基于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)新增站點的自動鄰區(qū)規(guī)劃實現(xiàn)方法

涂治招 朱晨 唐余亮

摘要文章針對TD-SCDMA鄰區(qū)規(guī)劃工作，提出一種新增站點的自動鄰區(qū)規(guī)劃方法SDMA(Strength-Decision－Making Algorithm)，對其規(guī)劃步驟作了詳細(xì)闡述，在廣州某區(qū)域?qū)嶋H網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對該算法進行的Matlab仿真測試，顯示其性能良好。

關(guān)鍵詞TD-SCDMA自動鄰區(qū)規(guī)劃新增站點SDMA鄰區(qū)列表

1鄰區(qū)規(guī)劃及其原則

移動用戶在越區(qū)通話時，由于原來小區(qū)的信號強度逐漸減弱，為了保證正常通話，需要移動臺及時切換到信號強度較強的相鄰小區(qū)。為了保證良好的切換和通話質(zhì)量以及保證網(wǎng)絡(luò)性能的穩(wěn)定，需要良好地規(guī)劃TD-SCDMA中各小區(qū)之間的鄰區(qū)關(guān)系。因此，一個高質(zhì)量的鄰區(qū)規(guī)劃應(yīng)遵循下列原則：

(1)地理位置上直接相鄰的小區(qū)一般要作為鄰區(qū)；

(2)對于(密集)市區(qū)，鄰區(qū)要相對多些但也不要過多，要把確實存在的相鄰關(guān)系配進來，不要配置不相干的鄰區(qū)；

(3)鄰區(qū)應(yīng)該根據(jù)路測情況和實際無線環(huán)境而定。尤其對于市郊和郊縣的基站，即使站間距很大，也要把位置上相鄰的、可能發(fā)生切換的配置為鄰區(qū)，保證能夠及時發(fā)生切換；

(4)鄰區(qū)制作時要把信號可能最強的或者是距離最短的放在鄰區(qū)列表(鄰區(qū)列表是小區(qū)用戶切換的唯一依據(jù))的最前面，配置好優(yōu)先級；

(5)鄰區(qū)不是越多越好，也不是越少越好，應(yīng)該遵循適當(dāng)原則。太多，可能會加重終端測量負(fù)擔(dān)；太少，可能會因為缺少鄰區(qū)導(dǎo)致不必要的掉話和切換失敗。

2新增站點鄰區(qū)規(guī)劃的分析

中國移動表示，到2010年底，全國TD基站總數(shù)超過了20萬，可以覆蓋所有城市，到2011年要實現(xiàn)TD網(wǎng)絡(luò)利用率20％，到2012年將建設(shè)基站30萬個。在這個過程中，很大一部分工作都是在TD現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上新增站點，而這些TD站點新增進去以后，必然需要對這些站點進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。鄰區(qū)規(guī)劃就是其中很重要的一環(huán)，因為一個良好的鄰區(qū)列表，能夠保證在小區(qū)邊界的手機及時切換到信號最佳的鄰區(qū)，從而保證通話的質(zhì)量和整網(wǎng)的性能。

新增站點自動鄰區(qū)規(guī)劃，不僅需要到對新增站點進行鄰區(qū)規(guī)劃，還需要對原有網(wǎng)絡(luò)的一些小區(qū)進行鄰區(qū)修

改。假設(shè)在現(xiàn)有TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中新增一個站點BS，那么就需要將BS周圍的一些小區(qū)加為鄰區(qū)。假設(shè)當(dāng)BS1加入到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)以后，將附近基站BS2的一個小區(qū)A加為它的鄰區(qū)，則BS2也需要將BS1的小區(qū)B加為它的鄰區(qū)，否則會造成單配而容易掉話?？紤]到鄰區(qū)列表長度一般最大不能超過32，假如小區(qū)A的鄰區(qū)列表長度為32，若要再添加新的鄰區(qū)B，那必然需要在原有的鄰區(qū)列表中剔除一個鄰區(qū)C，依此類推，直到所有鄰區(qū)列表都雙向化。

