浅谈TD-SCDMA系统干扰及解决方案

　　前言

　　TD-SCDMA网络是一个干扰受限系统，随着用户规模的增加和网络频率复用更加紧密，同频干扰明显增大。TD-SCDMA[1]作为中国提出的第三代移动通信标准[2]（简称3G），自1998年正式向ITU（国际电联）提交以来，已经历十多年的时间，完成了标准的组评估、ITU认可并发布、与3GPP（第三代伙伴项目）体系的融合、新技术特性的引入等一系列的国际标准化工作，从而使TD－SCDMA[3]标准成为个由中国提出的，以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。这是我国电信史上重要的里程碑。

　　时分-同步码分多址存取（英文：Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access，缩写为：TD-SCDMA），是ITU批准的三个3G标准中的一个，相对于另两个主要3G标准（CDMA2000和WCDMA）它的起步较晚。 　　该标准是中国制定的3G标准。原标准研究方为西门子。为了独立出WCDMA，西门子将其卖给了大唐电信。之后在加入3G标准时，信息产业部（现工业信息部）官员以爱立信，诺基亚等电信设备制造厂商在中国的市场为条件，要求他们给予支持。1998年6月29日，原中国邮电部电信科学技术研究院（现大唐电信科技产业集团）向ITU提出了该标准。该标准将智能天线、同步CDMA和软件无线电（SDR）等技术融于其中。另外，由于中国庞大的通信市场，该标准受到各大主要电信设备制造厂商的重视，一半以上的设备厂商都宣布可以生产支持TD-SCDMA标准的电信设备。

　　模拟加载测试高负荷网络干扰情况

　　真实加载需要大量的人力物力资源，给验证工作造成了一定的困难，而模拟加载利用在Node B侧、RNC侧修改参数并进行设置即可进行验证。通过仿真分析、单站和局部区域真实加载的方法，能够估算出一定组网场景下模拟加载的功率负荷与真实用户负荷的换算关系以及模拟R4载波网络负荷上升后网络干扰的情况，制定的加载方式如下：

　　● 在4个下行时隙，即T S3、T S4、TS5、TS6的SF=16后8个码道上进行模拟用户占用，模拟占用的资源真实用户不能接入；

　　● 按照每载波单通道模拟加载功率0.2W计算，8通道下行加载总功率为1.6W，每码道加载功率为23 dBm；

　　● 赋形方式为定向随机赋形。绍兴移动以此加载方式进行了不同负荷下的网络质量评估，网络质量受网络负荷的影响异常明显，见表1。通过对网络加载后的KPI与路测恶化分析可以得到以下结论：

　　表1. 网络负荷对网络质量的影响

表1. 网络负荷对网络质量的影响
负荷	CS接入成功率	CS掉话率	CS接通率	DPCH覆盖率	AMR BLER
加载前	99.42%	0.37%	98.72%	99%	0.06%
55%负荷加载	97.29%	1.33%	97.30%	78%	1.64%
81%负荷加载	95.11%	8.59%	74.22%	61%	7.14%

　　●在高负荷模拟加载的情况下，网络性能恶化明显；

　　●下行高负荷模拟下行加载，下行公共信道在TS0的频率复用方式不变，加载前后公共信道覆盖不受影响；

　　●下行高负荷模拟下行加载，上行时隙的ISCP没有变化，不影响上行的干扰情况；

　　●模拟下行高负荷加载后，下行通信质量变差（BLER恶化，MOS值下降），直接体现为下行掉话增多。

　　TD-SCDMA系统干扰整体解决方案

　　TD-SCDMA是我国具有自主知识产权的通信技术标准，与欧洲的WCDMA标准、美国的CDMA2000标准并称为3G时代主流的移动通信标准。TD-SCDMA集码分多址（CDMA）、时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）等技术优势于一体，采用智能天线、联合检测、接力切换、同步CDMA、软件无线电、低码片速率、多时隙、可变扩频系统、自适应功率调整等技术，具有系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强等优点的移动通信技术。

　　TD-SCDMA初期用户和用户之间的互相干扰较少，码资源和功率资源比较充足，通过对TS0的PCCPCHRSCP的优化可以更好地控制小区覆盖，业务信道质量可以得到保障。通过模拟加载得知，在用户量、用户间的干扰、单用户对功率的需求增。

