邓军华

(南昌大学 信息工程学院，江西 南昌 330031)

1 研究背景

近年来，移动通信技术不断发展，通信技术标准也在不断更新.目前,最新推出的第四代移动通信技术(4G)，其数据业务可达每秒千兆比特的传输速率，能满足今后一段时期内宽带移动通信的应用需求.随着LTE网络的大规模建设,LTE高带宽带来了丰富的多媒体业务和数据业务,同时,LTE网络问题也变得复杂多样,如覆盖问题、接入问题、切换问题、干扰问题、导频污染问题、下行速率不达标问题等.因此目前需有效的方法解决这些网络问题，使LTE网络满足用户多层次的需求.

2 TDD-LTE简介

TDD-LTE(time division long term evolution)，也称TD-LTE，由全球各大企业及运营商共同协商并由3GPP组织制定，但与LTE标准中的FDD在模式上有一定的差异.TDD模式即为时分双工模式，是以时隙区分上下行资源，上下行工作都处于同一频率，可以灵活分配无线帧资源，是移动通信技术使用的双工技术之一[1].

TDD-LTE的关键技术：

1) OFDM技术.在调制方式上,OFDM摒弃了以往数字调制将信息调制到单个载波(PSK等)的思维，而是将高速串行数据流串并转换成相应的低速率数据流.每个低速数据流与一个载波一一对应，这样就把高速串行数据流转换成多载波同时调制的并行传输系统.同时,将系统信号带宽按一定规则划分为许多互不重叠的子通道(频带均小于Δf)，进行正交频分多重调制.该技术克服了单载波调制方法在复杂信道环境下产生码间相互干扰进而产生较大误码率的难题[2].

2)MIMO技术.MIMO(multiple input multiple output)技术是无线信号通过多重天线架构同步发送和收取，以此提升信息的传输速率.它得益于对所传信息的分割化处理，使单一信息的流量降低,信息传送距离和接收天线的工作范围得到巨大提升[3].

3)HARQ技术.HARQ技术是一种自动重传请求的一种.HARQ可以简要概括为下列流程：接收数据→发现错误→存储→请求重传→接收重传数据→合并储存数据和重传数据并解调.由于合并多次错误传输信息并解调会产生分集增益，相当于把每次传输中正确的部分提取出来组成原信息.这样可大大减少重传次数，降低系统时延[4].

3 网络优化原则及基本思路

3.1 原则

TDD-LTE优化和2G/3G优化原则一致，关注网络的覆盖、容量、质量等，并通过覆盖、干扰、系统参数的调整提高网络质量.

3.2 流程

主要优化流程如图1所示：

图1 TDD-LTE系统优化参考流程

单站验证旨在确保单一小区的正常工作，包括UE接入、上下行吞吐量、覆盖等，也包括对基站参数的核查，避免出现现有配置与规划不一致的情况.

覆盖优化是针对小区的无线信号覆盖问题，并解决因覆盖原因导致的业务问题.覆盖优化通常以簇为单位展开工作，主要以路测数据作为主要参考信息.

业务优化包括对路测数据和话统数据的分析，用于弥补覆盖优化时没有兼顾的无线网络问题.通过业务优化，解决网络中存在的接入失败、掉线、切换失败等与业务相关的问题.

3.3 方法

网络系统的优化都以采集大量的系统信息为基础.向系统收集信息的方法通常有信令分析法、话务统计分析法、路测分析法等.而在实际工作过程中，3种方法需要结合起来应用，其中，路测软件采用鼎利公司的路测及后台分析软件.

4 TDD-LTE常见问题的优化

4.1 覆盖优化

4.1.1概述 对于LTE网络，由于组网过程中采取了同频组网技术(存在一定数量的非相邻小区使用相同的小区频率)，系统本身存在严重的同频干扰现象.因此覆盖和干扰问题对网络影响很大，需要妥善解决.

4.1.2相关参数 覆盖优化中有以下2个主要参数：①RSRP，即参考信号接收功率，是显示LTE网络中无线信号强度的关键参数(PRSR/dBm).它相对应WCDMA中的RSCP(接收信号码功率).②SINR，即信噪比.由于接收到的信号中存在干扰噪声，该数值显示接收信号中有用部分与噪声的比值(RSIN).

这2个数据对LTE系统十分重要，RSRP与系统的信号强度、覆盖相关，SINR与数据传输速率、质量相关.2个数据的取值范围：极好点，PRSR>-85 dBm,RSIN>25;好点，PRSR=-85～-95 dBm,RSIN=16～25;中点，PRSR=-95～-105 dBm,RSIN=11～15;差点，PRSR=-105～-115 dBm,RSIN=3～10;极差点，PRSR<-115 dBm,RSIN<3.

