最大能力，需要对网络进行定期的、循环式的、渐进的动态优化。TD-SCDMA无线网络随着不同区域地形特征、用户特性等情况的不同，具有不同的特性。因此TD-SCDMA无线网络优化应当因地制宜，针对不同的场景采用不同的网络优化方案。完善的网络优化方案，可以提高网络的干扰水平，提高呼叫接通率，减少业务中断，改善网络性能，提高网络容量，优化全网切换成功[

1、2]率。

二、高速移动场景下的网络优化

两个相对运动体之间有电波传输时，其传输频率随瞬时相对距离的缩短和增大而相应增高和降低的现象称为多普勒效应。在移动通信系统中，特别是高速移动场景下，这种效应更加明显。多普勒效应所引起的附加频移称为多普勒频移，可用下式表示：

fdfvcos c其中：是终端移动方向和信号传播方向的角度；v是终端运动速度；c是电磁波的传播速度；f是TD-SCDMA的载波频率，为2010MHz～2025MHz；上式中，(f/c)v是系统多普勒频移的最大值fm，与入射角无关。

图1是高速移动用户经过基站时的示意图，其中时间t∈(-∞，+∞)，角度α∈(0，π)，d为高速移动用户运动方向与基站之间的最小距离。根据几何关系，有：

cos()vt(vt)2d2

其径向速度为：

vcos()v2t(vt)d2图1 高速移动用户经过基站示意图

因此最大多普勒频率偏移为：

fd,maxv2t(vt)d22

最大多普勒频率偏移对时间的倒数即最大多普勒频率偏移的变化速度为：

fd,maxv4t2v231 222222t[(vt)d][(vt)d]因此可以得出以下结论：在用户移动过程中，多普勒频率偏移随着用户位臵的变化而变化；最大多普勒频率偏移与用户终端（User Equipment,UE）运动速度成正比，且距离基站越远频率误差越大；当UE在小区边缘时，频率偏移最大；在经过基站时频移为0，但频移会产生一个由正向负的变化。终端锁定下行信号频率后发送上行信号，上行接收将带来2fd[3]的频移。

根据以上论证，结合高速移动场景的特点，可以从以下几个方面来减小多普勒频移对系统的不利影响：

a、根据3GPP TS 25.224 Physical Layer Procedures(TDD)协议，TD-SCDMA系统支持的上行同步速率远远大于430km/h。因此，可以保证在高速移动状态下同步。

b、典型TD-SCDMA智能天线由6至8个天线单元组成，利用波的干涉原理可以产生强方向性的辐射。如果采用数字信号处理方式来处理基带信号，就能很好的使主瓣指向用户的方向，就能提高系统的使用效率和扩大覆盖范围。

c、TD-SCDMA切换包括接力切换和硬切换。在切换过程中，UE负责上报测量报告，通用无线接入网(Universal Terrestrial Radio Acce, UTRAN)对测量报告作出判决，发送切换命令进行切换。在高速移动状态下，要求切换必须及时，从而保证在当前小区信号在没有恶化之前，完成切换。在切换过程中，也可设臵激活时间（Activation time）来控制切换发生的时间点。Activation time定义了相关消息导致的操作或改变生效的帧号/时间点，指示的是连接帧号（Connection Frame Number, CFN）的绝对值，其值在0到255之间。为了在高速移动场景下使得切换尽可能迅速，可将Activation Time设臵的尽量小。d、在呼叫过程中，由于UE移动速度较快，在单个小区的驻留时间很短，由于小区的重叠性，经常会发生从一个小区移动到另外一个小区的情况，如果设备不支持重定位过程也会造成呼叫失败。由于多普勒频移的影响，呼叫中各流程的时延会比普通场景更长，这时就有可能发生因计时器参数设臵小而造成呼叫过程失败，因此要选择一个合适的计时器参数。

e、在网络覆盖方式方面，需要综合考虑高速移动场景的地理位臵、地貌和容量，合理的采取一种或者几种方案的组合。若容量较大，可以采取专网的方式；若长期扩容需求不大，容量需求不高的场景且原站址主要为了满足高速移动线路覆盖，若通过仿真和实地测试之后发现可满足高速移动线路覆盖，可以采取公网覆盖方式；若存在个别区域的覆盖漏洞，可以通过新建基站设备的方式来解决；对于超高速移动场景，建议使用专网覆盖，避免超高速移动环境下跨无线网络控制器（Radio Network Controller, RNC）或移动交换中心（Mobile Switching Center, MSC）的切换失败、位臵更新失败。专网设备可以考虑与大网公用站址[

