基于小區(qū)切換數(shù)據(jù)評估模3干擾的研究與應(yīng)用

葉萬文

（南寧學(xué)院，廣西 南寧 530000）

0 引 言

PCI模3干擾是LTE網(wǎng)絡(luò)特有的現(xiàn)象。由于PCI模3后的余數(shù)只有3個(gè)（0，1，2），模3的復(fù)用度很低，因此在網(wǎng)絡(luò)中必定會(huì)存在模3相同的相鄰小區(qū)，即模3干擾是不可避免的。

從理論上來說，全網(wǎng)范圍的PCI模3干擾必定會(huì)存在，只能減少模3干擾的程度，而不可能完全消除。但目前對模3干擾的程度評估往往停留在“有”或“無”的定性分析上，難以進(jìn)行“是多少”的可量化評估。目前除DT測試外，還沒有可衡量的標(biāo)準(zhǔn)。而且DT評估網(wǎng)絡(luò)干擾水平既好時(shí)又好力，且存在一定的局限性，只能評估覆蓋道路小區(qū)的干擾水平，而對于覆蓋居民樓的小區(qū)，則沒有有效的評估手段。出于這一問題，亟需尋找一條行之有效且高效的路，開展全網(wǎng)性的干擾評估，并指導(dǎo)優(yōu)化。所以本文通過對小區(qū)切換數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)與服務(wù)小區(qū)PCI模3相同的鄰區(qū)的切換次數(shù)以及小區(qū)總切換次數(shù)，以兩者的比例作為衡量模3干擾程度的指標(biāo)，在優(yōu)化時(shí)，優(yōu)先解決切換占比較高的兩兩同模切換小區(qū)[1]。

在確定了模3干擾的評估指標(biāo)后，可以對全網(wǎng)、基站簇或小區(qū)的模3干擾程度進(jìn)行評估，篩選干擾程度嚴(yán)重的基站簇或小區(qū)，進(jìn)行精準(zhǔn)優(yōu)化，提高工作效率，省去DT拉網(wǎng)測試的時(shí)間和成本，同時(shí)規(guī)避了DT拉網(wǎng)測試的局限性。

1 傳統(tǒng)PCI模3干擾評估方法

1.1 模3干擾的形成

物理小區(qū)標(biāo)識（ Physical Cell Identifier，PCI）用來區(qū)分不同小區(qū)。RS在頻域中的位置，由PCI模3（發(fā)射天線端口數(shù)為2時(shí)）來決定。同頻組網(wǎng)下，兩個(gè)模相同的小區(qū)，其RS在頻域和時(shí)域的位置都是相同的，當(dāng)這兩個(gè)小區(qū)的覆蓋重疊時(shí)，就會(huì)相互干擾，導(dǎo)致RS-SINR出現(xiàn)惡化。RS在頻域的位置與PCI模3的關(guān)系如圖1所示。

1.2 現(xiàn)有PCI模3干擾的評估方法

現(xiàn)有的模3評估方法常見有兩種，一種是通過路測（DT）來評估分析，另一種是通過專門的軟件來進(jìn)行評估分析[2]。

1.2.1 通過路測評估

通過路測發(fā)現(xiàn)模3干擾是最常用的方法。一般來說，當(dāng)主服務(wù)小區(qū)和鄰區(qū)模3相同且RSRP差值在6 dB之內(nèi)，可認(rèn)為存在模3干擾。如圖2所示，前兩個(gè)小區(qū)PCI模3相同（同為0），RSRP相差1.5 dB，因此判斷為存在模3干擾。

路測評估方法的優(yōu)點(diǎn)是直觀、精確，可以精確到具體的地點(diǎn)位置。缺點(diǎn)則是采樣點(diǎn)不夠全面，測試成本高。

1.2.2 通過專業(yè)軟件評估

除了用路測分析的“簡單”手段外，還可應(yīng)用一些專門的PCI分析軟件，如華為的GenexCloud平臺。這些專業(yè)的PCI分析軟件可通過基站拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（工參表）、話統(tǒng)數(shù)據(jù)、海量測量報(bào)告（MR）等進(jìn)行PCI模3干擾的分析。