　　3.1 基础优化

　　基础优化是高负荷网络优化的重点，是提高网络质量的基本工作。

　　⑴RF优化

　　在高负荷情况下，业务信道干扰提升，出现呼吸效应，网络覆盖调整尤为重要。RF优化是高负荷网络优化的重点，通过对每一个异常事件点的复测分析，对于覆盖不合理、弱覆盖、越区覆盖、频繁切换的路线均进行了RF优化。

　　⑵频率扰码优化

　　频点码字的规划对手机测试下行覆盖有很大的影响，频点码字规划不合适将导致UE测量不准。空网同频干扰出现概率很少，原有的网络频率扰码问题被掩盖，高负荷情况下用户间强干扰出现概率大幅度增加，对频点扰码规划要求更为严格，需要根据现网的拓扑信息、扫频、DT异常事件分布等调整小区频率与扰码。频率扰码优化需要根据现网的拓扑信息整理出频率分配不合理的小区，其次根据路测的数据评估是否需要修改，确定要修改的小区现场复测，选择合适的频点。

　　⑶邻区优化

　　邻区关系的配置问题会导致UE不能顺利通过小区重选或切换工作到合适的小区，产生用户感知上的覆盖问题。邻区优化应基于网络的拓扑关系添加明显漏配的共站邻区和紧密正对邻区，删除3层以外的背向邻区；基于cell－ncell话务统计删除一个月内没有切换关系的2层邻区。

　　⑷普通天线小区优化

　　由于城区站址选择困难，网络建设初期为了弥补覆盖的空洞，建设了一定数量的街道站或者多系统集成天线。这些小区均采用普通天线，没有智能天线的赋形增益，上行链路损失9dB的接收分集增益，下行链路损失3～5dB的赋形增益，可能导致上下行链路不平衡。倘若普通天线的功率参数配置与正常宏站没有进行针对性的差异化设置，将进一步导致上下行链路的不平衡。因此需要从功率参数及覆盖优化两方面入手，使用单通道设备＋普通天线的站点，用于弥补覆盖空洞。在覆盖方面，可以通过RF优化控制补盲站点的覆盖，使UE减少占用该类站点的概率，从而降低故障发生的概率。在功率分配上，该类站点的PCCPCH相对较小，业务级的业务信道链路功率采用基于单码道PCCPCHPower偏置方式配置。

　　⑸TOP小区优化

　　操作维护中心（OMC）：操作维护系统中的各功能实体。依据厂家的实现方式可分为无线子系统的操作维护中心（OMC-R）和交换子系统的操作维护中心（OMC-S）。与移动台（MS）、基站子系统（BSS）、移动业务交换中心（MSC）、访问位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、设备识别寄存器（EIR）、中心（AUC）等功能单元总体结构组成GSM系统。

　　Top小区对OMC话务统计起着关键性作用，直接影响到话务统计指标。在模拟加载期间应成立专门的话务统计KPI性能保障小组，每日两次梳理话务统计KPI的Top小区并及时处理。话务统计KPI的Top小区主要是高掉话、接入成功率低、TD-SCDMA网络内切换成功率低或2G、3G网络切换成功率低的小区。

　　3.2 参数优化

　　⑴功率参数

　　在模拟加载下，相对轻载网络需对外环、开环功率参数进行优化调整，使得用户功率能够保证C/I的要求，同时避免功率竞抬。增大用户的下行初始发射功率和上行期望接收功率可以提高用户抗干扰能力，改善用户接入成功率和切换成功率。下行DPCH发射功率和MinDlTxPwr、InitTxPwr用于无线链路建立、重配置，是为每条DPCH的下行功率所做的一个限定。

　　⑵切换参数优化

　　在密集区域中突发干扰比较多，用户在小区边缘时还未来得及切换就有可能已经掉话，或者在切换过程中因切换带的干扰过大，用户不能正常地收到网络侧的请求消息导致掉话。在几个干扰较大的区域，优化切换参数使得切换发生的地点避开干扰较密集的区域，提前切换到目标小区。密集城区信号多变，局部区域采用较短的切换时间迟滞有助于及早切换到新小区，从而避免干扰。