為更好更快地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，完成擴容任務(wù)，采用新增站點自動鄰區(qū)規(guī)劃是非常必要的。為此，本文提出一種可行的方法SDMA(Strength-Decision-MakingAlgorithm)，并對其進行Matlab仿真。

3SDMA新增站點自動鄰區(qū)規(guī)劃

SDMA算法主要是基于信號的覆蓋強度查找鄰區(qū)，并按強度大小對鄰區(qū)列表進行排序。SDMA自動鄰區(qū)規(guī)劃方法的關(guān)鍵是，首先將被規(guī)劃區(qū)域柵格化，計算新增基站附近柵格點上接收到的周圍各個發(fā)射源的導(dǎo)頻信號強度；然后根據(jù)移動臺接收電平閾值(如－104dB)，得到區(qū)域內(nèi)每個小區(qū)所覆蓋柵格點數(shù)，生成新增小區(qū)鄰區(qū)規(guī)劃的初始列表；最后，經(jīng)合法性檢查，輸出最終的鄰區(qū)列表。其規(guī)劃流程如圖1所示。

3-1初始鄰區(qū)列表生成

初始鄰區(qū)列表生成步驟如下：

(1)導(dǎo)入工程參數(shù)和原網(wǎng)絡(luò)鄰區(qū)列表

導(dǎo)入擴容規(guī)劃區(qū)內(nèi)所有站點(包括新增站點在內(nèi))的工程參數(shù)和原網(wǎng)絡(luò)的鄰區(qū)列表。其工程主要參數(shù)如表1所示：

(2)判斷工程參數(shù)輸入的合法性

根據(jù)工程參數(shù)的取值范圍進行判斷，若合法則進入自動規(guī)劃的下一步，否則提示哪一項工程參數(shù)出錯，要求重新導(dǎo)入。

(3)設(shè)定自動規(guī)劃的約束條件

設(shè)定小區(qū)有效搜索半徑SR，輸入鄰區(qū)列表的最大長度L和最小長度M，以及新增站點的個數(shù)nums，默認(rèn)設(shè)置為SR=500m，L=22，M=2。

搜索半徑的大小要根據(jù)新增站點置于何處而定，如新增站點在比較繁華的地帶，周圍小區(qū)比較多，搜索半徑一般都會設(shè)置得比空白網(wǎng)絡(luò)鄰區(qū)規(guī)劃時要小。這是因為SR值太大，相應(yīng)的需要計算的柵格點和小區(qū)站點就會很多，這無形之中增加了運算量和復(fù)雜度。建議SR的設(shè)置逐步增大，如果小的搜索值即可產(chǎn)生足夠多的鄰區(qū)列表，就

沒必要再繼續(xù)增大其值。

(4)設(shè)置柵格采樣點

以每個新增小區(qū)為中心、SR為邊距的正方形區(qū)域D中，以50米的間隔劃分網(wǎng)格，得到一個柵格交叉點列表集合{Gn}，即將新增小區(qū)附近的正方形區(qū)域柵格化。

(5)計算柵格點導(dǎo)頻強度，形成有效覆蓋矩陣Q

在每個柵格點Gn處，根據(jù)相應(yīng)的傳播模型計算區(qū)域D中所有基站小區(qū)到該柵格點上的導(dǎo)頻信號強度(主要考慮天線掛高、方位、下傾和方向圖等)，依次檢測區(qū)域內(nèi)所有柵格點上的該值，其值大于最小門限值(默認(rèn)值－104dB)的柵格點被認(rèn)為是在該基站小區(qū)的覆蓋范圍內(nèi)，即將有效覆蓋矩陣Q中相應(yīng)元素置1；如果導(dǎo)頻強度小于該門限值，則把矩陣Q中相應(yīng)的元素置為0。其步驟如圖2所示：

計算柵格點接收到的區(qū)域內(nèi)各小區(qū)發(fā)射的信號強度大小，需要進行鏈路預(yù)算。考慮傳播模型帶來的損耗、陰影衰落、基站鏈路損耗、基站功率放大增益以及天線方向的損耗等，柵格點接收信號功率強度可表示為：

Pr=Pt-Linkloss(1)