4.1.3几种覆盖问题的分析方法 主要有：①路测.使用路测终端在覆盖区域内实地测试是最常用的检验方式之一.②KPI统计.由于弱覆盖使4G用户占用2，3G的网络数据资源而产生高倒流现象，通过对系统的高倒流比例进行分析，可发现弱覆盖的地区.③MR数据分析与测量报告数据分析.④站点覆盖仿真.利用电脑软件，将基站数据以及基站周围的地理环境数据结合，分析基站覆盖区域可能存在的弱覆盖地区.由于输入数据对环境的描述与现实情况不可避免的存在误差，比较适合在筹建基站阶段使用[5].

4.1.4覆盖优化案例分析

案例A 重叠覆盖

重复覆盖的定义：PRSR>-105 dBm,主服务小区与邻区间存在3个以上PRSR相差6 dBm的小区，并持续一段区域，该段区域可定义为重叠覆盖区域.

解决方向：通过增强所在区域主小区的信号，减弱邻区信号，如调整小区基站的方位角、下倾角以及RSRP发射功率(表1).

表1 重叠覆盖案例测试PCI信号电平和质量

问题阐述：在对该区域测试时，移动测试端驻留在A小区(频点为38 050，小区编号为88)时，路测得PRSR=-71 dBm，RSIN=25.结合上述分析可知，都属于正常范畴.但实测平均下行速率为31.5 Mb/s，较低.

问题解读：分析采集得到的路测数据，发现A,B,C 3个相邻小区的RSRP数值相近，猜测可能存在重叠覆盖.而该区域规划中的主要覆盖小区为A区，经过实地观察，B区发射信号存在反射至A区域的情况，使A，B小区间出现重叠覆盖，上下行速率变低.

优化方法：调整B小区的方位角以及机械下倾角.

优化效果：B小区反射信号至A小区的情况大大缓解，重叠覆盖问题得到优化，下载速率有较大的提升，下行速率达59.6 Mb/s(表2).

表2 优化后测试结果

案例B 弱覆盖

弱覆盖的定义：弱覆盖区域指在规划小区边缘的PRSR<-100 dBm，RSIN<3.

解决思路：一般通过加大发射功率，调整发射方向，检查发射系统故障等.

问题阐述：PCI371区中存在灰蓝色区域，RSRP值不合理(图2).

图2 371小区RSRP值实测图

问题解读：图中PCI为371的小区在目标区域存在信号.由图2可知，出现了不合格的灰蓝色RSRP值，371区存在弱覆盖.

优化方法：检查发现，天馈系统跳线和馈线间接头损坏，重连后RSRP值恢复至正常区间.

4.1.5弱覆盖优化方法 主要有：①调整天线下倾角或方位角.但在调解过程中，注意最大调节角度的限制以及调节后对其他覆盖区域的影响.②增大RS的功率.该方法可简单、快捷地使存在弱覆盖区域的信号增强.但由于RSRP存在功率上限，只能解决小部分不严重的弱覆盖问题，还需考虑加大功率对相邻区域的影响.③站点迁移.由于站点周边变化过大，无法通过优化解决覆盖问题，搬迁基站或者增加新的基站是一劳永逸的手段.

4.2 接入优化

接入过程可以分解为UE的随机接入、完成RRC连接、RRC连接的重新配置3部分.其中，随机接入是指UE最初接入网络的过程(未有信息交换)，是保证连接成功建立的重要步骤，其接入的质量对整体的系统性能有较大的影响.RRC连接建立包括SRB1的建立和初始上行NAS信息的传输，NAS信息触发S1连接的建立.完成后，UE端还要进行合理的信道参数配置以及对安全模式相关参数的配置，即对RRC连接的重配.

4.2.1相关参数 接入性能包含可接入性和系统可用性.具体的接入性能衡量指标通过路测和话统获得.可接入性指标有RRC以及E-RAB建立成功率，一般，其数值大于95%为健康指标.系统可用性指标有E-RAB以及寻呼拥塞率，当小于1%为健康数值.

4.2.2分析流程 接入过程是UE与基站建立信息交互的基础.较为普遍的接入失败(未能建立正常的业务链接)有RRC以及E-RAB连接的建立失败.

4.2.3接入问题产生的原因及解决方法 RRC连接建立失败： ①在信号较弱的地区起呼造成呼叫失败时，需进行覆盖优化.②上行RACH问题.③小区重选参数问题，小区重选延迟迫使UE选择较差的小区起呼.同时要优化相关的小区重选参数，保证UE能低时延地选择最优小区起呼.④RS功率或功率分配参数不当，要修改随机接入参数以及功率分配参数.⑤拥塞问题，要修改RS功率使其足够覆盖整个小区半径.

