基于實(shí)測的頻率規(guī)劃方法

摘要　文章探討了頻率規(guī)劃的一般原理，以及基于實(shí)測的頻率規(guī)劃方法的簡單原理和實(shí)現(xiàn)方法，同時(shí)結(jié)合廣州移動(dòng)公司的經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)介紹了在愛立信OSS平臺(tái)收取CTR以獲取測試數(shù)據(jù)生成小區(qū)間干擾表的方法。

1、引言

　　隨著我國移動(dòng)通信事業(yè)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，小區(qū)半徑的不斷縮小，在更高容量、質(zhì)量的需求呼聲下，頻率復(fù)用度越來越高，頻率規(guī)劃也越來越復(fù)雜。一方面要求網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工程師采用科學(xué)的規(guī)劃方法完成對(duì)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，另一方面由于最初的規(guī)劃方案總有不盡完善的地方，因此需要提供快速方便的方法和工具，供網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程師對(duì)頻率進(jìn)行動(dòng)態(tài)的優(yōu)化。

　　本文結(jié)合廣東省移動(dòng)通信有限責(zé)任公司廣州分公司（以下簡稱廣州移動(dòng)）的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)頻率規(guī)劃方法作初步的探討。

2、計(jì)算機(jī)自動(dòng)頻率規(guī)劃的原理

　　常見的頻率規(guī)劃軟件（如EET）原理如圖1所示：


圖1　頻率規(guī)劃軟件原理圖

　　（1）小區(qū)間干擾表

　　小區(qū)間干擾表在頻率規(guī)劃開始前創(chuàng)建。該表是網(wǎng)絡(luò)受干擾的極端統(tǒng)計(jì)，它描述了每個(gè)小區(qū)將受到的所有潛在干擾影響的區(qū)域面積和話務(wù)量的情況。頻率規(guī)劃器在規(guī)劃中讀入并學(xué)習(xí)各個(gè)潛在干擾關(guān)鍵區(qū)域，最終的頻率計(jì)劃所產(chǎn)生的干擾是這個(gè)“干擾分析表”的子集。換一種說法，小區(qū)間干擾表其實(shí)是小區(qū)間相關(guān)性的量化統(tǒng)計(jì)。

　　典型的小區(qū)間干擾表如表1所示：

表1　小區(qū)間干擾表示例
[table]

CELL	CELLR	CI_index	CA_index
A	B	500	20
A	C	100	2
…	…	…	…
B	A	…	…
…	…	…	…

[/table]

　　如表1所示，在最終的規(guī)劃方案中，若小區(qū)A與小區(qū)B同頻，則小區(qū)A將受到來自小區(qū)B的同頻干擾，干擾量為500。若小區(qū)A與小區(qū)B鄰頻，則小區(qū)A將受到來自小區(qū)B的鄰頻干擾，干擾量為20。

　�。�2）頻率資源及復(fù)用模式指運(yùn)營商可用的頻率資源及所選用的頻率復(fù)用模式。在廣州移動(dòng)，一般采用BCCH及TCH各分一層的MRP復(fù)用模式。

　�。�3）頻率規(guī)劃算法

　　頻率規(guī)劃算法指計(jì)算機(jī)根據(jù)小區(qū)間干擾表和可用的頻率資源及復(fù)用模式找出使網(wǎng)絡(luò)的干擾減少到最�。ɑ蚪�似最小）的頻率規(guī)劃方案的方法。

3、傳統(tǒng)規(guī)劃軟件的不足

　　傳統(tǒng)的規(guī)劃軟件創(chuàng)建小區(qū)間干擾表的方法為：根據(jù)工程中對(duì)干擾保護(hù)比的要求（C/I＞=9 dB，C/A＞=-9 dB）在數(shù)字化地圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行小區(qū)覆蓋預(yù)測，由每一點(diǎn)的最強(qiáng)信號(hào)確定服務(wù)小區(qū)的基本范圍，在這一點(diǎn)上接收的所有其它小區(qū)信號(hào)都被視為潛在的干擾源。對(duì)于規(guī)劃人員，這個(gè)表是不可見的。

