多模扫频仪在LTE网络规划和优化中的运用

1、概述

随着国内4G牌照发放，全国各省份都在紧锣密鼓地开展TD-LTE网络建设。TD-LTE网络的规划到优化，越来越受运营商的重视，都已成为如今工作的关注重点。 由于TD-LTE网络制式的自身特点，以及同频组网的特殊性，使得TD-LTE网络对于覆盖和干扰的控制有着很高的要求。同时，在步入4G商用的时代，绝大多数用户仍然使用着2G和3G网络，对于TD-SCDMA和GSM的网络的日常优化也是丝毫不能松懈的。

传统的测试终端，除了受限于自身的硬件灵敏度等因素，还受到其他诸多因素制约。包括LTE终端多以测试数据业务速率为主，其同频小区的解析能力有限，而TD/GSM的手机或者数据终端，则又受限于网络的邻区或参数规划，都不能客观地反映真实的无线覆盖情况。并且，一般的测试终端都无法对多种网络制式同时进行测试分析，而是各种网络制式拥有各自的测试终端，需要进行多次的测试才能获得每一种网络的测试数据，对于多网协调优化则更显得无能为力了。

扫频仪作为一款网络优化测试常用仪表，其多频段、多制式的灵活使用方式，丰富、完整的数据内容，为初期网络建设和深度优化阶段提供了实际有效的数据依据。本文将通过TD-LTE网络建设的各阶段对于扫频仪的功能应用来做介绍，希望对网络规划、优化的工作人员有所帮助。

2、认识多模扫频仪

多模扫频接收机是一种多功能扫频仪，能同时扫频接收2G/3G/4G等多种网络制式信号（本文以中国移动运营的GSM、TD-SCDMA、TD-LTE信号为主要对象），扫频输出结果内容丰富，包括空中接口的主要参数、频谱分析及地理化参数等，广泛的用于网络勘察、规划、建设、优化等使用场合。鉴于目前网络的复杂环境和多样的网规网优工作需求，现有的扫频仪系列一般能够提供三种测试模式：频谱测试模式、CW测试模式、Top N测试模式。每种模式针对无线网络规划、优化工作中的不同需要，可以提供相应的测试数据和分析手段。

下面，按照TD-LTE网络建设的顺序，逐一介绍扫频仪在各个阶段的应用。

3、TD-LTE网络建设过程中的扫频仪应用

3.1前期规划

清频测试

建网初期，使用扫频仪器对新设频段进行的全频段摸底测试，统称清频测试。在LTE网络建设中，也有将一些低频谱效率系统进行清频转作LTE。目前LTE信号带宽可达到20M，散落在其带宽内的干扰信号会淹没在其信号内，对LTE数据业务的影响是巨大的，网络建设完成后，想从宽带的LTE信号中，分离这些干扰信号是很困难的。清频测试可以在预设频段使用前，对干扰基站信号的无线干扰源进行定位，找出干扰的方向、大小、频段。所以清频测试对LTE预设频段内干扰程度进行的评估，可以净化频段，降低底噪，减轻后续网优工作的难度[1]。在前期规划的清频阶段，可使用扫频仪的频谱测试模式进行清频测试。

频谱测试模式：通过频段和RBW的设定展示信号电压幅度随频率变化的规律。它能够在扫描范围内测量和显示各个频率上得信号特征，使测试人员能够方便的"看到"电信号，主要用于新设频段的底噪测试、干扰的评估、频率使用情况的评估等，典型应用如TD-LTE网络D/E/F频段的清频测试。如下图所示：

目前，中移集团已在全国范围内推广了针对TD-LTE使用频段的清频测试。在许多地市发现了TD-LTE频段上存在的外部干扰，如F频段的小灵通信号、900M二次谐波、1800M泄露干扰，2500-2690MHz频段的广电信号、定位系统干扰等。

以下是在某市开展的清频测试中发现广电信号干扰的真实案例。测试过程中在高架和部分路面有时会出现多个有规则的波形，波形带宽约为8M，分布在2567-2575 MHz和2583-2591 MHz之间，分布很有规律，且在一段时间内持续。如下图所示：

经和主设备厂商工程师验证，该信号应为广电信号，且前期已经基本验证了信号来源，扫频仪的测试数据再次验证了广电信号对TD-LTE D频段影响的真实性。

传播模型校正

经典的传播模型具有良好的普遍适用性，但是对于具体传播环境下路径损耗的预测不够准确，而我国的传播环境具有自身的特点，与国外的环境有较大的差别。对经典传播模型进行校正，可以充分利用经典传播模型对损耗趋势预测准确的优点，克服其在具体环境下不够准确的不足。

常用的方法是通过车载测试，得到本地的路径损耗测试数据，然后通过拟和的方法，用这些数据对原始传播模型公式的各个系数项和地物因子进行校正，使得校正后公式的预测值和实测数据误差最小。这样，经过校正以后的传播模型路径损耗预测的准确性将大大提高，能较好地反映本地无线传播环境的特点[2]。而测试的方式，通常是配合发射机，采用扫频仪的CW测试模式。

CW测试模式：以很窄的带宽测量移动网络系统内可能规划的，所有频率的中心频点功率值，主要应用于传播模型校正测试和频率规划工作，可以通过评估各频率中心频点的能量值，核查测试区域内频率使用情况[3]。应用模式如下图所示：

