TD-LTE基于統(tǒng)計(jì)分析的MIMO性能優(yōu)化方法

趙明偉 徐霖洲 石宙飛

【摘要】 本 文根據(jù)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化需求和實(shí)踐應(yīng)用，介紹一套基于掃頻測(cè)試數(shù)據(jù)和網(wǎng)管統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相結(jié)合的TD-LTE MIMO性能的優(yōu)化方法，通過(guò)對(duì)不同來(lái)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合分析，提高了MIMO性能故障小區(qū)的定位效率，挖掘了更深層次的MIMO隱患故障，快速提升了TD-LTE網(wǎng)絡(luò)性能，提升用戶感知。

【關(guān)鍵詞】 網(wǎng)管統(tǒng)計(jì) MIMO性能 隱患故障

TD-LTE MIMO performance optimization method based on statistical analysis

ZhaoMingWei ，Xulinzhou ，ShiZhoufei （China Mobile Group Guangdong co，LTD. Zhongshan Branch）

【abstract】I n this paper， according to TD-LTE network optimization requirements and practical application， introduced a method for the network of the TD-LTE MIMO performance optimization ，based on combining scanner data and network management statistical data. Through analyzing the different sources of data，it can improve the efficiency of MIMO performance fault cells， excavate the MIMO deeper hidden faults， promote the TD-LTE network performance fastly and enhance users awareness.

【key words】 Network management statistical MIMO performance Hidden faults

一、引言

多輸入多輸出技術(shù)（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）是指在發(fā)射端和接收端分別使用多個(gè)發(fā)射天線和接收天線，使信號(hào)通過(guò)發(fā)射端與接收端的多個(gè)天線傳送和接收，從而改善通信質(zhì)量。它能充分利用空間資源，通過(guò)多個(gè)天線實(shí)現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的情況下，可以成倍的提高系統(tǒng)信道容量，顯示出明顯的優(yōu)勢(shì)，是TDLTE網(wǎng)絡(luò)的的核心技術(shù)。

二、MIMO性能優(yōu)化的現(xiàn)狀及意義

MIMO技術(shù)充分利用多天線特性來(lái)對(duì)抗信道衰落，從而有效克服多徑衰落、干擾等影響通信質(zhì)量的主要因素，提高信號(hào)的鏈路性能。

TD-LTE為雙流射頻發(fā)射系統(tǒng)，其中一路故障，或雙路不平衡，檢測(cè)難度較大，目前未有系統(tǒng)的檢測(cè)方法和統(tǒng)計(jì)分析方法。特別是雙流不平衡問(wèn)題，因?yàn)闊o(wú)線環(huán)境非常復(fù)雜，信號(hào)是波動(dòng)地傳輸?shù)摹，F(xiàn)有的MIMO性能分析方法基本上每次排查前均需要進(jìn)行掃頻測(cè)試，且沒(méi)有成熟的算法及軟件分析系統(tǒng)，工作量大，效率較低，如何準(zhǔn)確地定位出MIMO性能問(wèn)題小區(qū)是關(guān)鍵。

三、基于后臺(tái)統(tǒng)計(jì)的MIMO性能數(shù)據(jù)分析的方法和流程

3.1基于后臺(tái)統(tǒng)計(jì)的MIMO性能優(yōu)化系統(tǒng)總體構(gòu)成

基于后臺(tái)統(tǒng)計(jì)的MIMO性能優(yōu)化系統(tǒng)總體由三部分組成：原始數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理中心、故障檢測(cè)，具體系統(tǒng)構(gòu)成如下圖1。

原始數(shù)據(jù)采集：完成對(duì)掃頻MIMO數(shù)據(jù)、網(wǎng)管后臺(tái)TM數(shù)據(jù)的采集；

數(shù)據(jù)處理中心：對(duì)掃頻MIMO數(shù)據(jù)和網(wǎng)管后臺(tái)TM數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析掃頻2*2 MIMO覆蓋、掃頻雙流差值覆蓋、掃頻CN值覆蓋、后臺(tái)TM模式數(shù)據(jù)占比；