　　基于傳輸模型的預(yù)測方法存在以下不足：

　�。�1）隨著網(wǎng)絡(luò)容量的增加，基站間距離越來越小，一些舊的經(jīng)驗(yàn)公式不再適用，比如奧村公式要求基站高度在30米至200米內(nèi)，基站距離在1公里到20公里內(nèi)，這顯然就不符合當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀。

　�。�2）大部分規(guī)劃軟件采用的傳輸模型都是從國外取得，由于城市結(jié)構(gòu)、建筑材料不盡相同，甚至還由于氣候等原因，都會(huì)引起誤差。

　　（3）基站間距離減小對(duì)數(shù)字地圖的準(zhǔn)確性和精確度要求更高。由于我國正處于快速發(fā)展階段，城市建設(shè)不斷進(jìn)行，因此地圖的準(zhǔn)確性很難保證，更談不上精確度。

　　（4）任何一種傳輸模型的場強(qiáng)公式都是經(jīng)過大規(guī)模和大范圍的測量和統(tǒng)計(jì)得出的。在此基礎(chǔ)上作出的干擾預(yù)測，只是一個(gè)統(tǒng)計(jì)意義上的近似值，具體到各個(gè)小區(qū)，一定會(huì)有不同程度的誤差。

　�。�5）規(guī)劃中的誤差無法經(jīng)過反復(fù)計(jì)算消除，因此在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中很難用傳統(tǒng)規(guī)劃軟件對(duì)頻率進(jìn)行調(diào)整。

　　基于以上五點(diǎn)原因，有必要探索其他規(guī)劃思路和方法，以適應(yīng)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求。

4、基于實(shí)測的規(guī)劃思路

　　基于傳輸模型進(jìn)行場強(qiáng)和覆蓋預(yù)測的規(guī)劃方法之所以不理想，主要原因是預(yù)測的場強(qiáng)與實(shí)際值不符。如果可以通過實(shí)測的方法，獲得小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)每一點(diǎn)上來自服務(wù)小區(qū)與其他小區(qū)的場強(qiáng)值，那么在此基礎(chǔ)上生成的小區(qū)間干擾表和所規(guī)劃的頻率應(yīng)該會(huì)更加準(zhǔn)確合理。

　　采用實(shí)測的方法建立小區(qū)間干擾表還有一個(gè)好處，是可以經(jīng)過多次測量反復(fù)調(diào)整小區(qū)間干擾表，以及把原有規(guī)劃方案作為頻率規(guī)劃算法的一個(gè)輸入，只對(duì)局部地區(qū)進(jìn)行規(guī)劃，保留原有方案中較好的部分，達(dá)到頻率優(yōu)化的目的�；�于實(shí)測的頻率規(guī)劃原理如圖2所示：


圖2　基于實(shí)測的頻率規(guī)劃原理

5、數(shù)據(jù)采集與處理

　　基于實(shí)測的規(guī)劃，關(guān)鍵的問題是測試數(shù)據(jù)的采集方法和小區(qū)間干擾表生成方法。測試數(shù)據(jù)的采集方法主要有以下兩種：

　　5.1　實(shí)地測試

　　具體的做法是用預(yù)留的干凈頻點(diǎn)臨時(shí)開通小區(qū)或用發(fā)射機(jī)模擬發(fā)射。利用TEMS及車載測試系統(tǒng)實(shí)地測量服務(wù)小區(qū)及其他小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度。本方法適用于覆蓋區(qū)域主要為路面或開闊地的小區(qū)。其優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，規(guī)劃人員可以了解小區(qū)的具體覆蓋范圍。但是本方法存在不少缺點(diǎn)：

　　◆工作量較大；

　　◆服務(wù)區(qū)域內(nèi)的室內(nèi)覆蓋情況不清楚；

　　◆沒有考慮話務(wù)量的因素；

　　◆如果小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)有較大的無法行車的區(qū)域，則本方法不適用。

　　實(shí)際上，廣州移動(dòng)只有個(gè)別小區(qū)用該方法開通。

　　5.2　手機(jī)測量報(bào)告的收取

　　手機(jī)在通話時(shí)要向系統(tǒng)提供服務(wù)小區(qū)及最強(qiáng)的六個(gè)鄰區(qū)信號(hào)的下行測量報(bào)告。本方法通過收集小區(qū)忙時(shí)的測量報(bào)告，生成小區(qū)間干擾表。由于測量報(bào)告在忙時(shí)收取，用戶相對(duì)較多，并分布在小區(qū)的不同地方，數(shù)據(jù)量較大，因此生成的小區(qū)間干擾表不但有統(tǒng)計(jì)意義，還包含了話務(wù)量的分布及用戶行為的因素，具有較高的可信度。