　　⑶寻呼优化调整

　　在空载和模拟功率加载下均出现了因CN下发寻呼消息时因被叫在进行位置更新未收到寻呼消息，导致主叫未接通。此类原因占总未接通的30％～50％。对UE正在发起位置更新的情况，设置寻呼等待机制，打开寻呼功能；解决跨LAC/异系统间切换过程中的寻呼失败。对UE在新的LAC区尚未发起位置更新的情况，优化2次寻呼策略，增大2次寻呼的时间间隔，为UE发起位置更新争取更多的时间。

　　⑷信令帧发送策略优化

　　物理信道重配置消息和测量控制消息在网络侧下发，由于干扰或弱覆盖，UE未收到或不能正确解调。UE收到消息后会发送ACK，若网络侧没有收到ACK，则间隔一定的时间重传此消息，直至次数后拆链。

　　物理信道（physical channel）物理可实现的信道。具体的物理信道与采用的多址接入方式有关。FDMA（频分多址）系统为频道，TDMA（时分多址）系统为一个时隙（时道），CDMA（码分多址）系统为码型（码道）。

　　⑸速率匹配参数

　　速率匹配（RM）又称为打孔限制，其主要目的是使多个传输信道复用后总比特数能满足物理层信道资源承载的要求。在高话务情况下信令接续格外重要，信令丢失会导致接入时间过长、切换不及时、掉话等现象。通过RM能够提高信令传输等级，保障信令可靠传输。在物理层资源给定的情况下，采用不同的RM参数调整多个传输信道间资源占用的比例，以达到多个传输信道的性能平衡。通过改变RM参数，考量业务信道和信令信道之间的性能关系；找到一组的RM参数值，使得业务信道的性能恶化程度在可接受范围之内，使信令信道的性能能够明显提高，在小区边缘用户或用户切换的情况下，优先保证信令正确传输，达到降低用户掉话率，提升系统KPI的目的。

　　3.3 RRM算法

　　⑴DCA算法

　　信道分配是指在采用信道复用技术的小区制蜂窝移动系统中，在多信道公用的情况下，以有效的频谱利用方式为每个小区的通信设备提供尽可能多的可使用信道。一般信道分配方案可分为三类：固定信道分配（FCA），动态信道分配（DCA）和混合信道分配（HCA）。信道分配过程一般包括呼叫接入控制、信道分配、信道调整三个步骤，不同的信道分配方案在这三个步骤中有所区别。在DCA方案中，所有的信道资源放置在中心存储区中，表示信道的完全共享。一旦有新的呼叫要求，则在满足载波干扰比门限的信道中按一定的算法选择合适的进行分配。DCA的呼叫接入控制策略与FCA区别不大。DCA的信道分配策略为全局策略，而信道重分配也是DCA的一大特点。DCA有极好的业务自适应和高度灵活性，弥补了FCA的不足，但计算和控制复杂度也很高。当系统负荷很高时，DCA的效率不如FCA。

　　传统的DCA主要考虑当前小区的负荷、干扰、码资源占用以及终端的能力信息等，为用户分配合适的无线资源。上行方向根据上行RTWP和上行ISCP综合得到的上行软资源、上行剩余码道数量，下行方向根据下行的剩余功率计算得到的下行软资源、下行剩余码道数量。载频选择的原则包括根据载频剩余软资源排序、载频剩余码道排序、载频优先级排序、接入用户业务类型排序。时隙选择的原则会更多地衡量各时隙的干扰情况、基于空间角度信息的干扰评估、基于剩余资源数的干扰评估。传统的DCA算法更多是依据小区内的干扰和功率综合考虑分配资源，对于邻区干扰考虑较少，而实际上，目前影响网络性能的因素主要为邻区间的干扰。根据邻区的干扰信息分配资源是针对干扰进行规避的有效策略，该方法主要用于改善TD-SCDMA系统中相邻小区间的同频干扰问题。

