基于LTE測(cè)量報(bào)告數(shù)據(jù)的小區(qū)覆蓋分析*

胡亞希，梁雙春，方媛

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

1 概述

中國(guó)移動(dòng)在繼2011年6城市TD-LTE試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)之后，今年又將TD-LTE的試驗(yàn)網(wǎng)擴(kuò)大至10城市，預(yù)計(jì)建設(shè)規(guī)模將達(dá)到2萬(wàn)個(gè)基站。深圳、廣州和杭州3個(gè)城市目前均已實(shí)現(xiàn)了LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋，另外中移動(dòng)還啟動(dòng)了香港LTE網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)地4 G網(wǎng)絡(luò)的漫游測(cè)試。隨著TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署，運(yùn)營(yíng)商首先要面對(duì)的就是新網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和優(yōu)化問(wèn)題，如何使得TD-LTE在四網(wǎng)協(xié)同中發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，承載高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，就成了當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商最關(guān)心的話題。

結(jié)合GSM和TD-SCDMA的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，傳統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)和分析網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題的主要手段是DT（路測(cè)）/CQT（定點(diǎn)測(cè)試）以及用戶投訴。其中DT/CQT需要耗費(fèi)大量的人力和物力，而且周期較長(zhǎng)，不能及時(shí)應(yīng)對(duì)一些網(wǎng)絡(luò)突發(fā)現(xiàn)象，諸如城市某些重要商圈的大面積網(wǎng)絡(luò)癱瘓等；用戶投訴的方法，雖然可以基于具體的用戶投訴現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中潛在的問(wèn)題，但是由于客戶對(duì)現(xiàn)象描述不清以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的復(fù)雜性，都會(huì)大大提高解決問(wèn)題的難度。另外，用戶投訴是一種被動(dòng)的問(wèn)題發(fā)現(xiàn)方式，不僅會(huì)大大降低客戶的滿意度，而且對(duì)運(yùn)營(yíng)商的社會(huì)形象也會(huì)造成不利的影響。利用基站或終端上報(bào)的測(cè)量報(bào)告數(shù)據(jù)既節(jié)省了人力物力，又能及時(shí)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，最大程度上提高客戶感知。

2 LTE測(cè)量報(bào)告

測(cè)量是LTE系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能。物理層上報(bào)的測(cè)量結(jié)果可以用于系統(tǒng)中無(wú)線資源控制子層完成諸如小區(qū)選擇/重選及切換等事件的觸發(fā)，也可以用于系統(tǒng)操作維護(hù)，觀察系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。LTE的測(cè)量報(bào)告數(shù)據(jù)主要來(lái)自UE和eNode B的物理層、RLC層，以及在無(wú)線資源管理過(guò)程中計(jì)算產(chǎn)生的測(cè)量報(bào)告。原始測(cè)量數(shù)據(jù)或者經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算（可以在eNode B或OMC-R上實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)）報(bào)送到OMC-R以統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)形式進(jìn)行存儲(chǔ)（如圖1所示），或者直接報(bào)送到OMC-R以樣本數(shù)據(jù)形式進(jìn)行存儲(chǔ)如圖2所示）。

圖1 測(cè)量報(bào)告統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采集示意圖

圖2 測(cè)量報(bào)告樣本數(shù)據(jù)采集示意圖

LTE測(cè)量方式分為兩種：周期測(cè)量和事件觸發(fā)測(cè)量。

周期測(cè)量可以在測(cè)量任務(wù)定制時(shí)對(duì)上報(bào)周期進(jìn)行配置；在LTE測(cè)量中，涉及到以下幾個(gè)周期，具體定義為：

（1） eNode B或UE測(cè)量采樣周期：表示eNode B或UE對(duì)某個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量的周期，例如RSRP的同頻測(cè)量采樣周期為200 ms，異頻測(cè)量采樣周期為480 ms，該周期在3GPP TS 36.133中規(guī)定，eNode B或UE按要求實(shí)現(xiàn)。

（2） eNode B或UE測(cè)量上報(bào)周期：表示eNode B或UE將測(cè)量結(jié)果上報(bào)的周期，控制消息將此周期通知eNode B或UE。該周期可以設(shè)置為15 min。

（3） OMC-R統(tǒng)計(jì)周期：表示OMC-R生成測(cè)量報(bào)告統(tǒng)計(jì)的周期，該周期一般為15 min或15min的整數(shù)倍。

（4） OMC-R上報(bào)周期：表示OMC-R將測(cè)量報(bào)告統(tǒng)計(jì)通過(guò)北向接口上報(bào)給NMS的周期，該周期一般為OMC-R統(tǒng)計(jì)周期的整數(shù)倍。