故障檢測(cè)：完成小區(qū)故障檢測(cè)，如饋線故障、RRU供電不足、RRU通道故障、CC版故障、天線故障，拉遠(yuǎn)站點(diǎn)光纖時(shí)延故障等。

整個(gè)MIMO性能優(yōu)化方法可分為三個(gè)步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)：掃頻MIMO分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及統(tǒng)計(jì)分析、后臺(tái)網(wǎng)管雙流傳輸業(yè)務(wù)性能統(tǒng)計(jì)分析、MIMO故障小區(qū)輸出，下面對(duì)三個(gè)步驟逐一介紹。

3.1.1 掃頻MIMO分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)過(guò)掃頻測(cè)試可以得到2*2路的信道特征并計(jì)算信道條件數(shù)，進(jìn)而判斷信道的相關(guān)性，從而對(duì)MIMO性能進(jìn)行分析，掃頻MIMO分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及統(tǒng)計(jì)分析如圖2，主要由硬件數(shù)據(jù)采集和軟件數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析兩部分組成。

硬件數(shù)據(jù)采集：利用Rainbow多徑質(zhì)量測(cè)試儀，對(duì)LTE小區(qū)的信號(hào)源發(fā)射機(jī)Tx0和發(fā)射機(jī)Tx1的信號(hào)源進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。

軟件數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析：利用軟件平臺(tái)算法，進(jìn)行2*2MIMO的覆蓋性能評(píng)估，多徑相關(guān)性質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析；

多徑相關(guān)性質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析：主要定位掃頻MIMO故障單流區(qū)域，如圖3；

說(shuō)明：圖中方格區(qū)域?yàn)閱瘟鲄^(qū)域，無(wú)雙流相關(guān)性參數(shù)，無(wú)法啟用MIMO功能業(yè)務(wù)

2*2MIMO的雙流性能評(píng)估分析：主要分析雙流平衡度，雙流差值大于10dBm即為雙流不平衡，如圖4雙流性能情況分析。

3.1.2 后臺(tái)網(wǎng)管雙流傳輸業(yè)務(wù)性能統(tǒng)計(jì)分析

從網(wǎng)管后臺(tái)網(wǎng)管數(shù)據(jù)中，TM傳輸模式數(shù)據(jù)能夠直接反映MIMO性能的好壞，目前常用的TD-LTE傳輸模式有5種TM1、TM2、TM3、TM7、TM8，TM模式說(shuō)明如表2。

UE在TM8業(yè)務(wù)模式下，當(dāng)UE因?yàn)榭臻g原因無(wú)法解調(diào)出其中一個(gè)數(shù)據(jù)流的情況下，UE就會(huì)向eNb反饋，RI1的CQI，同時(shí)在TM8模式下，支持內(nèi)部模式快速切換到發(fā)射分集，這一設(shè)計(jì)是為了在不改變傳輸模式的情況下，由物理層信令指示傳輸方式快速切換到發(fā)射分集。

后臺(tái)網(wǎng)管統(tǒng)計(jì)分析示例：某小區(qū)的TM模式用戶數(shù)占比情況，單流占比非常高，該小區(qū)雙流性能異常，如表3所示。

注：TM8模式也包括單流波束賦形，除專用導(dǎo)頻不同外，基本原理和性能與 TM7 單流是一樣的。

3.1.3 MIMO故障小區(qū)輸出

結(jié)合掃頻MIMO分析和后臺(tái)網(wǎng)管數(shù)據(jù)分析，輸出MIMO性能故障的小區(qū)進(jìn)行上站排查，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的站點(diǎn)情況進(jìn)行相應(yīng)的排查，定位問(wèn)題的根源，輸出MIMO故障小區(qū)。

MIMO故障單流小區(qū)的定義：

①掃頻雙流數(shù)據(jù)測(cè)試單流接收或雙流不平衡

②后臺(tái)網(wǎng)管的雙流數(shù)據(jù)占比（rank=2）低于10%

3.1.4 MIMO性能優(yōu)化方法實(shí)例

問(wèn)題描述：

網(wǎng)管后臺(tái)分析，后臺(tái)數(shù)據(jù)監(jiān)控顯示，中山沙溪嵐霞新村 F-ZLH-2雙流業(yè)務(wù)量占比為0%，下行BLER達(dá)到12.05%，用戶感知指標(biāo)較差。

