基于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)新增站點(diǎn)的自動(dòng)鄰區(qū)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)方法

涂治招 朱晨 唐余亮

摘要文章針對(duì)TD-SCDMA鄰區(qū)規(guī)劃工作，提出一種新增站點(diǎn)的自動(dòng)鄰區(qū)規(guī)劃方法SDMA(Strength-Decision－Making Algorithm)，對(duì)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(duì)該算法進(jìn)行的Matlab仿真測(cè)試，顯示其性能良好。

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

1鄰區(qū)規(guī)劃及其原則

移動(dòng)用戶在越區(qū)通話時(shí)，由于原來(lái)小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度逐漸減弱，為了保證正常通話，需要移動(dòng)臺(tái)及時(shí)切換到信號(hào)強(qiáng)度較強(qiáng)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(gè)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(duì)于(密集)市區(qū)，鄰區(qū)要相對(duì)多些但也不要過(guò)多，要把確實(shí)存在的相鄰關(guān)系配進(jìn)來(lái)，不要配置不相干的鄰區(qū)；

(3)鄰區(qū)應(yīng)該根據(jù)路測(cè)情況和實(shí)際無(wú)線環(huán)境而定。尤其對(duì)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(shí)發(fā)生切換；

(4)鄰區(qū)制作時(shí)要把信號(hào)可能最強(qiáng)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(jí)；

(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(huì)加重終端測(cè)量負(fù)擔(dān)；太少，可能會(huì)因?yàn)槿鄙汆弲^(qū)導(dǎo)致不必要的掉話和切換失敗。

2新增站點(diǎn)鄰區(qū)規(guī)劃的分析

中國(guó)移動(dòng)表示，到2010年底，全國(guó)TD基站總數(shù)超過(guò)了20萬(wàn)，可以覆蓋所有城市，到2011年要實(shí)現(xiàn)TD網(wǎng)絡(luò)利用率20％，到2012年將建設(shè)基站30萬(wàn)個(gè)。在這個(gè)過(guò)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(diǎn)，而這些TD站點(diǎn)新增進(jìn)去以后，必然需要對(duì)這些站點(diǎn)進(jìn)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?yàn)橐粋€(gè)良好的鄰區(qū)列表，能夠保證在小區(qū)邊界的手機(jī)及時(shí)切換到信號(hào)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(diǎn)自動(dòng)鄰區(qū)規(guī)劃，不僅需要到對(duì)新增站點(diǎn)進(jìn)行鄰區(qū)規(guī)劃，還需要對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)的一些小區(qū)進(jìn)行鄰區(qū)修

改。假設(shè)在現(xiàn)有TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中新增一個(gè)站點(diǎn)BS，那么就需要將BS周?chē)囊恍┬^(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(gè)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(huì)造成單配而容易掉話?？紤]到鄰區(qū)列表長(zhǎng)度一般最大不能超過(guò)32，假如小區(qū)A的鄰區(qū)列表長(zhǎng)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(gè)鄰區(qū)C，依此類(lèi)推，直到所有鄰區(qū)列表都雙向化。

為更好更快地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，完成擴(kuò)容任務(wù)，采用新增站點(diǎn)自動(dòng)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(duì)其進(jìn)行Matlab仿真。

3SDMA新增站點(diǎn)自動(dòng)鄰區(qū)規(guī)劃

SDMA算法主要是基于信號(hào)的覆蓋強(qiáng)度查找鄰區(qū)，并按強(qiáng)度大小對(duì)鄰區(qū)列表進(jìn)行排序。SDMA自動(dòng)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(jì)算新增基站附近柵格點(diǎn)上接收到的周?chē)鱾€(gè)發(fā)射源的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度；然后根據(jù)移動(dòng)臺(tái)接收電平閾值(如－104dB)，得到區(qū)域內(nèi)每個(gè)小區(qū)所覆蓋柵格點(diǎn)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(kuò)容規(guī)劃區(qū)內(nèi)所有站點(diǎn)(包括新增站點(diǎn)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(jìn)行判斷，若合法則進(jìn)入自動(dòng)規(guī)劃的下一步，否則提示哪一項(xiàng)工程參數(shù)出錯(cuò)，要求重新導(dǎo)入。

(3)設(shè)定自動(dòng)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(zhǎng)度L和最小長(zhǎng)度M，以及新增站點(diǎn)的個(gè)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(diǎn)置于何處而定，如新增站點(diǎn)在比較繁華的地帶，周?chē)^(qū)比較多，搜索半徑一般都會(huì)設(shè)置得比空白網(wǎng)絡(luò)鄰區(qū)規(guī)劃時(shí)要小。這是因?yàn)镾R值太大，相應(yīng)的需要計(jì)算的柵格點(diǎn)和小區(qū)站點(diǎn)就會(huì)很多，這無(wú)形之中增加了運(yùn)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(méi)必要再繼續(xù)增大其值。

(4)設(shè)置柵格采樣點(diǎn)

以每個(gè)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(gè)柵格交叉點(diǎn)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(jì)算柵格點(diǎn)導(dǎo)頻強(qiáng)度，形成有效覆蓋矩陣Q