E-RAB建立失败的原因：①弱信号起呼.首先排除上行干扰以及终端自身的解调能力问题.排除后，通过覆盖优化解决弱信号起呼问题.②UE/MME侧拒绝.UE侧接入失败主要关注终端自身的接收问题.MME侧接则在排除UE与基站间信号传输条件差和S1链路的问题后，重点关注MME自身故障.③参数配置不合理.首先检查问题区域的相关参数，与技术上给出的推荐参数做对比，酌情重新配置.④拐角效应.对覆盖进行优化解决.⑤设备异常.对基站故障进行维修[6].

案例 参数配置错误导致基站下UE无法接入

问题阐述：路测时发现，UE端在位于PCI编码为50的小区时，发生长时间无法接入的情况(多次接入失败).观察现场的无线信号数据参数(RSRP为-100～-106 dBm，SINR在12.3 dB左右)，属于正常区间内，说明并非无线信号质量问题导致无法接入，需寻找其他妨碍接入的因素(图3).

图3 发生地点信号实测图

问题解读：排除无线信号质量问题后,思考从检查UE端日志入手.在正常接入中，UE端在锁定小区导频信号后收到基站侧的更新信息，再由UE端回复基站状态报告，告诉基站服务器接收到更新信令(防止接收失败而无法更新信息，如果基站侧未收到状态报告，默认UE未接收到，需链路控制层重发更新信息).从基站侧日志看，向UE发送4次更新信令.从基站侧信令看，由于RLC(无线链路控制层)层下发了rrc connection release消息(深色圈出)，UE无法接入基站.在较为普遍的网络参数参考配置中，SRB承载信令会设置为在无线链路控制层内重传16次，而UE端只有4次接受失败的记录，有理由怀疑SRB承载信令配置有误.由于SRB的最大重传次数为4，正好与UE收到4条重复的信令相吻合.之后基站停止继续发送更新信令使UE无法接入.进一步检查发现，SRB配置问题是由于该站点的链路控制层承载信令模式错误，即被设置为UM(无应答)模式，应该设置为AM(确认)模式.

优化方法：修正SRB的参数RLC Type为AM模式后，用UE正常接入多次未发现无法接入现象，问题得到解决.

4.3 切换优化

由于小区的覆盖范围有限，小区边缘处信号覆盖不一定理想.当UE处于业务状态且不断运动时，UE要保持连续的通信服务，需对比该小区以及临近小区的信号质量检测参数，选择切换到相对优质的小区.LTE切换存在同频、异频切换和不同系统间切换.

4.3.1相关参数 主要有：①最小接收电平.该参数表示UE在该小区驻留需满足的最小接收门限电平.通过调整该参数的门限值，进行UE对小区的选择和驻留.②高优先级重选门限.当高优先级小区的该参数在一定时间内高于阈值，UE会重选到该小区.但参数设置过高，会使UE难以重选至高优先级小区.③低优先级重选门限.当低优先级小区的重选门限在一定时间内高于阈值，同时主服务小区的重选门限低于该值，UE可以重选到该低优先级小区.但设置过高，会使UE难以重选到低优先级小区.

4.3.2切换问题产生的原因及解决方法 LTE切换异常通常有以下表现： ①UE向源小区发送测量报告后没有收到切换命令.②UE在源小区收到切换命令，在目标邻小区发送随机接入(MSG1)但未收到随机接入响应(MSG2).③小区之间乒乓切换.④小区之间切换序列混乱；⑤切换过程中数据中断.

针对这些切换异常，应从以下方面进行分析：①信道质量问题.因信道质量差导致信令丢失、切换失败，如测量报告丢失、切换完成丢失等.通过观测RSRP、信噪比以及IBLER等信道质量参数确认信道质量.②配置问题.配置问题主要切换算法开关、邻区关系(邻区漏配)、X2配置等.③传输问题.查看链路告警问题，传输是否稳定[7].

案例 邻区漏配导致切换失败

邻区漏配，即相邻基站之间没有添加邻区关系，如果出现漏配现象，两相邻基站小区之间无法进行切换，导致切换掉话严重.

问题阐述：测试车辆由北向南行驶到PCI为4的小区位置(表3)，RSRP在-89 dBm 以下.终端多次上发测量信息，均未得到响应，导致终端UE重建被拒.

