1、概述
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(luò)建設(shè)。TD-LTE網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(luò)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(luò)，對于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(wù)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(luò)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(luò)制式同時進(jìn)行測試分析，而是各種網(wǎng)絡(luò)制式擁 有各自的測試終端，需要進(jìn)行多次的測試才能獲得每一種網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(luò)建設(shè)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(luò)建設(shè)的各階段對于掃頻儀的功能應(yīng)用來做介紹，希望對網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、優(yōu)化的工作人員有所幫助。
2、認(rèn)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(luò)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(luò)勘察、規(guī)劃、建設(shè)、優(yōu)化等使用場合。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(luò)規(guī)劃、優(yōu)化工作中的不同需要，可以提供相應(yīng)的測試數(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
清頻測試
建網(wǎng)初期，使用掃頻儀器對新設(shè)頻段進(jìn)行的全頻段摸底測試，統(tǒng)稱清頻測試。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 帶寬可達(dá)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(wù)的影響是巨大的，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完成后，想從寬帶的LTE信號中，分離這些干擾 信號是很困難的。清頻測試可以在預(yù)設(shè)頻段使用前，對干擾基站信號的無線干擾源進(jìn)行定位，找出干擾的方向、大小、頻段。所以清頻測試對LTE預(yù)設(shè)頻段內(nèi)干擾 程度進(jìn)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(jìn)行清頻測試。
頻譜測試模式：通過頻段和RBW的設(shè)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(shè)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(yīng)用如TD-LTE網(wǎng)絡(luò)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(shè)備廠商工程師驗證，該信號應(yīng)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(yù)測不夠準(zhǔn)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(jìn)行校正，可以充分利用經(jīng)典傳播模型對損耗趨勢預(yù)測準(zhǔn)確的優(yōu)點，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(jìn)行校正，使得校正后公 式的預(yù)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(yù)測的準(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[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(luò)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(yīng)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(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(luò)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(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(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、擴大覆蓋范圍的同時，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