事件觸發(fā)的測(cè)量是利用網(wǎng)絡(luò)已開(kāi)啟的事件測(cè)量，不需另外開(kāi)啟測(cè)量，根據(jù)3 GPP TS 36.331相關(guān)定義，事件類型分為A1, A2, A3, A4, A5, A6,B1, B2幾種，具體含義為：

A1 (Serving becomes better than threshold)；

A2 (Serving becomes worse than threshold)；

A3 (Neighbour becomes offset better than PCell)；

A4 (Neighbour becomes better than threshold)；

A5 (PCell becomes worse than threshold1 and neighbour becomes better than threshold2)；

A6 (Neighbour becomes offset better than SCell)；

B1 (Inter RAT neighbour becomes better than threshold)；

B2 (PCell becomes worse than threshold1 and inter RAT neighbour becomes better than threshold2)。

LTE測(cè)量報(bào)告數(shù)據(jù)在OMC-R中有兩種存儲(chǔ)形式：測(cè)量報(bào)告樣本數(shù)據(jù)和測(cè)量報(bào)告統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。測(cè)量報(bào)告樣本數(shù)據(jù)表示OMC-R收集的原始測(cè)量報(bào)告信息。其記錄特征如表1所示。

測(cè)量報(bào)告統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表示在一個(gè)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)，按照一定的統(tǒng)計(jì)條件得到的分區(qū)間統(tǒng)計(jì)的原始測(cè)量報(bào)告樣本數(shù)量，包括一維統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和二維統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)兩種。一維測(cè)量報(bào)告統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)僅涉及一種統(tǒng)計(jì)條件，二維測(cè)量報(bào)告統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)涉及兩種統(tǒng)計(jì)條件。一維測(cè)量報(bào)告統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)記錄特征如表2所示。

LTE測(cè)量報(bào)告數(shù)據(jù)涵蓋了小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況、業(yè)務(wù)質(zhì)量、上/下行鏈路干擾水平、小區(qū)或載波發(fā)射功能等方面，可以通過(guò)采集全網(wǎng)的MR，獲得用戶通話過(guò)程中的空口測(cè)量值，通過(guò)采集、分析測(cè)量報(bào)告數(shù)據(jù)，便利的發(fā)現(xiàn)當(dāng)前用戶的分布狀況，解決網(wǎng)絡(luò)中如覆蓋漏洞、用戶掉話等常見(jiàn)的網(wǎng)優(yōu)問(wèn)題，從而可以替代部分路測(cè)工作，節(jié)省了大量的人力和物力。

表1 OMC-R無(wú)線測(cè)量報(bào)告樣本數(shù)據(jù)記錄特征

表2 OMC-R無(wú)線測(cè)量報(bào)告統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)記錄特征

3 利用LTE測(cè)量報(bào)告進(jìn)行小區(qū)覆蓋性能分析

LTE網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)覆蓋性能是影響通信質(zhì)量的重要因素之一，例如越區(qū)覆蓋、臨界覆蓋、欠覆蓋都會(huì)造成掉話、話音質(zhì)量下降或網(wǎng)絡(luò)擁塞、切換成功率低等不良的客戶感知。因此，改善小區(qū)覆蓋性能仍是今后LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化重要工作之一。以往傳統(tǒng)的解決覆蓋問(wèn)題的方法通常是采用路測(cè)或者定點(diǎn)測(cè)試的方法采集信號(hào)質(zhì)量數(shù)據(jù)然后對(duì)其進(jìn)行分析，得出優(yōu)化的解決方案，最后網(wǎng)優(yōu)工程師勘察現(xiàn)場(chǎng)后調(diào)整無(wú)線參數(shù)從而達(dá)到優(yōu)化的目的。這種方式通常周期較長(zhǎng)，而且需要耗費(fèi)較多的人力和物力，另外，由于用戶的移動(dòng)性以及城市建設(shè)等因素，通過(guò)路測(cè)的方法收到的效果往往不太明顯。

隨著測(cè)量報(bào)告采集和統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化工作的推進(jìn)，利用測(cè)量報(bào)告數(shù)據(jù)以及基于測(cè)量報(bào)告的分析結(jié)果能夠解決相當(dāng)一部分網(wǎng)絡(luò)覆蓋問(wèn)題，而且這種方式具有成本低廉、方便操作、及時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，可以替代部分的路測(cè)工作或者成為路測(cè)方法的有益補(bǔ)充。

3.1 扇區(qū)覆蓋集中度分析

扇區(qū)覆蓋集中度主要評(píng)估每個(gè)扇區(qū)中用戶數(shù)量以及占總小區(qū)用戶數(shù)的比例。通過(guò)該參數(shù)可以發(fā)現(xiàn)諸如扇區(qū)天線主覆蓋方向可能沒(méi)有覆蓋主要用戶群，導(dǎo)致用戶話務(wù)質(zhì)量嚴(yán)重下降甚至掉話等問(wèn)題。分析扇區(qū)覆蓋集中度可以明確覆蓋優(yōu)化場(chǎng)景和方案，例如調(diào)整天線方位角等。

