基于鄰區(qū)切換數(shù)據(jù)的LTE扇區(qū)接反分析算法研究

葉藹笙+史俊輝+曹家燕

【摘 要】扇區(qū)接反是LTE移動(dòng)基站建設(shè)的常見質(zhì)量問題，它會(huì)引起無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋異常、性能劣化從而影響4G用戶感知。首先對(duì)LTE鄰區(qū)特點(diǎn)及鄰區(qū)切換指標(biāo)進(jìn)行介紹，然后提出一種基于性能數(shù)據(jù)的扇區(qū)接反分析算法，并給出了具體算法實(shí)現(xiàn)流程?，F(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用驗(yàn)證結(jié)果表明，本文算法的問題定位準(zhǔn)確率超過90%，與現(xiàn)有方法手段比較，分析問題更全面、更高效，有助于節(jié)省人力成本。

【關(guān)鍵詞】扇區(qū)接反 鄰區(qū)切換 正向覆蓋

1 引言

為了滿足移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶不斷增長的用戶需求，近年國內(nèi)三大運(yùn)營商均發(fā)力4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，截至2016年5月底，中國已經(jīng)建成全球最大的4G網(wǎng)絡(luò)，基站超過200萬個(gè)。由于建設(shè)工程進(jìn)度緊、時(shí)間短、工作量大等各種因素的影響，容易出現(xiàn)各種天饋系統(tǒng)問題，扇區(qū)接反為其中一類典型問題。常見的扇區(qū)接反場(chǎng)景包括：

（1）天線方位角覆蓋差錯(cuò)；

（2）RRU饋線與天線接反；

（3）RRU光纖與信道板端口接反。

對(duì)于LTE網(wǎng)絡(luò)，天饋系統(tǒng)的好壞直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶感知，扇區(qū)接反將導(dǎo)致以下幾個(gè)主要問題：

（1）天饋覆蓋異常：不同扇區(qū)的工參，如下傾角、射頻功率等一般存在差異，接反扇區(qū)無法按照預(yù)定方向進(jìn)行信號(hào)覆蓋，并會(huì)增加對(duì)周邊基站的同頻干擾。

（2）PCI模3干擾：PCI一般會(huì)按照工參進(jìn)行規(guī)劃，盡量規(guī)避模3干擾問題，但扇區(qū)接反將可能引起周邊覆蓋區(qū)域PCI模3干擾問題變得突出。

（3）優(yōu)化方案偏差：工參數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際覆蓋不一致，基于后臺(tái)性能指標(biāo)及工參數(shù)據(jù)輸出的RF及參數(shù)優(yōu)化方案，都存在偏差可能性，導(dǎo)致優(yōu)化工作效果受到影響。

目前扇區(qū)接反問題的分析方法或相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)主要基于前臺(tái)測(cè)試及現(xiàn)場(chǎng)勘查，必須依靠現(xiàn)場(chǎng)工作發(fā)現(xiàn)問題，存在分析效率低、容易遺漏問題等缺點(diǎn)。針對(duì)該問題，嘗試借助后臺(tái)網(wǎng)管性能數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究出一套快速、有效、準(zhǔn)確的扇區(qū)接反分析算法。

2 LTE鄰區(qū)切換數(shù)據(jù)應(yīng)用可行性分析

主流設(shè)備廠家中興、華為等在LTE后臺(tái)網(wǎng)管性能指標(biāo)中，較EVDO及WCDMA引入了更細(xì)的統(tǒng)計(jì)維度到鄰區(qū)級(jí)（兩兩小區(qū)），可提供兩兩小區(qū)間的切換次數(shù)統(tǒng)計(jì)，包括同頻及異頻切換。借助該切換數(shù)據(jù)可以獲得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)各小區(qū)間的切換矩陣，有助于切換問題、越區(qū)覆蓋、模3干擾、用戶移動(dòng)性等分析工作的開展。

如圖1所示，正常情況下，一個(gè)扇區(qū)的鄰區(qū)大部分位于其主覆蓋方向范圍內(nèi)，并且位于該范圍內(nèi)的鄰區(qū)（橙色點(diǎn)表示）的切換次數(shù)統(tǒng)計(jì)之和會(huì)大于該范圍外的鄰區(qū)（青色點(diǎn)表示）的切換次數(shù)統(tǒng)計(jì)之和。