(shè)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(dǎo)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(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，根據(jù)重疊覆蓋度報告適當(dāng)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(dāng)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(luò)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(jìn)行上報，方便網(wǎng)優(yōu)工程師 進(jìn)行調(diào)整[4]。
以最常見的越區(qū)覆蓋為例，通過設(shè)定門限的判定，軟件自動生成越區(qū)覆蓋核查圖，如下圖。紅色采樣點即為根據(jù)門限判定的越區(qū)覆蓋采樣點，通過連線將導(dǎo)致越區(qū)覆蓋的小區(qū)相連，幫助網(wǎng)優(yōu)工程師直接定位待優(yōu)化的問題小區(qū)。
與越區(qū)覆蓋分析類似，掃頻分析軟件還可通過掃頻數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確分析并定位弱覆蓋、覆蓋方向不符、導(dǎo)頻污染和室分信號外泄等覆蓋類常見問題，為提高優(yōu)化工作效率提供有力的支持。
干擾核查
TD- LTE系統(tǒng)內(nèi)常見干擾主要有同頻干擾、同模3干擾。在LTE網(wǎng)絡(luò)中，由于小區(qū)信號不能通過合并其他同頻小區(qū)信號獲得增益來消除同頻間的干擾，由同頻引起的 干擾已經(jīng)成為TD-LTE系統(tǒng)內(nèi)影響最大的干擾因素，解決辦法就是上述通過合理的覆蓋控制，減少小區(qū)間的重疊覆蓋。
再來看同模3干擾，它是 LTE網(wǎng)絡(luò)制式下特有的一種干擾方式。LTE網(wǎng)絡(luò)制式下，用戶入網(wǎng)首先需要進(jìn)行同步，進(jìn)而通過參考信號來評估信道質(zhì)量，進(jìn)行相關(guān)資源的分配，如果主同步信 道攜帶小區(qū)的ID（0，1，2）相同，就會造成PSS讀取失敗、用戶接入困難的問題，后續(xù)的信道評估也會造成偏差，這就是現(xiàn)網(wǎng)規(guī)劃及優(yōu)化中經(jīng)常提及的同模 3干擾。
掃頻儀依靠強于終端的同頻解析能力（＞15dB），檢測同頻解析能力范圍內(nèi)的所有小區(qū)，分析和對比各小區(qū)的強度，并根據(jù)同模3小區(qū)判定門限，直接定位出所有符合條件的同模3小區(qū)，如下圖所示：
在此案例中，可根據(jù)PCI規(guī)劃原則，兼顧其與周圍其他小區(qū)的同模情況，適當(dāng)修改PCI即可避免此同模3干擾。如修改PCI仍將引起其他區(qū)域的同模3干擾，則需考慮適當(dāng)調(diào)整同模小區(qū)的覆蓋范圍和信號強度，盡量減小同模干擾的影響。
鄰區(qū)分析
傳 統(tǒng)的鄰區(qū)關(guān)系的添加或刪除是通過規(guī)劃軟件仿真后添加，再根據(jù)網(wǎng)優(yōu)人員反復(fù)的現(xiàn)場測試的經(jīng)驗以及大量MR數(shù)據(jù)的分析，經(jīng)過多次添加必要和刪除冗余的鄰區(qū)關(guān) 系，在多次驗證后得到一個比較合理穩(wěn)定的鄰區(qū)關(guān)系。即便如此，隨著無線環(huán)境的變化以及基站的增減，鄰區(qū)關(guān)系仍需不斷優(yōu)化，由此帶來的日常工作量很大。
由 于掃頻儀獨立與網(wǎng)絡(luò)，不受鄰區(qū)規(guī)劃限制，能夠真實反映網(wǎng)絡(luò)的無線環(huán)境，測試數(shù)據(jù)完整，可準(zhǔn)確分析小區(qū)的覆蓋質(zhì)量并驗證鄰區(qū)效果。在掃頻儀獲取了完整的測試 數(shù)據(jù)后，通過設(shè)定必要的鄰區(qū)關(guān)系門限，掃頻數(shù)據(jù)分析軟件將自動生成相應(yīng)的鄰區(qū)分析報表，根據(jù)導(dǎo)入基站工參表的鄰區(qū)關(guān)系給出5中鄰區(qū)建議：添加、不建議、有 效、再核查、未測到，如下圖。這為網(wǎng)優(yōu)工程師提供了較為完整的鄰區(qū)關(guān)系添加或核查的建議，大大減少了網(wǎng)優(yōu)工程師的工作量，大幅提升鄰區(qū)優(yōu)化的工作效率。
3.3深度優(yōu)化
室內(nèi)分布測試
由于LTE網(wǎng)絡(luò)對于覆蓋要求非常嚴(yán)格，業(yè)務(wù)速率嚴(yán)重依賴于良好的參考信號質(zhì)量，在LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)到一定階段，就將越來越重視深度覆蓋的優(yōu)化。和其他制式類似，LTE網(wǎng)絡(luò)更加需要通過建設(shè)大量的室內(nèi)分布系統(tǒng)來解決深度覆蓋的優(yōu)化問題。
室內(nèi)分布測試是網(wǎng)優(yōu)路測應(yīng)用的延伸，應(yīng)用掃頻儀軟件提供的手動導(dǎo)航功能，以步測方式測量導(dǎo)頻信號，給出室內(nèi)覆蓋、室外泄漏等問題的分析報告。