其中，Pt為小區(qū)發(fā)射信號功率。

鏈路損耗Linkloss：

Linkloss=Passloss+基站鏈路損耗+基站功率放大增益+天線方向損耗(2)

路徑損耗Passloss：

Passloss=Lp+ζ (3)

其中，Lp為模型損耗，ζ為陰影衰落。

本文軟件仿真中采用的是SPM模型，至于天線方向損耗需要同時考慮水平方向和豎直方向兩個方向帶來的損耗。

(6)計算鄰區(qū)列表矩陣W

當(dāng)源小區(qū)與目標(biāo)小區(qū)對某些柵格點都產(chǎn)生了高于一定電平門限的覆蓋時，將目標(biāo)小區(qū)加入源小區(qū)的可能鄰區(qū)列表，并統(tǒng)計共同覆蓋的柵格點數(shù)目。通過W=Q^-*Q得到該發(fā)射源的鄰區(qū)列表矩陣W。

(7)對所有新增小區(qū)重復(fù)步驟(4)～(6)，初步得到新增小區(qū)規(guī)劃的鄰區(qū)列表。

3.2鄰區(qū)列表合法性檢查

鄰區(qū)列表的合法性檢查的主要作用是對上述生成的初始鄰區(qū)列表矩陣W，根據(jù)鄰區(qū)規(guī)劃的原則進行一系列的合法性檢查，包括鄰區(qū)列表長度檢查、鄰區(qū)列表漏配檢查和鄰區(qū)列表單配檢查。

(1)鄰區(qū)列表長度檢查

鄰區(qū)列表過長會導(dǎo)致越區(qū)切換時移動臺對目標(biāo)基站搜索時間增加，影響切換效率。系統(tǒng)通過對各個源小區(qū)同頻、異頻、異網(wǎng)鄰區(qū)列表的長度進行檢查，保證在滿

足切換需求的情況下，鄰區(qū)列表不至于過長。若鄰區(qū)列表過長，可能是由于搜索半徑SR設(shè)置太大，反之亦然。該步驟可以認(rèn)為是對SR搜索值的一個補充，所以該過程的提示可以認(rèn)為是對SR的一個修正。

處理步驟：

1)讀取約束條件設(shè)置的鄰區(qū)列表長度門限值L，系統(tǒng)默認(rèn)值為20，用戶可以手動修改，L取值不得大于32。

2)對各個源小區(qū)，計算SDMA算法生成的鄰區(qū)列表的長度總和N。

3)當(dāng)N≤L時，說明源小區(qū)鄰區(qū)列表長度合適。如果所有小區(qū)的鄰區(qū)列表都滿足N≤L，則提示用戶：無超長鄰區(qū)列表。

4)當(dāng)L

5)當(dāng)N>32時，記錄下此源小區(qū)CELLID，自動刪除其最后的(N-32)個多余鄰區(qū)，同時提示用戶：列表超長。

(2)鄰區(qū)列表漏配檢查

鄰區(qū)漏配會導(dǎo)致移動臺在切換帶頻頻掉話、斷網(wǎng)。經(jīng)上述步驟生成的鄰區(qū)列表可能產(chǎn)生鄰區(qū)漏配的原因有以下兩點：一是基站搜索半徑太小，在郊區(qū)、平原開闊地帶等一些基站分布比較稀疏的地區(qū)，兩個基站距離較遠(yuǎn)，但兩基站實際覆蓋重疊面積很大，仍應(yīng)配置為鄰區(qū)；二是兩基站相距很近，但天線發(fā)射方向相反，如共站小區(qū)，考慮到高速移動的情況，仍應(yīng)配置為鄰區(qū)。

處理步驟：

1)自動將源小區(qū)的共站小區(qū)添加到其鄰區(qū)列表中，將其排列到鄰區(qū)列表的最前面。如果由于共站小區(qū)的加入致使鄰區(qū)列表的長度超過L，但沒超過32，即提示用戶：長度門限取值是否太小或鄰區(qū)冗余；如超過32，即刪除原鄰區(qū)列表中最后的鄰區(qū)。