LTE網(wǎng)絡(luò)具備ANR鄰區(qū)自優(yōu)化功能，借助ANR功能可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)并處理漏配及冗余鄰區(qū)，使得LTE鄰區(qū)關(guān)系及時(shí)得到完善。LTE扇區(qū)接反導(dǎo)致的鄰區(qū)相互錯(cuò)配，基本可以由網(wǎng)管系統(tǒng)自動(dòng)糾正。與3G網(wǎng)絡(luò)相比，扇區(qū)接反帶來的鄰區(qū)配置與現(xiàn)場(chǎng)天饋覆蓋不一致問題在LTE網(wǎng)絡(luò)可以得到有效規(guī)避。扇區(qū)接反的存在也不會(huì)影響后臺(tái)網(wǎng)管鄰區(qū)切換次數(shù)統(tǒng)計(jì)的真實(shí)性和可靠性，但其呈現(xiàn)出來的地理分布和統(tǒng)計(jì)特征會(huì)與圖1所示的正常情況有明顯差異。

對(duì)于已有一定用戶規(guī)模的4G網(wǎng)絡(luò)，大量用戶在網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)，后臺(tái)網(wǎng)管鄰區(qū)切換數(shù)據(jù)可應(yīng)用到覆蓋分析，基于該類數(shù)據(jù)分析LTE扇區(qū)接反問題具有一定的可行性。

3 LTE扇區(qū)接反分析算法

本文提出一種基于鄰區(qū)切換數(shù)據(jù)的LTE扇區(qū)接反分析算法，根據(jù)每個(gè)扇區(qū)的鄰區(qū)呈現(xiàn)出來的地理分布和統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行分析，如果對(duì)應(yīng)扇區(qū)的鄰區(qū)不符合正常情況的判斷規(guī)則，則認(rèn)為可能存在扇區(qū)接反。分析算法主要輸入數(shù)據(jù)源為LTE扇區(qū)級(jí)工參信息以及取自后臺(tái)網(wǎng)管的鄰區(qū)切換指標(biāo)，需要解決以下三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題：

（1）待分析扇區(qū)的主覆蓋方向應(yīng)該如何界定；

（2）鄰區(qū)切換數(shù)據(jù)應(yīng)該如何應(yīng)用；

（3）符合什么樣的規(guī)則可以判斷為扇區(qū)接反。

3.1 扇區(qū)正向覆蓋范圍分析

為了確定各個(gè)扇區(qū)的主覆蓋方向，引入扇區(qū)正向覆蓋范圍概念，定義正向覆蓋夾角α、同基站相鄰扇區(qū)夾角β、扇區(qū)方位角ω、扇區(qū)水平半功率角γ。對(duì)于任意一個(gè)待分析扇區(qū)，正向覆蓋范圍通過公式（1）計(jì)算得出：

α1≤α<α2 （1）

其中，α1=ω-β1/2-（γ-γ1），α2=ω+β2/2+（γ-γ2）。

其中β1為本扇區(qū)與逆時(shí)針方向同站第一個(gè)相鄰小區(qū)的夾角，γ1為該相鄰小區(qū)水平功率角；β2為本扇區(qū)與順時(shí)針方向同站第一個(gè)相鄰小區(qū)的夾角，γ2為該相鄰小區(qū)水平功率角。一般情況下，同站各扇區(qū)天線選型一致或相近，水平半功率角相等，在公式中可不考慮γ差異帶來的影響。此外，由于無線信號(hào)傳播會(huì)受到基站周邊無線環(huán)境的影響，為避免相鄰扇區(qū)夾角過小導(dǎo)致正向覆蓋范圍計(jì)算偏差過大，當(dāng)β1、β2值小于30°時(shí)，公式值直接設(shè)為30°。圖2為兩個(gè)典型基站三個(gè)扇區(qū)的正向覆蓋范圍計(jì)算結(jié)果，可見整個(gè)基站360°方向被劃分為三個(gè)不同區(qū)域。

3.2 鄰區(qū)切換次數(shù)分段加權(quán)處理

在確定每個(gè)扇區(qū)正向覆蓋范圍后，可以對(duì)其鄰區(qū)進(jìn)行逐一分析，根據(jù)鄰區(qū)與待分析扇區(qū)經(jīng)緯度相對(duì)位置，確定其鄰區(qū)位置是否落在該扇區(qū)正向覆蓋范圍內(nèi)。

由于扇區(qū)接反分析法需綜合各個(gè)鄰區(qū)與待分析扇區(qū)的關(guān)系，如果把每個(gè)鄰區(qū)視作等價(jià)處理，分析結(jié)果容易受待分析扇區(qū)周邊不同方向基站密度差異、復(fù)雜無線傳播環(huán)境等因素影響。直接使用網(wǎng)管提取的鄰區(qū)切換次數(shù)進(jìn)行加權(quán)處理，如果存在少部分切換頻繁鄰區(qū)由于各種因素正好落在該扇區(qū)正向覆蓋范圍以外，則大量其他鄰區(qū)對(duì)分析結(jié)果基本無影響，容易引起錯(cuò)判。