通過(guò)全網(wǎng)采集測(cè)量報(bào)告（Measurement Report, MR）的方式，并進(jìn)行扇區(qū)覆蓋集中度統(tǒng)計(jì)分析，可以有效解決網(wǎng)絡(luò)側(cè)無(wú)法全面了解終端位置信息的問(wèn)題。具體方法如下：

本方法需要用到天線到達(dá)角測(cè)量數(shù)據(jù)，MR.AoA，具體定義為：天線處以正北為初始方向的用戶信號(hào)到達(dá)角度。AoA定義一個(gè)用戶關(guān)于參考方向的估計(jì)角度。該測(cè)量數(shù)據(jù)表示OMC-R統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)滿足取值范圍按照分區(qū)間統(tǒng)計(jì)天線到達(dá)角的樣本個(gè)數(shù)。其中MR.AoA.XX對(duì)應(yīng)為測(cè)量數(shù)據(jù)Tadv從x～y度區(qū)間的樣本統(tǒng)計(jì)數(shù)值，即出現(xiàn)的次數(shù)。從0～360°，每5°為一個(gè)區(qū)間，具體定義內(nèi)容見(jiàn)表3。

表3 天線到達(dá)角取值范圍

根據(jù)上述測(cè)量報(bào)告統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析扇區(qū)覆蓋集中度情況：

（MR.AoA.x+…+MR.AoA.y)/( MR.AoA.00+ … +MR.AoA71)×100%

其中x和y分別表示扇區(qū)天線方位角的起止角度。例如：0°～120°扇區(qū)，則x=0, y=120。上述公式表示0°～120°范圍內(nèi)的用戶數(shù)占全部小區(qū)用戶數(shù)的比例。

根據(jù)扇區(qū)覆蓋集中程度，定義：

扇區(qū)覆蓋集中程度高小區(qū)為：扇區(qū)覆蓋集中度大于a%（a將根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況設(shè)定，例如： 90%）。

扇區(qū)覆蓋集中程度低小區(qū)為：扇區(qū)覆蓋集中度小于b%（b將根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況設(shè)定，例如： 50%）。

通過(guò)上述方法判斷出問(wèn)題小區(qū)，然后針對(duì)具體的分析結(jié)果制定詳細(xì)的優(yōu)化方案，例如將天線方向角調(diào)整到用戶分布較集中的方位等。

3.2 小區(qū)用戶分布分析

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)用戶分布情況，有利于分析諸如“過(guò)覆蓋”等優(yōu)化場(chǎng)景。過(guò)覆蓋是指超過(guò)了小區(qū)設(shè)定的覆蓋范圍，易導(dǎo)致信令擁塞以及由于干擾帶來(lái)的掉話和頻繁切換等。這種場(chǎng)景通過(guò)路測(cè)方法進(jìn)一步分析和解決，但是由于路測(cè)方法的局限性會(huì)影響問(wèn)題分析的及時(shí)性和測(cè)試全面性。此外，現(xiàn)有2 G/3 G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)主要通過(guò)小區(qū)級(jí)在線用戶數(shù)了解當(dāng)前小區(qū)用戶情況，以及根據(jù)終端上報(bào)的GPS信息給出終端具體的位置信息。但是由于并非所有終端都能獲取GPS信息并愿意上報(bào)GPS信息，而且還有很多終端不具備獲取GPS信息能力，導(dǎo)致通過(guò)網(wǎng)絡(luò)無(wú)法準(zhǔn)確知道用戶分布情況。

通過(guò)全網(wǎng)采集測(cè)量報(bào)告（Measurement Report, MR）的方式，并進(jìn)行小區(qū)用戶分布統(tǒng)計(jì)分析，可以有效解決網(wǎng)絡(luò)側(cè)無(wú)法全面了解終端位置信息的問(wèn)題。具體方法如下：

涉及到時(shí)間提前量測(cè)量數(shù)據(jù)，英文名稱為MR.Tadv,MR.Tadv.XX對(duì)應(yīng)為測(cè)量數(shù)據(jù)Tadv從x～yTs區(qū)間的樣本統(tǒng)計(jì)數(shù)值，即出現(xiàn)的次數(shù)。對(duì)于Tadv，從0～10 Ts為一個(gè)區(qū)間，對(duì)應(yīng)MR.RSRQ.00；為10～200 Ts,每10 Ts對(duì)應(yīng)一個(gè)區(qū)間；對(duì)于200～1000 Ts,每40Ts對(duì)應(yīng)一個(gè)區(qū)間；對(duì)于1000～2000 Ts,每200 Ts對(duì)應(yīng)一個(gè)區(qū)間；對(duì)于2000～4096 Ts,每1048 Ts對(duì)應(yīng)一個(gè)區(qū)間；大于4096 Ts為一個(gè)區(qū)間，對(duì)應(yīng)MR.Tadv.47，具體定義內(nèi)容見(jiàn)表4。