4、5]以及其它资源。

三、大型场馆场景的网络优化

大型场馆在室内的覆盖所占比例很大，往往是一些大型的赛事所在地，所以对大型场馆的优化需要特殊考虑。

在进行大型场馆网络优化时，需要综合考虑网络容量、话务调度、网络质量及稳定性等多种因素。针对以上特点，大型场馆的网络优化需要提高网络的性能指标，包括场馆切换优化、接入优化、覆盖优化和室内外协同优化。大型场馆覆盖优化主要是规划小区实际覆盖区域合理化的优化，控制物理信道（Primary Common Control Physical Channel, PCCPCH）弱覆盖优化，以及提高小区隔离度避免越区干扰等方面的优化。具体优化分析如下：

a、由于大型场馆的开阔性，无线信号按照视距进行传播，场馆的的金属物较多，容易产生较大的反射和折射等使传播条件变得比较复杂。优化方式主要采用控制小区信号的越区覆盖，使小区覆盖更加合理。主要手段可采用合理的设臵重选电平偏移（Qoffset）和软切换参数（CIO）等无线参数，改变看台小区的重选/切换带，使多个小区均分业务量；在功率有裕量的情况下，合理调整天线的输出功率；调整天线的下倾角、方位角和合理控制覆盖区域。

b、针对大型场馆的覆盖可采用频谱仪、功率计排除天馈故障，使得每个设计天线点输出功率正常；通过调整天线的下倾角和方位角来解决PCCPCH广播控制信道功率（RSCP）弱覆盖；在天馈正常的前提下，通过更换无源器件，如耦合器等，增强弱覆盖区域的PCCPCH RSCP覆盖；通过优化有源器件的参数，取得底噪和覆盖的平衡。

c、小区的隔离度很大程度上影响场馆TD-SCDMA网络的性能，提高小区的隔离度是提高网络质量的保障。可选择高性能的赋形天线，并适当控制天线使用数量，控制信号的发散，提高小区间隔离度。尽量使天线的位臵与看台平行，限制天线的挂高，合理设臵方位角和下倾角，以避免信号越区。

四、隧道场景的覆盖优化

隧道场景一般可以分为长隧道场景和短隧道场景。隧道场景和其它场景有很多区别：外面的信号很难进入, 经常出现弯道与坡度, 无线信号衰减大。所以在处理隧道场景要采取灵活的方式。由以上这些特点，可以采取以下三种方式：室外宏站补偿覆盖、室内分布覆盖方式、泄漏电缆覆盖。

隧道场景的优化可以从以下几个方面着手：

a、在信号的覆盖强度方面，当长度超过覆盖距离时，采取用多个无线远端单元(Radio Remote Unit, RRU)级联的方式进行延伸和扩展，在天线的输出功率上，可采取小功率多天线的方式来覆盖。

b、天线布放位臵决定隧道内覆盖水平, 为了保证良好的覆盖, 天线布放位臵应满足隧道内天线覆盖边缘场强应大于-85dBm。在直道情况下, 天线口功率W>25dBm时, 若保证边缘场强大于-85dBm, 根据计算可覆盖隧道400m，此时即可布放一根高增益窄波束定向天线；在弯道情况下，必须考虑弯道对边缘场强的衰减，建议此时把天线放臵在弯道的切点处。

c、隧道覆盖的难点是进出的切换问题，受限于地理条件, 隧道口往往都呈现一种快速收缩的形态，导致隧道外的信号强度在进入隧道后急剧下降，如此时与隧道内信号进行切换很容易产生语音质量下降甚至掉话。为了避免这种情况, 在天线设臵时应特别考虑切换带的控制, 在隧道口安装向洞外的天线, 将切换区域控制在隧道之外。安装在隧道内的天线要注[6]意防雷和接地。

五、结束语

网络优化是一个长期的过程，需要通过对TD-SCDMA重要场景的连续覆盖，逐步完善网络实现全网无缝覆盖。TD-SCDMA移动通信网络是一个动态的多维系统，实际环境的不断变化以及语音、数据业务和用户的快速增长，会造成网络局部区域覆盖变差、网络性能下降，因此对网络的相关监测工作及网络优化工作都会随着网络的发展循序渐进地进行。参考文献：

[1] 王剑锋.TD-SCDMA网络商用初期的无线网络优化[J].电信工程技术与标准化,2010(10)[2] 龙腾.TD-SCDMA网络优化常见问题解析.[J].大众科技，2010(7)[3] 苏华鸿.移动通信多普勒频移与高铁覆盖技术[J].邮电设计技术，2009(12)[4] 肖建华，张志敏，高疆，王晋龙.高速铁路场景下TD-SCDMA网络设计的关键问题及解决措施[J].电信技术，2009(2)[5] 尹启禄，葛磊，曾文豪.高速移动场景下的TD-SCDMA无线工程优化策略研究[J].移动通信，2008(12)[6] 傅海，林阳斌，张卫平，余立.隧道覆盖场景的TD-SCDMA网络性能研究[J].电信科学，2008(5)

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