问题解读：从层3信令UE上发的Measurement report可看到PCI为31小区的RSRP值(-89 dBm)大于其他目标小区的(表3).

表3 邻区漏配案例测试结果

而 Cells To Add Mod List中没有PCI为31的小区(图4)，即可判断这是邻区漏配现象.由于相邻基站之间没有添加邻区关系，源小区切换到RSRP参数较差，但存在邻区关系PCI为330的小区.由于RSRP陡降，终端UE重建被拒，最终切换失败.

图4 小区的可添加模式列表

优化方法：添加 PCI为4的小区与PCI 为31的小区为邻区关系后复测，发现切换正常.

4.4 干扰优化

干扰可粗略化分为系统内部干扰、系统间干扰，其中，系统内部干扰包括远距同频干扰、数据配置错误等；系统间干扰包括阻塞干扰、互调/谐波干扰等.LTE干扰会导致无线接通率、掉线率的下降，影响用户的使用.

1) 互调干扰.互调特性是接收机的特性之一，指接收机接收到2个或2个以上具有特定频率的强信号时产生组合频率而引起的干扰.解决思路是更换互调抑制性能更好的天线.

2)阻塞干扰.由于接收滤波器的原因，接收滤波器并不能完全抑制带外信号，会接收到一定强度的带外信号.如果带外信号足够强，接收滤波器将接收到足够强的带外信号，从而引起干扰.解决思路是，考虑到这与阻塞干扰与接收机特性有关，需在被干扰系统上安装滤波器抑制阻塞干扰.

3)杂散干扰.由于发射滤波器的原因，发射机带外的泄漏、谐波发射、寄生发射、互调产物以及变频产物落入到其他系统带内，可引起其他系统底噪抬升，从而引起灵敏度恶化干扰.解决思路是，在干扰系统上安装滤波器抑制杂散干扰[8].

案例 模三干扰

模三干扰的定义：PCI(physical cell identifier，物理小区标识，LTE中不同小区，以此区分小区内的无线信号)由3个主同步信号和168个辅同步信号构成(且 PCI等于3SSS与PSS之和，SSS为辅同步信号，编号为0～167共168个；PSS为主同步信号，有0～2共3个，共504个小区标识).模三干扰可理解为小区标识码PCI除3后余数相同的小区间的一种干扰类型，等同于主同步信号相同引起的干扰.在LTE中，小区信号在频域上可选位置仅有3个，因此每当系统中存在2个或者2个以上的相邻小区使用主同步信号相同的PCI编码时，会出现2个或多个信号同时同频的现象，导致UE选择小区频率的混乱.这客观上造成了参考信号间的互相干扰，使信道测量变得困难.

问题阐述：在路测图中，UE所处小区(频点为38 050，CPI为51)，RSRP在-74 dBm左右，SINR在5左右，下载速率为7.1 Mb/s，3项参数的数值都处于非理想状态.

表4 模三干扰案例测试结果

问题解读：根据路测数据，覆盖该路段的小区PCI码分别为51和18.初步判断这2个小区有发生模三干扰的可能性.

解决措施：将盛峰商贸2与盛峰商贸3的PCI对调.

处理效果：调整PCI后，模三冲突问题得到较好解决，下载速率明显提升，达到45 Mb/s,参数回归理想水平.

表5 优化后路测信号结果

4.5 导频污染

由于UE检测到大量强度差异很小的导频信号，UE端无法正常选取预期导频进行连接.这种情况称为导频污染.

4.5.1干扰问题产生的原因及解决方法 原因有小区布局不合理、基站选址或天线挂高太高、天线方位角和下倾角设置不合理、导频功率设置不合理、覆盖区域周边环境影响.解决思路：①明确主导小区，理顺切换关系.②调整下倾角、方位角、功率，使主服务小区在该区域的PRSC>-90 dBm.③降低其他小区在该区域的覆盖场强.④在导频污染严重的地方，选择一个合适的小区，通过增强该小区信号的功率强化该小区对目标区域的覆盖，使该小区的导频成为主导导频[9].

案例 导频污染所致的SINR参数过低

问题阐述：路测车辆自西向东行驶，经过D-HLH基站时发现SINR参数数值为负值，过低(表6).

表6 导频污染案例测试结果

问题解读：由表6可知，D-HLH1小区的SINR数值为负，与相邻小区D-HLH3的RSRP数值相近，导致该处没有主覆盖小区，从而产生导频污染(同时与D-HLH2的PCI之间还存在模三干扰).

优化方法：提高D-HLH1小区的RSRP，降低D-HLH3小区的RSRP，使D-HLH1小区主覆盖该区域.

处理效果：SINR为16，是较理想的数值(表7).