因此引入分段加權(quán)處理步驟，對(duì)待分析扇區(qū)向各個(gè)鄰區(qū)切換出次數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，得出任一鄰區(qū)i與待分析扇區(qū)切換次數(shù)（假設(shè)為hi）的分段加權(quán)值（假設(shè)為wi），具體計(jì)算方法如式（2）所示：

當(dāng)hn≤hi

hn和hn+1為預(yù)先定義的第n個(gè)切換次數(shù)區(qū)間界限值，kn為第n個(gè)切換次數(shù)區(qū)間相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)值。分段區(qū)間數(shù)量以及相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)值可根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)情況進(jìn)行靈活配置。

3.3 扇區(qū)接反判斷規(guī)則

假設(shè)待分析扇區(qū)為m，結(jié)合工參分析各個(gè)鄰區(qū)i與m的相對(duì)位置，判斷鄰區(qū)i位置歸屬“m同站某扇區(qū)的正向覆蓋范圍”。對(duì)m的鄰區(qū)列表（即網(wǎng)管鄰區(qū)切換數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)對(duì)象）遍歷后，計(jì)算同站各扇區(qū)判斷基數(shù)ej：

ej=∑wi，i∈j （3）

其中wi為通過3.2節(jié)方法得出的鄰區(qū)分段加權(quán)值，ej可理解為位置歸屬“m同站各扇區(qū)j正向覆蓋范圍”的各個(gè)鄰區(qū)i對(duì)應(yīng)wi之和。

如果m沒有與其他扇區(qū)存在接反，那么根據(jù)上文所述的鄰區(qū)特點(diǎn)分析，各扇區(qū)ej最大的應(yīng)該為m，如果不是則可判斷待分析扇區(qū)m存在扇區(qū)接反，即：

max（ej）=eM，M=m為正常，M≠m為扇區(qū)接反（4）

為進(jìn)一步提高判斷的準(zhǔn)確性，通過上述算法將分析得出的扇區(qū)接反分為兩類：

（1）斷定接反：待分析扇區(qū)m分析結(jié)果得出接反扇區(qū)M的分析結(jié)果也存在扇區(qū)接反（但接反扇區(qū)不一定為m），則可斷定該扇區(qū)接反，如兩兩扇區(qū)接反、三扇區(qū)順序接反等等。

（2）疑似接反：待分析扇區(qū)m分析結(jié)果得出接反扇區(qū)M的分析結(jié)果不存在扇區(qū)接反，則需進(jìn)一步結(jié)合其他分析數(shù)據(jù)進(jìn)行二次判斷。

3.4 分析算法實(shí)現(xiàn)流程

基于鄰區(qū)切換數(shù)據(jù)的LTE扇區(qū)接反分析算法實(shí)現(xiàn)流程如圖3所示，共涉及六個(gè)關(guān)鍵步驟。對(duì)任何一個(gè)目標(biāo)LTE網(wǎng)絡(luò)，對(duì)所有基站的室外扇區(qū)重復(fù)該流程，即可完成全網(wǎng)扇區(qū)接反的快速分析。

4 現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用效果分析

4.1 分析工具開發(fā)情況

為驗(yàn)證提出的分析算法的可行性，通過VBA開發(fā)出分析工具，形成固定操作方法，并提供部分關(guān)鍵分析參數(shù)設(shè)置功能，方便針對(duì)不同地市情況進(jìn)行調(diào)優(yōu)。按照工具需求格式，準(zhǔn)備好LTE扇區(qū)級(jí)工參及三天以上后臺(tái)網(wǎng)管LTE鄰區(qū)切換數(shù)據(jù)（具體指標(biāo)為同頻、異頻切換出嘗試次數(shù)，不同廠家名稱有差異），運(yùn)行工具即可自動(dòng)分析出相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)所有扇區(qū)接反的基站信息清單，10-15分鐘即可完成一個(gè)過萬LTE基站地市的問題分析。圖4為LTE扇區(qū)接反快速分析工具應(yīng)用示例。

4.2 應(yīng)用效果驗(yàn)證

對(duì)珠三角廣州、深圳、東莞、佛山四個(gè)地市2015年底的4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，分析工具共計(jì)發(fā)現(xiàn)198個(gè)LTE扇區(qū)被“斷定扇區(qū)接反”，涉及91個(gè)LTE基站。進(jìn)一步對(duì)上述基站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察及整改后，其中確認(rèn)為扇區(qū)接反問題的占比為43.4%；扇區(qū)方位角、經(jīng)緯度不準(zhǔn)確等工參偏差問題的占比為51.5%。修正相關(guān)工參問題后仍錯(cuò)判為扇區(qū)接反問題的有5個(gè)，加上現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)既無扇區(qū)接反、也無工參偏差問題的10個(gè)，可得出本次工具分析問題準(zhǔn)確率為（198-10-5）/198=92.4%。