　　●时间：接入资源分配、切换资源调整；

　　●对象：频点、时隙、码道、方向资源；

　　●参考依据：本小区与邻小区协同、基于终端与基站测量数据利用和上下行干扰均衡情况。

　　⑵TFFR算法

　　TFFR算法的基本原理是RNC通过UE测量PCCPCH以判断UE在小区中的位置，将处于小区边缘的UE尽可能地分配在异频上，从而制造一个同频隔离带，以达到消除彼此干扰的目的，如图1所示。当UE处于半覆盖载波时，RNC需要将UE服务小区的信号与其所有邻区信号进行比较，只有当服务小区的信号与所有邻区信号满足一定条件时才发起半覆盖载波向全覆盖载波的切换。当UE处于全覆盖载波时，RNC将UE服务小区的信号与其强邻区信号进行比较，当满足一定条件时发起全覆盖载波向半覆盖载波的切换。

　　TD-SCDMA高负荷网络

　　优化效果

　　绍兴移动进行了模拟加载。加载前后相关KPI变化情况见表2。

表2. 加载前后相关KPI变化
	项目	拉网指标KPI指标（CS部分）
		主叫试呼次数	CS接入成功率	CS掉话率	CS切换成功率
	未加载	243	97.53%	0.21%	99.81%
55%加载	未优化	230	97.30%	5.75%	99.02%
	RRM算法关闭、参数优化、RF优化	181	97.84%	3.04%	99.75%
	RRM算法打开、参数优化、RF优化	1291	98.83%	1.07%	99.82%

　　⑴接入成功率对比分析

　　55％网络负荷加载后，接通率指标略有下降。经过算法优化后提升较为明显，主要是关闭单信令切换开关，减少接入过程中的信令交互，提升了接通率；系统优化后，接通率指标得到了进一步提升，主要是寻呼策略的优化，解决了被叫位置更新导致主叫未接通问题。

　　⑵掉话率对比分析

　　55％网络负荷加载后，掉话率指标下降明显，通过TFFR、时隙均分等算法优化，掉话率降低至1.7％。通过第四阶段模拟加载我们对绍兴移动的TD-SCDMA网络进行全面深入的优化，对于每一个异常事件点在现场进行了复测，模拟加载前后进行了大量的RF优化调整、算法的精细优化、功率参数的调整等工作。使系统优化后的指标较第三阶段有很明显的提升，基本在1％以内。通过绍兴移动模拟加载操作可以看出，高负荷条件下的系统和网络优化措施可有效改善高负载网络性能和客户感知。

　　结束语

　　本次绍兴移动模拟加载测试提前暴露出高负荷场景下的网络问题，经过算法应用、基础优化和系统参数优化，TD-SCDMA网络性能得到明显提升，达到了商用网络标准。根据绍兴移动模拟加载测试中遇到的问题和经验，后续可以继续开展以下方面的持续研究。

　　⑴频率复用直接影响网络同频干扰严重程度，增加频率复用距离是降低同频干扰的直接手段。例如，加载情况下S666小区掉话次数占全网掉话的23.75％；S666站型把6个室外频点全部用完了，小区间全部是同频，同频干扰严重，此种场景下建议尽快增加A频段在室外的使用；开展A+B频段组网的频率规划、组网规划和负荷分担策略和算法商用课题研究。

　　⑵在高负荷条件下的系统和网络优化措施，可有效改善高负载网络性能和客户感知；加快综合同频干扰算法的成熟商用。

　　⑶目前导频的路面覆盖率已经非常好，针对用户负荷上升开展基于业务信道覆盖率的业务质量优化和基于PCHR/MR/VQI的全民路测优化，全面评估和优化TD-SCDMA网络业务信道质量和覆盖面，持续保障并提升网络质量和用户感知。

　　⑷借鉴加载优化经验，针对现网话务热点区域，进行客户感知提升优化（客户感知评估优化/话务均衡/负载控制等）的经验应用和推广，同时进行负荷上升后的负荷预警，指导扩容和放号。

　　⑸同频干扰解决方案新的研究：信令帧发送功率优化、自适应干扰消除、基于链路质量的紧急切换等；加快综合同频干扰算法的完善、成熟，有效支撑网络用户上量。

　　⑹本阶段模拟加载主要研究R4载波高负荷场景，H载频数据业务的高负荷场景需要开展客户感知提升研究，开展RAN侧业务识别和价值业务的优先调度的课题研究。

　　⑺在高负荷场景下，终端类型识别及优先级调度保障高优先级终端类型（手机+G3阅读器）的业务感受。