2)根據(jù)設(shè)置的最小鄰區(qū)門限值M(系統(tǒng)默認(rèn)值為2，用戶可以在前面的約束條件中手動修改)，檢查鄰區(qū)列表的長度。若鄰區(qū)列表長度小于M，向用戶發(fā)出提示：可能有漏配或鄰區(qū)信息不足。

3)完成步驟1)、2)后，進入鄰區(qū)單配檢查。

(3)鄰區(qū)列表單配檢查

按說SDMA生成的初始鄰區(qū)列表不可能產(chǎn)生單配，但由于上述鄰區(qū)列表長度檢查和鄰區(qū)漏配檢查都需要對列表進行刪減，而且都是在沒有考慮周圍小區(qū)的情況下獨自進行的工作，所以很容易造成鄰區(qū)單配。因為單配會造成移動臺單向切換，這是不允許的，也和鄰區(qū)規(guī)劃的原則不相符，所以必須予以消除。

處理步驟：

1)按CELLID由小到大依次計算，記錄源小區(qū)的所有鄰區(qū)CELID，然后依次查找各個鄰區(qū)的鄰區(qū)列表中是否也有源小區(qū)。如果有則繼續(xù)，沒有則記錄下源小區(qū)與相應(yīng)的鄰區(qū)CELLID，計算完源小區(qū)的所有鄰區(qū)后開始計算下一個源小區(qū)，直至計算完規(guī)劃區(qū)域內(nèi)所有小區(qū)。

2)根據(jù)步驟1)中記錄的源小區(qū)與相應(yīng)單配鄰區(qū)CELLID以及源小區(qū)與單配小區(qū)雙方的鄰區(qū)列表，若單配小區(qū)的鄰區(qū)列表加入該源小區(qū)后其長度仍小于L，即可加入；若大于L其小于32，也加入，但提示用戶：長度門限取值是否太小或鄰區(qū)冗余；若大于32，為了減少對原網(wǎng)絡(luò)的影響，同時也為了保證新增小區(qū)鄰區(qū)列表不會太短，只有在新增小區(qū)的鄰區(qū)列表長度小于(M+1)時，才把新增小區(qū)鄰區(qū)加到單配小區(qū)的鄰區(qū)列表最前面，同時刪除單配小區(qū)鄰區(qū)列表的最后一個。

3)對每一單配小區(qū)執(zhí)行步驟2)，直至鄰區(qū)列表中不存在單配鄰區(qū)。

4仿真測試及分析

將廣州某區(qū)域具有500個站點的實際運行的TD－SCDMA網(wǎng)絡(luò)作為樣本，利用Matlab軟件對本文所提出的SDMA算法進行仿真測試，其仿真測試結(jié)果與現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)的比較如表2所示：

從表2可以看出，SDMA算法的規(guī)劃結(jié)果，同現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)有細(xì)微的差別。對與現(xiàn)網(wǎng)不相同的鄰區(qū)列表，分析發(fā)現(xiàn)，這些相鄰小區(qū)間的距離很大，已經(jīng)超過了軟件設(shè)置的約束條件。這些鄰區(qū)關(guān)系的設(shè)定應(yīng)該是工程技術(shù)人員手動規(guī)劃的結(jié)果，與特殊的場景和網(wǎng)絡(luò)部署有關(guān)，不是單純軟件自動規(guī)劃能夠解決的，已屬于鄰區(qū)優(yōu)化的范疇了，在此不做介紹。

5結(jié)論

隨著3G移動用戶的不斷增加，話務(wù)量必將越來越大，在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中進行查漏補缺已經(jīng)成為一項很迫切的工作；而鄰區(qū)規(guī)劃是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中新增站點以后一項很重要的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作，鄰區(qū)規(guī)劃的好壞直接影響到網(wǎng)絡(luò)的性能。本文通過SDMA算法的提出，詳細(xì)闡述了新增站點鄰區(qū)規(guī)劃的原則和自動規(guī)劃的實現(xiàn)方法；通過與現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)對比的仿真測試，證明本文提出的實施方法能夠取得良好的鄰區(qū)規(guī)劃效果，滿足網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的實際要求。