表4 時(shí)間提前量取值范圍

根據(jù)上述測(cè)量報(bào)告統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析小區(qū)用戶分布情況：

近端用戶分布采樣點(diǎn)比例：某個(gè)小區(qū)近端用戶分布采樣點(diǎn)在全部采樣點(diǎn)中的比例，近端用戶分布采樣點(diǎn)是指在采用周期性測(cè)量情況下，MR報(bào)告中Tadv小于x Ts（根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況設(shè)定，例如：12 Ts）的采樣點(diǎn)。具體計(jì)算方法為：近端用戶分布采樣點(diǎn)比例=（MR.Tadv.00＋…＋MR.Tadv.y）/( MR.Tadv.00＋…＋MR. Tadv.17)，其中MR.Tadv.y中的y對(duì)應(yīng)具體時(shí)間提前量代表的序號(hào)，例如12 Ts，則y=01。

遠(yuǎn)端用戶分布采樣點(diǎn)比例：某個(gè)小區(qū)遠(yuǎn)端用戶分布采樣點(diǎn)在全部采樣點(diǎn)中的比例，遠(yuǎn)端用戶分布采樣點(diǎn)是指在采用周期性測(cè)量情況下，MR報(bào)告中Tadv大于x Ts（根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況設(shè)定，例如：200 Ts）的采樣點(diǎn)。具體計(jì)算方法為：遠(yuǎn)端用戶分布采樣點(diǎn)比例=（MR.Tadv.y＋…＋MR.Tadv.47）/( MR.Tadv.00＋…＋MR. Tadv.47)，其中MR.Tadv.y中的y對(duì)應(yīng)具體時(shí)間提前量代表的序號(hào)，例如200 Ts，則y=20。

根據(jù)近端用戶分布采樣點(diǎn)比例，定義近端用戶集中分布小區(qū)為：近端用戶分布采樣點(diǎn)比例大于a%（a將根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況設(shè)定，例如90%）。

根據(jù)遠(yuǎn)端用戶分布采樣點(diǎn)比例，定義遠(yuǎn)端用戶集中分布小區(qū)為：遠(yuǎn)端用戶分布采樣點(diǎn)比例大于a%（a將根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況設(shè)定，例如10%）。

通過(guò)上述方法，確定出小區(qū)的用戶分布特征，從而較容易的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題小區(qū)并制定相應(yīng)的優(yōu)化方案進(jìn)行解決。

4 結(jié)論

綜上所述，TD-LTE測(cè)量報(bào)告相對(duì)于TD-SCDMA無(wú)論是報(bào)告數(shù)據(jù)本身還是數(shù)據(jù)格式方面都提出了更高的要求，這是與中國(guó)移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)的精細(xì)化管理要求一致的。利用TD-LTE測(cè)量報(bào)告數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量進(jìn)行分析目前在國(guó)內(nèi)還是首次嘗試，通過(guò)本文的論述，可以看出現(xiàn)TD-LTE測(cè)量報(bào)告數(shù)據(jù)是可以替代部分路測(cè)工作完成小區(qū)覆蓋等問(wèn)題的初步分析，從而節(jié)省了大量的人力和物力，達(dá)到了事半功倍的效果。

[1] 中國(guó)移動(dòng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn), TD-LTE數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)無(wú)線操作維護(hù)中心（OMC-R）測(cè)量報(bào)告技術(shù)要求[S].

[2] 3GPP TS36.214 EUTRAN物理層測(cè)量（Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA);Physical Layer;Measurements)[S].

[3] 3GPP TS36.133 EUTRAN無(wú)線資源管理支持要求((E-UTRA);Requirements for Support of Radio Resource Management)[S].

[4] 3GPP TS 36.413 S1接口應(yīng)用協(xié)議（(E-UTRA);S1 Application Protocol (S1AP)[S].

[5] 3GPP TS25.123 TDD無(wú)線資源管理支持要求（Requirements for Support of Radio Resource Management (TDD))[S].

[6] 3GPP TS45.008 GSM/EDGE無(wú)線接入網(wǎng)無(wú)線子系統(tǒng)鏈路控制(GSM/EDGE Radio Access Network; Radio Subsystem Link Control)[S].