其優(yōu)點(diǎn)是采樣數(shù)據(jù)量大，結(jié)果可信度高。但缺點(diǎn)也是很明顯的，需要依賴專業(yè)軟件，成本高（需要購買軟件），對工參表準(zhǔn)確度要求高，在使用前需要校正工參表，工作量大。

不管是用路測還是用專業(yè)軟件進(jìn)行評估，都只能對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)（DT數(shù)據(jù)、話統(tǒng)數(shù)據(jù)或MR數(shù)據(jù)）進(jìn)行分析，而不能對模3調(diào)整后的效果進(jìn)行可量化的評估。這一點(diǎn)對優(yōu)化工程師來說是非常重要的，如果我們能“預(yù)見”方案實(shí)施后的效果，就可少走很多彎路。

比如，基于路測數(shù)據(jù)分析制定模3調(diào)整方案，也許問題路段的模3干擾得到改善，但可能在另外的地方模3干擾反而會(huì)增加。此“點(diǎn)”上的問題解決了，可能會(huì)產(chǎn)生其它“點(diǎn)”上甚至“面”上的問題，無法做到精準(zhǔn)優(yōu)化。要達(dá)到精準(zhǔn)優(yōu)化、“少走彎路”的目的，就要制定可以量化評估模3干擾的評估體系。

2 基于小區(qū)切換數(shù)據(jù)的模3干擾評估原理

模3干擾必定會(huì)發(fā)生在兩個(gè)小區(qū)的重疊區(qū)域。如果兩個(gè)小區(qū)沒有重疊，那么即使它們模3相同，也不會(huì)相互干擾。既然有重疊，就會(huì)發(fā)生切換。因此可以通過模3相同的鄰區(qū)間切換情況來衡量模3干擾的程度[3]。

在主設(shè)備網(wǎng)管平臺可以統(tǒng)計(jì)到UE主服務(wù)小區(qū)與所有鄰區(qū)之間的切換數(shù)據(jù)（含嘗試次數(shù)、成功次數(shù)等），因此本評估方案可利用現(xiàn)有指標(biāo)來評估模3干擾，簡單且易實(shí)現(xiàn)，具有以下特點(diǎn)。

（1）基于話統(tǒng)數(shù)據(jù)，包括了所有用戶，范圍廣泛，統(tǒng)計(jì)結(jié)果可靠度高；

（2）基于現(xiàn)有平臺，不需額外投資，節(jié)省成本；

（3）可對模3調(diào)整方案的結(jié)果進(jìn)行預(yù)計(jì)評估，改善效果可評可控，大大提高優(yōu)化效率。

對特定小區(qū)切換數(shù)據(jù)處理后，可獲得表1所示關(guān)鍵信息（限于篇幅，只顯示一個(gè)主服務(wù)小區(qū)及其部分鄰區(qū)）。

表1列出了UE主服務(wù)小區(qū)與所有鄰區(qū)之間的切換嘗試次數(shù)，從中可看出哪些鄰區(qū)與主服務(wù)小區(qū)模3相同，以及主服務(wù)小區(qū)與這些同模鄰區(qū)間的同頻切換出嘗試次數(shù)（注：如無特別說明，本文中“切換”均指同頻切換）。

正如上文所說，主服務(wù)區(qū)與同模鄰區(qū)發(fā)生切換，說明它們之間存在重疊區(qū)域，即存在模3干擾。因此模3干擾的程度，可通過同模切換次數(shù)，以及同模切換比例來衡量，在此定義：