　　愛立信交換系統(tǒng)提供了收取CTR（Cell Traffic Recording）的方法，這里已經(jīng)包含了小區(qū)內(nèi)手機(jī)的測量報(bào)告，我們可以通過程序?qū)⑵涑槿〕鰜磉M(jìn)行處理，此外還可以用在交換機(jī)掛表測試的方法得到收集的測量報(bào)告。

　　由于CTR的收取簡單方便，因此目前廣州移動(dòng)主要采用這種方法，具體做法是：

　　◆如果作舊站頻率優(yōu)化，可直接收取CTR。

　　◆如果作新站頻率規(guī)劃，則稍微復(fù)雜一點(diǎn)，首先可根據(jù)地理位置給出臨時(shí)切換關(guān)系，以此為根據(jù)（有些小區(qū)距離不遠(yuǎn)但沒做切換關(guān)系的也可以酌情考慮）手工做一個(gè)臨時(shí)的小區(qū)間干擾表。原則是距離近的，有切換關(guān)系的小區(qū)CI_index、CA_index值設(shè)得大一點(diǎn)；距離遠(yuǎn)的，無切換關(guān)系的小區(qū)CI_index、CA_index值設(shè)得小一點(diǎn)。用由此算出的臨時(shí)頻點(diǎn)開通基站，基站開通后收取CTR用于頻率的正式規(guī)劃。

　　在收取CTR前，還要對(duì)小區(qū)的參數(shù)作以的下臨時(shí)修改：

　�。�1）把下行的動(dòng)態(tài)功率控制關(guān)閉；

　�。�2）小區(qū)的測量頻點(diǎn)要加上所有BCCH頻點(diǎn)。

　　廣州移動(dòng)處理CTR生成小區(qū)間干擾表的原理及方法是：在網(wǎng)絡(luò)使用了跳頻（Hopping）、動(dòng)態(tài)功率控制（DPC）、不連續(xù)發(fā)射（DTX）等技術(shù)的情況下，工程中對(duì)干擾保護(hù)比的要求為C/I＞=9 dB，C/A＞=-9 dB。

　　例如，服務(wù)小區(qū)為A，某關(guān)系小區(qū)為B，假設(shè)在某一條測量報(bào)告中收到來自小區(qū)A的信號(hào)強(qiáng)度為Lev_s（dBm），收到來自小區(qū)B的信號(hào)為Lev_n（dBm），若C/I=Lev_s-Lev_n＜9 dB，則服務(wù)小區(qū)和該鄰區(qū)同頻時(shí)有同頻干擾。把所有Lev_s-Lev_n＜9 dB的測量報(bào)告找出來，如表2例子所示（服務(wù)小區(qū)為A，鄰區(qū)為B）：

表2　達(dá)不到C/I＞9 dB的測量報(bào)告集合
[table]

服務(wù)小區(qū)A強(qiáng)度	鄰區(qū)B強(qiáng)度
-80.5 dBm	-88.5 dBm
-80.5 dBm	-85.5 dBm
…	…

[/table]

　　CI_index的取值方法有兩種：

　　（1）取表2中記錄個(gè)數(shù)為服務(wù)小區(qū)為A、關(guān)系小區(qū)為B的CI_index值。該值是所收取的A小區(qū)CTR文件中，關(guān)系小區(qū)B與服務(wù)小區(qū)A的差值小于9 dB的測量報(bào)告的個(gè)數(shù)，它表示如果A與B小區(qū)有一個(gè)同頻，A小區(qū)CTR收取時(shí)間內(nèi)可能受到B小區(qū)同頻干擾的話務(wù)量。CA_index值與之類似，門限值改為-9 dB。