在每個(gè)柵格點(diǎn)Gn處，根據(jù)相應(yīng)的傳播模型計(jì)算區(qū)域D中所有基站小區(qū)到該柵格點(diǎn)上的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度(主要考慮天線掛高、方位、下傾和方向圖等)，依次檢測(cè)區(qū)域內(nèi)所有柵格點(diǎn)上的該值，其值大于最小門(mén)限值(默認(rèn)值－104dB)的柵格點(diǎn)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(qiáng)度小于該門(mén)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(jì)算柵格點(diǎn)接收到的區(qū)域內(nèi)各小區(qū)發(fā)射的信號(hào)強(qiáng)度大小，需要進(jìn)行鏈路預(yù)算。考慮傳播模型帶來(lái)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(diǎn)接收信號(hào)功率強(qiáng)度可表示為：

Pr=Pt-Linkloss(1)

其中，Pt為小區(qū)發(fā)射信號(hào)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(shí)考慮水平方向和豎直方向兩個(gè)方向帶來(lái)的損耗。

(6)計(jì)算鄰區(qū)列表矩陣W

當(dāng)源小區(qū)與目標(biāo)小區(qū)對(duì)某些柵格點(diǎn)都產(chǎn)生了高于一定電平門(mén)限的覆蓋時(shí)，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(jì)共同覆蓋的柵格點(diǎn)數(shù)目。通過(guò)W=Q^-*Q得到該發(fā)射源的鄰區(qū)列表矩陣W。

(7)對(duì)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(duì)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(jìn)行一系列的合法性檢查，包括鄰區(qū)列表長(zhǎng)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(zhǎng)度檢查

鄰區(qū)列表過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致越區(qū)切換時(shí)移動(dòng)臺(tái)對(duì)目標(biāo)基站搜索時(shí)間增加，影響切換效率。系統(tǒng)通過(guò)對(duì)各個(gè)源小區(qū)同頻、異頻、異網(wǎng)鄰區(qū)列表的長(zhǎng)度進(jìn)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(guò)長(zhǎng)。若鄰區(qū)列表過(guò)長(zhǎng)，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(duì)SR搜索值的一個(gè)補(bǔ)充，所以該過(guò)程的提示可以認(rèn)為是對(duì)SR的一個(gè)修正。

處理步驟：

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

2)對(duì)各個(gè)源小區(qū)，計(jì)算SDMA算法生成的鄰區(qū)列表的長(zhǎng)度總和N。

3)當(dāng)N≤L時(shí)，說(shuō)明源小區(qū)鄰區(qū)列表長(zhǎng)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(wú)超長(zhǎng)鄰區(qū)列表。

4)當(dāng)L

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

(2)鄰區(qū)列表漏配檢查

鄰區(qū)漏配會(huì)導(dǎo)致移動(dòng)臺(tái)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(diǎn)：一是基站搜索半徑太小，在郊區(qū)、平原開(kāi)闊地帶等一些基站分布比較稀疏的地區(qū)，兩個(gè)基站距離較遠(yuǎn)，但兩基站實(shí)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(dòng)的情況，仍應(yīng)配置為鄰區(qū)。

處理步驟：

1)自動(dòng)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(zhǎng)度超過(guò)L，但沒(méi)超過(guò)32，即提示用戶：長(zhǎng)度門(mén)限取值是否太小或鄰區(qū)冗余；如超過(guò)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(mén)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(dòng)修改)，檢查鄰區(qū)列表的長(zhǎng)度。若鄰區(qū)列表長(zhǎng)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(jìn)入鄰區(qū)單配檢查。

(3)鄰區(qū)列表單配檢查

按說(shuō)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(zhǎng)度檢查和鄰區(qū)漏配檢查都需要對(duì)列表進(jìn)行刪減，而且都是在沒(méi)有考慮周?chē)^(qū)的情況下獨(dú)自進(jìn)行的工作，所以很容易造成鄰區(qū)單配。因?yàn)閱闻鋾?huì)造成移動(dòng)臺(tái)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(jì)算，記錄源小區(qū)的所有鄰區(qū)CELID，然后依次查找各個(gè)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(méi)有則記錄下源小區(qū)與相應(yīng)的鄰區(qū)CELLID，計(jì)算完源小區(qū)的所有鄰區(qū)后開(kāi)始計(jì)算下一個(gè)源小區(qū)，直至計(jì)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(zhǎng)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(zhǎng)度門(mén)限取值是否太小或鄰區(qū)冗余；若大于32，為了減少對(duì)原網(wǎng)絡(luò)的影響，同時(shí)也為了保證新增小區(qū)鄰區(qū)列表不會(huì)太短，只有在新增小區(qū)的鄰區(qū)列表長(zhǎng)度小于(M+1)時(shí)，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(shí)刪除單配小區(qū)鄰區(qū)列表的最后一個(gè)。

3)對(duì)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(cè)試及分析

將廣州某區(qū)域具有500個(gè)站點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)行的TD－SCDMA網(wǎng)絡(luò)作為樣本，利用Matlab軟件對(duì)本文所提出的SDMA算法進(jìn)行仿真測(cè)試，其仿真測(cè)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(duì)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(guò)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(dòng)規(guī)劃的結(jié)果，與特殊的場(chǎng)景和網(wǎng)絡(luò)部署有關(guān)，不是單純軟件自動(dòng)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(dòng)用戶的不斷增加，話務(wù)量必將越來(lái)越大，在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行查漏補(bǔ)缺已經(jīng)成為一項(xiàng)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(diǎn)以后一項(xiàng)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(guò)SDMA算法的提出，詳細(xì)闡述了新增站點(diǎn)鄰區(qū)規(guī)劃的原則和自動(dòng)規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)方法；通過(guò)與現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)對(duì)比的仿真測(cè)試，證明本文提出的實(shí)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(shí)際要求。