（1）拉網(wǎng)測(cè)試分析遺漏的扇區(qū)接反案例

分析工具輸出華港花園基站1、2扇區(qū)為相互斷定扇區(qū)接反。如圖5（a）所示，對(duì)于1扇區(qū)的鄰區(qū)，位于1扇區(qū)的正向覆蓋范圍只有6個(gè)，判斷基數(shù)值為11；而位于2扇區(qū)的則有9個(gè)，判斷基數(shù)值為31，大于1扇區(qū)基數(shù)。如圖5（b）所示，2扇區(qū)的分析結(jié)果也與1扇區(qū)呈現(xiàn)類似特征，可判斷兩個(gè)扇區(qū)接反問題。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)情況屬實(shí)，同時(shí)翻查最近一次簇拉網(wǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，如借助路測(cè)數(shù)據(jù)仔細(xì)分析，也可以發(fā)現(xiàn)扇區(qū)接反問題，但當(dāng)時(shí)分析人員存在疏忽未發(fā)現(xiàn)。

（2）日常測(cè)試未涉及的扇區(qū)接反案例

分析工具輸出遠(yuǎn)洋大廈基站0、2扇區(qū)為相互斷定扇區(qū)接反。如圖5（c）所示，對(duì)于0扇區(qū)的鄰區(qū)，位于0扇區(qū)的正向覆蓋范圍只有10個(gè)，判斷基數(shù)值為21；而位于2扇區(qū)的則有29個(gè)，判斷基數(shù)值為80，大于0扇區(qū)基數(shù)。如圖5（d）所示，2扇區(qū)的分析結(jié)果也與0扇區(qū)呈現(xiàn)類似特征，可判斷兩個(gè)扇區(qū)接反問題。通過現(xiàn)場(chǎng)勘查確認(rèn)問題存在并進(jìn)行整改，結(jié)合日常路測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該基站相關(guān)扇區(qū)測(cè)試采樣點(diǎn)甚少，基本無法從測(cè)試數(shù)據(jù)分析該站扇區(qū)接反問題。

（3）扇區(qū)接反問題整改效果

以廣州問題扇區(qū)為對(duì)象，對(duì)整改效果進(jìn)行評(píng)估分析。經(jīng)過整改后，相關(guān)扇區(qū)覆蓋范圍與原設(shè)計(jì)方案一致，網(wǎng)絡(luò)RF結(jié)構(gòu)更為合理，后臺(tái)統(tǒng)計(jì)CQI、重定向至3G比例分別改善14%及39%。

4.3 推廣效益分析

相比于現(xiàn)有扇區(qū)接反分析技術(shù)手段，本文提出方法的主要效益如下：

（1）創(chuàng)造性地提出了自動(dòng)分析算法，借助后臺(tái)性能數(shù)據(jù)，從大量站點(diǎn)中快速挖掘特征RF問題，分析結(jié)果準(zhǔn)確率超過90%。

（2）基于大量用戶行為數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，有效避免現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試分析容易遺漏的問題，數(shù)據(jù)挖掘更加全面，同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)部分工參存在問題。

（3）提出的算法已固化成自動(dòng)分析工具，可適用于電信4G網(wǎng)絡(luò)分析，有助于優(yōu)化工程師針對(duì)性地在現(xiàn)場(chǎng)開展問題處理，大幅減少現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、后臺(tái)分析、勘查驗(yàn)證等工作量，節(jié)省人力成本。

目前本文提出的方法已在廣東電信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作中得到全面應(yīng)用，后續(xù)計(jì)劃在全國進(jìn)行推廣使用。

5 結(jié)束語

LTE扇區(qū)接反會(huì)產(chǎn)生天饋覆蓋異常、PCI模3干擾、優(yōu)化方案偏差等問題，對(duì)4G用戶感知造成一定程度的不良影響。本文提出的LTE扇區(qū)接反分析算法，借助后臺(tái)網(wǎng)管鄰區(qū)切換數(shù)據(jù)快速挖掘現(xiàn)場(chǎng)RF特征問題，經(jīng)現(xiàn)網(wǎng)實(shí)踐驗(yàn)證該方法快速、有效、準(zhǔn)確，能切實(shí)指導(dǎo)優(yōu)化人員發(fā)現(xiàn)扇區(qū)接反問題，為進(jìn)一步完善無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋打下良好基礎(chǔ)。

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