　�。�2）根據(jù)廣州移動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)，考慮到干擾信號(hào)的強(qiáng)度。如表2所示，可算出第一條記錄中C/I=8 dB，剛達(dá)到有同頻干擾的程度，第二條記錄中C/I=5 dB，相對(duì)于第一條記錄，C/I值小了一半，因此CI_index可取2，CI_index、CA_index的取值見表3所示。把不同關(guān)系小區(qū)的CI_index、CA_index分別求和即得到服務(wù)小區(qū)的小區(qū)干擾表。這樣計(jì)算出來的CI_index和CA_index除了包含話務(wù)量、用戶行為的因素，還考慮到了信號(hào)強(qiáng)度，比第一種方法要合理一些。

表3　CI_index、CA_index取值表


　　對(duì)于C/I非常小的極端情況，對(duì)潛在干擾信號(hào)來自未定義鄰區(qū)和鄰區(qū)的情況分別設(shè)了128和256的不同上限。

　　CA_index值與CI_index值類似，只是門限值改為-9 dB，未定義鄰區(qū)和鄰區(qū)的上限分別為2與4。

6、頻率規(guī)劃算法

　　各個(gè)廠家都有自己的頻率規(guī)劃算法，比如愛立信的“9999算法”等等。比較常見的一種是“智能本地搜索算法（Intelligent Local Search Algorithm）”，即將頻率復(fù)用距離簡化為間隔，將對(duì)復(fù)用距離的控制設(shè)置為打破限制的懲罰值（代價(jià)），將干擾與代價(jià)相關(guān)（這個(gè)“干擾”是用受影響的話務(wù)量或話務(wù)量和面積的組合來表示的），用來評(píng)價(jià)頻率計(jì)劃的效率。載波分配反復(fù)修正，算法將盡可能調(diào)整頻率規(guī)劃使代價(jià)降至最小，使網(wǎng)絡(luò)的干擾減少到最小。

　　由于基于實(shí)測的頻率規(guī)劃通常應(yīng)用于個(gè)別小區(qū)或局部地區(qū)的規(guī)劃，因此算法相對(duì)簡單，舉例說明如下：


圖3　小區(qū)與頻點(diǎn)關(guān)系表生成示意圖

　　頻率規(guī)劃時(shí)，首先要生成一個(gè)小區(qū)與頻點(diǎn)（包括運(yùn)營商所有可使用的頻點(diǎn)）關(guān)系表。如圖3所示，假設(shè)小區(qū)間干擾表中有一條服務(wù)小區(qū)為A，關(guān)系小區(qū)為B，CI_index為50的記錄，則在小區(qū)與頻點(diǎn)關(guān)系表中把小區(qū)B所使用頻點(diǎn)的CI_index加上50。再把小區(qū)間關(guān)系表中小區(qū)A的其他記錄找出來做相同的處理，綜合考慮CI_index與CA_index，則CI_index與CA_index較小的頻點(diǎn)即為A小區(qū)干擾較小的頻點(diǎn)，可采用。

7、小結(jié)

　　與傳統(tǒng)規(guī)劃方法相比，基于實(shí)測的規(guī)劃方法有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　◆生成小區(qū)間干擾表與實(shí)際更吻合，所規(guī)劃的頻點(diǎn)更好。

　　◆由于可規(guī)劃局部地區(qū)，工程擴(kuò)容無須重新規(guī)劃全網(wǎng)，避免了全網(wǎng)變頻的風(fēng)險(xiǎn)，使優(yōu)化工作得以持續(xù)進(jìn)行。

　　◆可動(dòng)態(tài)調(diào)整的小區(qū)間干擾表，使個(gè)別小區(qū)或局部地區(qū)的頻率優(yōu)化成為可能。

　　從1999年10月至2000年5月期間，廣州移動(dòng)70多個(gè)新基站全部試用該種基于實(shí)測的頻率規(guī)劃方法進(jìn)行站點(diǎn)規(guī)劃開通，而運(yùn)用該方法進(jìn)行頻率優(yōu)化的小區(qū)也不計(jì)其數(shù)，應(yīng)用效果良好，為廣州移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的改善起了一定的作用，這說明基于實(shí)測的規(guī)劃方法有較高的實(shí)用價(jià)值。目前，該方法在日常網(wǎng)優(yōu)頻率規(guī)劃中得到了廣泛應(yīng)用。但是，目前所使用的頻率規(guī)劃算法較簡單，在待規(guī)劃小區(qū)太多的情況下不太適用，有待進(jìn)一步的探索及改進(jìn)。