表7 导频污染处理后测试结果

4.6 下行速率不达标

下行速率不达标是系统存在优化不足的具体体现，其原因较多，需根据掌握的系统信息进行针对性排查.一般，有以下几个方面内容供参考：①查看RSRP，SINR，确定是否为无线信号原因.解决方法是参考弱覆盖专题.②查看通信的传输模式是否为64QAM等较高传输效率的模式.如果传输模式存在错误，要对系统进行检查、配置和调试.③排除是否存在干扰.解决方法可参考干扰专题.④排查基站侧故障，通过对基站侧告警系统的访问，查看告警信息.如有告警则解决告警问题.⑤带宽不足问题.带宽是用户获取网络资源的载体.因带宽不足导致的下行速率不达标的情况可通过增加该区域的带宽得到解决.⑥排除测试终端本身存在的问题.可使用备用终端或者换一个健康小区进行测试.⑦用户过多导致资源不足.可通过上报申请对该区域进行扩容.

案例 双通道分布问题导致的下行吞吐率不达标

问题阐述：对某分基站性能测试时发现下行吞吐速率不达标，但现场检测到的RSRP，SINR数据显示无线通信环境良好.该基站类型为双通道基站，设计上下行标准速率为50 Mb/s，现场实测为38 Mb/s左右.

问题解读:检测基站实时数据,发现该基站2个通道口的输出功率存在巨大的差值，差值达32 dBm(表8).分析双通道基站的相关性能，这样的输出功率差值会对下行速率产生巨大的影响.

表8 双通道输出功率 dBm

优化方法：分别禁用通道0，1，通过观察另一个通道工作时的下行吞吐率鉴别问题通道.

通道0单独工作时，由于输出功率低而造成下行速率为36 Mb/s.而通道1的功率较大使下行速率为46 Mb/s，基本达标.可得出,该问题由于通道0功率不足造成.因此将该基站改为单通路，将通道0关闭运行.

优化效果：下行速率基本保持在47 Mb/s左右，问题得到解决(表9).

表9 优化后参数

4.7 簇优化、区域优化、边界优化和全网优化分析

全网优化由区域优化和区域边界优化组成，其中，区域优化由若干个簇优化组成，边界优化主要验证区域划分是否合理、区域间的切换是否正常.

以江西新余分宜县为例，该区域可分为县城和乡镇，县城TDD-LTE网络分10个簇，其中簇7共包含27个站点.为保障入网后对现网不造成冲击，同时提升该区域内的网络性能，需对网络进行工程簇优化.该簇区域基站分布如表10所示.

表10 簇区域基站分布表

簇优化的主要内容如表11所示.

表11 簇优化的主要内容

簇优化步骤如表12所示.测试方法：FTP长呼方式(电脑1：终端锁4G做FTP下载-主叫CSFB-GPS；电脑2：终端4G做FTP上传-被叫CSFB-终端自有模式不做业务记log-GPS；FTP服务器-线程上传下载.簇优化的测试指标验收标准如表13～14所示.

表12 簇优化的步骤

续表

表13 簇优化测试指标的验收标准

簇优化前后的指标对比如表14所示.簇优化前后的网管指标如表15所示.

表14 簇优化测试指标

表15 簇优化网管指标

簇优化总结：

1)网络结构.主要关注站高、扇区夹角过小的小区.

2)覆盖.规划区覆盖情况较好，少量弱覆盖区可通过无线射频信号优化解决；非规划区覆盖情况不佳，可通过加战解决.

3)干扰.模三干扰主要由于越区覆盖造成，尤其注意江河两岸的道路场景；非规划区主要由于弱覆盖和重叠覆盖导致.

4)移动性.造成系统内切换失败的原因可从覆盖、干扰、传输方面分析，从而保障基础公共参数的准确性.

5)语言业务感知.新余分宜县的CSFB整体性能良好.

6)数据业务感知.下行速率偏低，与SINR及重叠覆盖有关；上行速率良好.

5 结论

LTE无线网络问题主要集中在覆盖、干扰和系统参数等方面.覆盖类问题可从基站建设规划着手，要实地勘察测试，根据地形和天线设计分析覆盖域，找出覆盖异常的原因并调整修正；干扰类问题则要根据网络话务统计和路测数据进行综合分析，可通过基站天线调整、信号覆盖调整、信号输出功率调整等手段进行优化；参数类问题要对网络问题与网络系统参数进行结合分析，找出LTE系统自身的不足，并对相关参数进行调整，优化网络结构，提高通信质量.通过细致的无线网络优化，可实现覆盖、容量和质量的最佳平衡.