“同模切換次數(shù)”=所有模3相同的鄰區(qū)的“切換出嘗試次數(shù)”之和，

“同模切換比例”=“同模切換次數(shù)”/所有鄰區(qū)“切換出嘗試次數(shù)”之和。

比如表1，經(jīng)整理后可獲得如表2所示數(shù)據(jù)。

表2 同模切換統(tǒng)計(jì)

對該小區(qū)而言，同模切換比例高達(dá)77.8%，且一天內(nèi)同模切換次數(shù)達(dá)到10 000多次。無論從相對值還是絕度值來衡量，模3干擾都比較嚴(yán)重。

該小區(qū)共與3個(gè)同模鄰區(qū)發(fā)生切換。為衡量同模切換的集中度，再引入TOP1同模鄰區(qū)切換比例的概念，定義如下。

“TOP1同模鄰區(qū)切換比例”=“TOP1同模鄰區(qū)切換次數(shù)”/“同模切換次數(shù)”，

還是以上面的小區(qū)為例，TOP1同模鄰區(qū)為“710465_2”，主小區(qū)與該同模鄰區(qū)的切換次數(shù)為7715次，同模鄰區(qū)切換比例為63.5%。可見該小區(qū)不僅模3干擾程度較為嚴(yán)重，而且大部分集中在同一個(gè)鄰區(qū)，不僅“被”干擾，還嚴(yán)重干擾了該鄰區(qū)。統(tǒng)計(jì)如表3。

表3 同模和TOP1鄰區(qū)統(tǒng)計(jì)

綜合以上所述，可用“同模切換次數(shù)”、“同模切換比例”來衡量單個(gè)小區(qū)的模3干擾程度，同時(shí)用“TOP1同模鄰區(qū)切換比例”來衡量模3干擾的集中度?！巴Ｇ袚Q次數(shù)”越多，“同模切換比例”越大，則該小區(qū)模3干擾越嚴(yán)重，特別對于小區(qū)邊緣用戶；“TOP1同模鄰區(qū)切換比例”越大，則模3干擾越集中。

“TOP1同模鄰區(qū)切換比例”主要可衡量干擾來源的集中度。如果該指標(biāo)很大（如大于80%），則說明主要受一個(gè)鄰區(qū)的影響。

如果對全網(wǎng)或基站簇模3干擾進(jìn)行評估，則可只簡化為只采用同模切換比例一個(gè)指標(biāo)。作為一個(gè)范圍較廣的整體，個(gè)體的差異對統(tǒng)計(jì)結(jié)果影響不大。

表4是對廣西梧州市全部基站進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。

表4 全網(wǎng)同模切換比例統(tǒng)計(jì)

全網(wǎng)范圍內(nèi)，同模切換比例大約為21%。這個(gè)數(shù)據(jù)可作為評估單個(gè)小區(qū)模3干擾程度的參考。比如，可取平均值的1.5倍（約為30%）作為小區(qū)存在模3干擾的基準(zhǔn)。需要強(qiáng)調(diào)的是，模3干擾的程度總是相對的，在實(shí)際應(yīng)用中通常對TOP差小區(qū)優(yōu)先制定優(yōu)化方案。

用“同模切換比例”等指標(biāo)衡量模3干擾還具有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，可以對PCI優(yōu)化調(diào)整后的效果進(jìn)行評估，通過調(diào)整前后的效果進(jìn)行對比驗(yàn)證調(diào)整方案的合理性，這一點(diǎn)是非常重要的。

以上面的基站為例，按模3統(tǒng)計(jì)各小區(qū)的切換次數(shù)如表5所示。

表5 恒祥二期基站同模切換統(tǒng)計(jì)

PCI調(diào)整方案是1小區(qū)和3小區(qū)PCI對調(diào)，調(diào)整后重新統(tǒng)計(jì)如表6所示。

表6 恒祥二期基站PCI模3調(diào)整后同模切換統(tǒng)計(jì)

調(diào)整后，1小區(qū)同模切換次數(shù)從12 177次減少到1 915次，而3小區(qū)同模切換次數(shù)從3 423次略增加到3 954次。具體對比如表7所示。