掃頻MIMO數(shù)據(jù)顯示，中山沙溪嵐霞新村F-ZLH-2小區(qū)，PCI為13，正覆蓋方向雙流差值大于8dbm，雙流不平衡，如圖7所示；

現(xiàn)場(chǎng)排查：

1、饋線檢查：仔細(xì)檢查該小區(qū)的天饋線，沒(méi)有進(jìn)水及破損現(xiàn)象；

2、駐波檢查：連接軟件查看該小區(qū)8通道的駐波比情況，都是1：1排除饋線問(wèn)題；

3、光纖調(diào)換驗(yàn)證：用正常1小區(qū)的光纖插到問(wèn)題小區(qū)上，雙流不平衡問(wèn)題依然存在，排除光纖和BBU問(wèn)題；

4、天線校準(zhǔn)線驗(yàn)證：更換天線校準(zhǔn)線后不平衡問(wèn)題依舊存在；

根據(jù)后臺(tái)告警及現(xiàn)場(chǎng)排查情況分析，懷疑是第9通道天線校準(zhǔn)線故障導(dǎo)致雙流輸出不平衡，嘗試更換天線校準(zhǔn)線，更換后啟動(dòng)基站，不平衡問(wèn)題依舊存在；

5、后臺(tái)日記跟蹤及RRU內(nèi)部通道指令查詢

結(jié)合小區(qū)歷史日志及當(dāng)前的日記進(jìn)行分析，初步判斷是由于RRU上有一個(gè)通道出現(xiàn)故障導(dǎo)致該通道信號(hào)輸出異常，因此進(jìn)一步使用RRU內(nèi)部通道指令查詢，最終確定RRU通道1存在故障，更換RRU。

現(xiàn)場(chǎng)排查效果：

1、雙流性能恢復(fù)正常：更換RRU后，多徑測(cè)試儀顯示該小區(qū)雙流恢復(fù)平衡，信道相關(guān)性改善；

2、調(diào)整前后一周后臺(tái)指標(biāo)對(duì)比：故障消除后，BLER為8.70%，提升4個(gè)百分點(diǎn)；雙流數(shù)據(jù)流量恢復(fù)正常，占比63.97%；

四、總結(jié)

本文通過(guò)結(jié)合后臺(tái)網(wǎng)管指標(biāo)、掃頻MIMO測(cè)試，對(duì)TDLTE 網(wǎng)絡(luò)整體MIMO性能進(jìn)行深層次評(píng)估，挖掘MIMO性能異常隱性，定位問(wèn)題本質(zhì)原因，總結(jié)出一套MIMO性能優(yōu)化的可行性方案，為MIMO性能優(yōu)化提供明確方向，提高優(yōu)化效率。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] TN929.5： 胡宏林，徐景.3GPP LTE無(wú)線鏈路關(guān)鍵技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社，2008

[2] TN929.5： 沈嘉，索士強(qiáng)，全海洋等.3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)出版社，2008.

[3] TN929.5：肖清華.TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)與優(yōu)化.北京：人民郵電出版社，2013

[4] TN929.5：吳志忠.移動(dòng)通信無(wú)線電波傳播.北京：人民郵電出版社，2002

[5 TN929.5：] 徐景，胡宏林，周婷.3GPP LTE標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展.中興通訊技術(shù)，2007，13-20

[6] TN929.5： 朱晨鳴，李新.TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃關(guān)鍵因素研究[J].電信快報(bào)，2013年03期

[7] TN929.5：戴源. TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì). 北京：人民郵電出版社 ，2012

[8] TN929.5： 陳禹.LTE TDD物理層過(guò)程關(guān)鍵技術(shù)研究[D].北京郵電大學(xué)，2010年

[9] TN929.5：高峰.TD-LTE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)踐. 北京：人民郵電出版社，2011

[10] TN929.5：尤肖虎.未來(lái)移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與展望.電信技術(shù)，2003，（6）：14-17