3.4多網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化
共站址小區(qū)分析
目 前國內(nèi)的TD-LTE有兩種建設(shè)方式：一是新建LTE基站，二是通過TD-SCDMA基站平滑升級。由于通過TD-SCDMA基站平滑升級的方式建站快、 效率高、成本低，受到許多人的親睞。但是，通過平滑升級的TD-LTE小區(qū)通常將與TD-SCDMA小區(qū)共站甚至共天饋，這使得后續(xù)的優(yōu)化過程中一旦調(diào)整 天線將會直接影響兩種制式的小區(qū)覆蓋。而TD-LTE有著特別苛刻的覆蓋要求，覆蓋范圍與TD-SCDMA必然不盡相同，這就出現(xiàn)了調(diào)整天線時需要兼顧或 者有所取舍的局面。
模掃頻儀可以完成TD-LTE和TD-SCDMA的同步掃描，為雙網(wǎng)覆蓋分析提供有效的數(shù)據(jù)依據(jù)。同時，掃頻分析軟件還 可通過相似的經(jīng)緯度信息、有相同方位角的小區(qū)名來結(jié)合判斷某個TD-SCDMA小區(qū)與TD-LTE小區(qū)是否共站，并上報共站小區(qū)場強差報表，給出包含二者 小區(qū)的基本信息、各自的測量值及二者的場強差[5]，供網(wǎng)優(yōu)人員在做此類覆蓋調(diào)整時做參考。如下圖所示，可根據(jù)掃頻儀測量得出的場強差值及非重疊覆蓋區(qū)域 的百分比進(jìn)行分析，判定該共站共天饋的TD-SCDMA與TD-LTE小區(qū)覆蓋分布是否合理。
多網(wǎng)互操作分析
不 同的網(wǎng)絡(luò)制式見的互操作是難以避免的，如2/3G互操作。掃頻儀在多網(wǎng)互操作分析上主要是對多網(wǎng)間的鄰區(qū)關(guān)系展開分析并根據(jù)分析結(jié)果提出建議，供網(wǎng)優(yōu)人員 參考。多模掃頻儀可以通過一次測試數(shù)據(jù)對多網(wǎng)之間的鄰區(qū)配對進(jìn)行核查，并給出相應(yīng)的規(guī)劃建議，最大程度的減少了規(guī)劃人員的工作量。
掃頻儀在 2/3G網(wǎng)絡(luò)間的互操作應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，這里就不多介紹。但是由于目前TD-LTE尚未提出明確的異系統(tǒng)鄰區(qū)的操作規(guī)范，所以目前LTE鄰區(qū)仍局限于系 統(tǒng)內(nèi)鄰區(qū)。但在不久的將來，待TD-LTE與TD-SCDMA或GSM的鄰區(qū)規(guī)范明確后，多模掃頻儀將有能力進(jìn)行多網(wǎng)鄰區(qū)分析。多模掃頻儀可根據(jù)同步測試 的三張網(wǎng)絡(luò)各小區(qū)的場強、質(zhì)量、距離信息，自動生成各網(wǎng)絡(luò)間的最佳鄰區(qū)報表，并對已有的鄰區(qū)關(guān)系加以評估，使網(wǎng)優(yōu)工程師的工作量大大減少，大幅提升工作效 率。
4、總結(jié)
本文多模掃頻儀在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化中的應(yīng) 用案例，是基于上海創(chuàng)遠(yuǎn)自主研發(fā)的Eagle多模掃頻儀及Eagle無線環(huán)境評估分析系統(tǒng)軟件所描述的。Eagle多模掃頻儀在已經(jīng)成熟的TD/GSM掃 頻儀的基礎(chǔ)上，增加了對LTE頻段的三種測量模式的支持，包含TDD-LTE和FDD-LTE，而本文僅以TD-LTE為例談及相關(guān)應(yīng)用。同時，在 Eagle無線環(huán)境評估分析系統(tǒng)軟件中，除了支持TD-LTE的常規(guī)分析項，還包含了一些獨具特色的分析內(nèi)容，如上文提到的同模3干擾分析及共站址小區(qū)分 析。
多模掃頻儀可以運用于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的各個階段。建網(wǎng)前可用于清頻測試和傳播模型校正，這些都是規(guī)劃環(huán)節(jié)必不可缺的內(nèi)容；優(yōu)化階段可用于覆蓋 分析、干擾核查、鄰區(qū)分析；在深度優(yōu)化階段能夠完美支持室內(nèi)分布的手動導(dǎo)航測量；支持2/3G鄰區(qū)分析、3/4G共站址小區(qū)分析等多網(wǎng)互操作分析。通過上 述的多模掃頻儀在LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的各個階段的應(yīng)用描述，不難看出多模掃頻儀在多種制式網(wǎng)絡(luò)并存的環(huán)境下確實能夠起到完整、精確、高效的完成多張網(wǎng)絡(luò)的測 試與分析，對多網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化更能產(chǎn)生十分積極的作用，為網(wǎng)優(yōu)工程師節(jié)省了大量的人力、物力和時間。
隨著業(yè)內(nèi)人士對掃頻儀的認(rèn)知程度不斷提高， 運用掃頻儀的各種測試也在逐漸常規(guī)化，越來越多的新需求被不斷提出，掃頻儀的測試數(shù)據(jù)也有很多繼續(xù)挖掘和分析的空間。伴隨LTE在國內(nèi)的不斷發(fā)展和壯大， 上海創(chuàng)遠(yuǎn)對于掃頻儀在LTE網(wǎng)絡(luò)和多網(wǎng)協(xié)調(diào)的應(yīng)用開發(fā)也將不斷追求完善和深入創(chuàng)新！