表7 恒祥二期基站PCI模3調(diào)整前后同模切換對比

1小區(qū)和3小區(qū)對調(diào)PCI后，1小區(qū)同模切換次數(shù)和TOP1同模鄰區(qū)切換次數(shù)均大大減少，3小區(qū)同模切換次數(shù)略有增加，但TOP1同模鄰區(qū)切換次數(shù)明顯減少。可見1小區(qū)模3干擾改善效果明顯，且3小區(qū)沒有明顯惡化。這就驗(yàn)證了PCI調(diào)整方案是合理的。

本文雖然主要描述模3干擾的評估方法，但以上方法對制定具體的PCI優(yōu)化方案也有指導(dǎo)意義。因?yàn)镻CI只能在本站內(nèi)調(diào)整，只有少數(shù)幾種組合，可用上面的方法對每種組合的效果進(jìn)行對比，從中選擇最佳方案。

在對本站小區(qū)PCI進(jìn)行調(diào)整后，需要考慮對鄰區(qū)的影響。以1小區(qū)為例，調(diào)整前后統(tǒng)計(jì)對比如表8所示（加粗字體表示更新部分）。

表8 恒祥二期基站各鄰區(qū)模3的同模切換對比

1小區(qū)調(diào)整PCI后，與所有模3為2的鄰區(qū)之間，由之前沒有模3干擾，變成了有模3干擾。最壞情況下，所有這些鄰區(qū)的同模切換次數(shù)可能會(huì)增加1 915次。

最壞情況是指所有鄰區(qū)的同模切換次數(shù)只增不減，但實(shí)際上由于1小區(qū)和3小區(qū)模3對調(diào)，它們的共同鄰區(qū)中，同模切換總是有增有減，上述的最壞情況不會(huì)出現(xiàn)。實(shí)際上這些鄰區(qū)的同模切換不會(huì)明顯增加，甚至還會(huì)減少。

由于PCI模3調(diào)整后，不僅影響到本小區(qū)的同模切換，還會(huì)影響鄰區(qū)的同模切換。因此在進(jìn)行模3調(diào)整時(shí)，最好按基站簇制定調(diào)整方案、按基站簇進(jìn)行效果評估。對基站簇模3切換進(jìn)行評估時(shí)，用“同模切換比例”這一個(gè)指標(biāo)就可以了。

本方案具有如下優(yōu)點(diǎn)。

（1）真實(shí)，根據(jù)實(shí)際發(fā)生的切換行為，真實(shí)反映網(wǎng)絡(luò)的情況，而非理論上的計(jì)算。（2）容易實(shí)現(xiàn)，通過性能指標(biāo)平臺采集數(shù)據(jù)，簡單處理后即可。（3）全面，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包含所有用戶、所有時(shí)間、所有地點(diǎn)，比DT測試更全面。（4）對工參準(zhǔn)確性要求不高，模3規(guī)劃問題，大多數(shù)來源于工參（方位角）不準(zhǔn)或天線接反。在上面的分析過程中，并沒用到基站工參，因此存在即使天線接反這類的錯(cuò)誤，也不影響評估結(jié)果。（5）可進(jìn)行效果量化評估，這是本方案最大的優(yōu)點(diǎn)。可對PCI調(diào)整后的效果進(jìn)行評估，驗(yàn)證調(diào)整方案的有效性。

3 PCI模3干擾量化評估建模過程與優(yōu)化應(yīng)用

下面通過實(shí)例來描述量化評估模3干擾評估體系的具體建模過程（圖3），主要分為數(shù)據(jù)采集和整理、TOP小區(qū)篩選、制定PCI模3調(diào)整方案、模3調(diào)整后效果評估（單個(gè)基站）、模3調(diào)整后效果評估（基站簇和全網(wǎng)）等具體步驟，現(xiàn)將每個(gè)步驟的詳細(xì)操作在下文中描述。

3.1 數(shù)據(jù)采集和整理

采集3天（或以上）特定區(qū)域小區(qū)間切換數(shù)據(jù)，關(guān)聯(lián)PCI摸3情況進(jìn)行整理，并按小區(qū)維度，統(tǒng)計(jì)同模切換次數(shù)、同模切換比例等指標(biāo)，同時(shí)評估該區(qū)域整體的同模切換占比，確定模3干擾程度。并以小區(qū)維度，統(tǒng)計(jì)TOP1同模切換比例鄰區(qū)。

3.2 TOP小區(qū)篩選

按“同模切換次數(shù)”大于門限值（本例為100次 / 天）且“同模切換比例”大于門限值（本例為30%）篩選，再按“同模切換次數(shù)”或“同模切換比例”從大到小排序（本例按“同模切換次數(shù)”），輸出模3干擾嚴(yán)重的TOP小區(qū)。

3.3 制定PCI模3干擾調(diào)整方案

PCI模3調(diào)整方案可采用專門的規(guī)劃工具（如華為UNet）自動(dòng)規(guī)劃（表9），也可手工進(jìn)行。

表9 恒祥二期基站同模切換統(tǒng)計(jì)

調(diào)整的方法是依次與本站其它小區(qū)的PCI對調(diào)，選擇最優(yōu)方案。比如依次把1小區(qū)

（PCI=165）與2小區(qū)（PCI=166）、3小區(qū)（PCI=167）對調(diào)PCI，評估調(diào)整后的效果是否有改善并選擇最優(yōu)方案。如果輪換的效果也不明顯，則再考慮調(diào)整鄰區(qū)的PCI（而非調(diào)整本站），當(dāng)重新規(guī)劃PCI后，CQI小區(qū)質(zhì)差未有明顯改善或者更加惡化，可通過上站開展基礎(chǔ)RF優(yōu)化，控制小區(qū)或者鄰區(qū)覆蓋，降低兩小區(qū)間的重疊區(qū)域。

本文案例在把1小區(qū)和2小區(qū)的PCI對調(diào)后，效果不好（2小區(qū)同模切換次數(shù)數(shù)倍增加），在將1小區(qū)和3小區(qū)的PCI對調(diào)后，效果明顯，且CQI提升明顯。最終方案是1小區(qū)和3小區(qū)對調(diào)PCI。

3.4 優(yōu)化方案調(diào)整后效果評估

單個(gè)基站的模3干擾優(yōu)化方案可通過修改PCI實(shí)現(xiàn)，1小區(qū)與3小區(qū)對換PCI后，通過評估對比調(diào)整前后的同頻切換次數(shù)、同模切換比例、TOP1同模鄰區(qū)切換次數(shù)等指標(biāo)。如表10所示，1小區(qū)同模切換次數(shù)減少10 262次，同模切換比例從77%下降到12%，忙時(shí)平均CQI由8.7提升至11.2。

表10 恒祥二期基站_FLTE基站PCI調(diào)整效果對比

對單個(gè)基站的模3干擾評估效果驗(yàn)證有效后，可開展簇優(yōu)化和全網(wǎng)優(yōu)化，對簇內(nèi)小區(qū)同模切換占比高且CQI差的小區(qū)開展PCI優(yōu)化，降低同模切換占比，同時(shí)結(jié)合小區(qū)忙時(shí)平均CQI對比調(diào)整前后的同頻切換次數(shù)、同模切換比例等指標(biāo)進(jìn)行評估，指導(dǎo)基礎(chǔ)優(yōu)化工作。

4 應(yīng)用案例

集中優(yōu)化人員在梧州開展集中優(yōu)化時(shí)，通過評估，發(fā)現(xiàn)梧州市蒙山縣城（共57個(gè)小區(qū)）同模切換比例為29%，遠(yuǎn)高于梧州全網(wǎng)平均值21%，同模切換占比高，模3干擾較為嚴(yán)重，忙時(shí)平均CQI相對較差，應(yīng)用模3干擾評估方法，對蒙山縣開展模3干擾優(yōu)化。

全網(wǎng)小區(qū)切換數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表11所示。

表11 案例二蒙山縣城同模切換比例

TOP小區(qū)統(tǒng)計(jì)如表12所示。

表12 案例二蒙山縣TOP小區(qū)同模切換數(shù)據(jù)

調(diào)整方案：對其中基站間隔在2層以上3個(gè)TOP站點(diǎn)進(jìn)行PCI模3手工調(diào)整以及RF優(yōu)化制定。之所以選擇間隔在2層以上的站點(diǎn)，是盡量減少待優(yōu)化站點(diǎn)的關(guān)聯(lián)性。具體過程在第四部分已經(jīng)詳細(xì)闡述，此處略，對于個(gè)別站點(diǎn)調(diào)整PCI后，CQI出現(xiàn)惡化的問題，我們通過上站開展基礎(chǔ)RF優(yōu)化解決。調(diào)整前后我們做了路測的數(shù)據(jù)對比。

調(diào)整效果預(yù)計(jì)評估，預(yù)計(jì)在調(diào)整后，整個(gè)縣城理論同頻切換比例從29 .1%下降到20 .7%，下降幅度達(dá)到30%，預(yù)計(jì)平均CQI最大提升0.73階（見表13）。

表13 案例二PCI調(diào)整后同模切換數(shù)據(jù)對比

評估效果驗(yàn)證：

PCI調(diào)整后，預(yù)計(jì)同模切換比例從29.1%下降到20.1%，平均CQI提升0.2階。CQI隨同模切換比例改善而改善，兩者具有一致性，整個(gè)縣城范圍內(nèi)的CQI都得到提升，改善效果明顯，如圖4所示。

通過選取部分道路進(jìn)行優(yōu)化前后路測對比，發(fā)現(xiàn)平均SINR提升2.1PP，F(xiàn)TP下載速率提升10.5 Mb/s，所以基于小區(qū)切換數(shù)據(jù)評估模3干擾的方法確實(shí)行之有效，且極大的提升了工作效率，如圖5所示。

5 結(jié) 論

模3干擾是LTE網(wǎng)絡(luò)普遍存在的問題，不能消除只能減少，而減少模3干擾是提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的最快捷、最有效的手段。本文用同模切換比例及相關(guān)指標(biāo)來衡量模3干擾的程度和集中度，可用于開展小區(qū)級、基站簇級和全網(wǎng)級的模3干擾評估。此方法不僅簡單、全面、容易實(shí)現(xiàn)，而且還能對PCI模3調(diào)整后的效果進(jìn)行快速的預(yù)測評估，確定優(yōu)化后的模3干擾程度，跟傳統(tǒng)的DT路測比較節(jié)省了時(shí)間以及人工成本，同時(shí)也規(guī)避了DT路測評估網(wǎng)絡(luò)干擾水平的局限性。利用基于小區(qū)切換數(shù)據(jù)的模3干擾評估辦法，能極大的提升優(yōu)化工作效率，能及時(shí)的對PCI模3調(diào)整方案進(jìn)行驗(yàn)證，而不需要通過額外的DT路測去驗(yàn)證。

對基于小區(qū)切換數(shù)據(jù)模3干擾的評估辦法進(jìn)行研究后，應(yīng)用本方案對廣西梧州蒙山縣進(jìn)行整體干擾水平的評估，通過對TOP小區(qū)和TOP基站簇進(jìn)行優(yōu)化，取得明顯效果，印證了此方法的可行性，對指導(dǎo)廣西全網(wǎng)開展CQI提升以及模3干擾優(yōu)化具有較好的指導(dǎo)意義。通過側(cè)路對比前后SINR與FTP下載速率可以發(fā)現(xiàn)，平均SINR提升2PP，平均下載速率改善10.5 Mb/s。