3.2常规优化

进入网络建设的初期优化阶段，优化的首要对象就是覆盖，同时还包括干扰和邻区，这三大类问题贯穿于长期的网络优化工作中。对于优化阶段的数据测量，运用的是扫频仪最主要的一种测试方式，Top N测试模式。

Top N测试模式：通过解析网络制式内正常服务的小区的信息，分析网络无线环境中的覆盖、邻区和干扰问题，并通过数据统计和条件设定，给出问题小区的信息和问题路段的位置，以及问题占比、轨迹图、报表等内容，典型应用如ASPS的网络结构指数分析，现网中邻区关系分析和系统间的互操作问题，GSM的同邻频分析、TD-SCDMA的时隙干扰分析、TD-LTE的同模3分析等等。

覆盖分析

建网初期优化，覆盖类问题无疑是重中之重。同频组网的TD-LTE对覆盖要求非常严格，重叠覆盖度一旦过高，将直接引起严重的同频干扰和同模3干扰，严重影响RS-CINR，导致业务速率的急剧下降。如何在加大建站力度、扩大覆盖范围的同时，保证合理的网络结构就成为了摆在网优工程师面前的一大挑战。

在解决重叠覆盖这个问题上，使用扫频仪进行工程优化，是依靠扫频仪优异的同频解析能力（＞15dB），对覆盖道路进行盲扫，找出符合重叠覆盖定义门限条件的同频小区，分析和上报各小区的重叠覆盖度，同时还能上报引起重叠覆盖的冗余小区，为开展覆盖控制优化提供大量数据，方便网优工程师查找问题小区。

以下图为例，重叠覆盖度场强差门限设定为6dB。在初次路测时，红色区域内采样点重叠覆盖度为3，即符合与第一强小区场强差6dB范围内的小区数为3（含第一强）。

通过分析不难看出，该区域采样点内第二、第三强小区与第一强信号强度十分接近，在RSRP良好的情况下，由于重叠覆盖度高而导致CINR受影响，参考信号质量并非十分良好。如下图，通过软件自动生成的重叠覆盖度报告和冗余覆盖度报告，找出对重叠覆盖造成影响较大的小区，作为此次覆盖优化的重点。

根据冗余覆盖度报告找出问题小区，适当调整其方位角下倾角，有效控制这些问题小区的覆盖距离。同时，根据重叠覆盖度报告适当加强受影响的第一强小区的覆盖强度。优化后覆盖效果如下图：

经优化后，加强了红圈区域内第一强小区的覆盖强度，同时控制了第二、第三强小区的覆盖范围，红圈区域内重叠覆盖度明显下降。如当前采样点重叠覆盖度为1，表明该区与第一强小区场强差6dB范围内的小区数由3下降为1（含第一强），这说明此时已无小区与第一强小区场强差在6dB内，CINR也从7.65dB上升到15.48dB 。

除了解决重叠覆盖度以外，依靠扫频仪独立于网络的特点，高精度（RSRP检测精度-128dBm）的测量方式，可以检测出现网中存在的弱覆盖、越区覆盖、覆盖方向不符等覆盖问题，直接定位问题小区，生成各类问题核查图层，并将其相关的无线参数进行上报，方便网优工程师进行调整[4]。

以最常见的越区覆盖为例，通过设定门限的判定，软件自动生成越区覆盖核查图，如下图。红色采样点即为根据门限判定的越区覆盖采样点，通过连线将导致越区覆盖的小区相连，帮助网优工程师直接定位待优化的问题小区。

与越区覆盖分析类似，扫频分析软件还可通过扫频数据，准确分析并定位弱覆盖、覆盖方向不符、导频污染和室分信号外泄等覆盖类常见问题，为提高优化工作效率提供有力的支持。

干扰核查

TD-LTE系统内常见干扰主要有同频干扰、同模3干扰。在LTE网络中，由于小区信号不能通过合并其他同频小区信号获得增益来消除同频间的干扰，由同频引起的干扰已经成为TD-LTE系统内影响最大的干扰因素，解决办法就是上述通过合理的覆盖控制，减少小区间的重叠覆盖。

再来看同模3干扰，它是LTE网络制式下特有的一种干扰方式。LTE网络制式下，用户入网首先需要进行同步，进而通过参考信号来评估信道质量，进行相关资源的分配，如果主同步信道携带小区的ID（0，1，2）相同，就会造成PSS读取失败、用户接入困难的问题，后续的信道评估也会造成偏差，这就是现网规划及优化中经常提及的同模3干扰。

扫频仪依靠强于终端的同频解析能力（＞15dB），检测同频解析能力范围内的所有小区，分析和对比各小区的强度，并根据同模3小区判定门限，直接定位出所有符合条件的同模3小区，如下图所示：

在此案例中，可根据PCI规划原则，兼顾其与周围其他小区的同模情况，适当修改PCI即可避免此同模3干扰。如修改PCI仍将引起其他区域的同模3干扰，则需考虑适当调整同模小区的覆盖范围和信号强度，尽量减小同模干扰的影响。

邻区分析

传统的邻区关系的添加或删除是通过规划软件仿真后添加，再根据网优人员反复的现场测试的经验以及大量MR数据的分析，经过多次添加必要和删除冗余的邻区关系，在多次验证后得到一个比较合理稳定的邻区关系。即便如此，随着无线环境的变化以及基站的增减，邻区关系仍需不断优化，由此带来的日常工作量很大。

由于扫频仪独立与网络，不受邻区规划限制，能够真实反映网络的无线环境，测试数据完整，可准确分析小区的覆盖质量并验证邻区效果。在扫频仪获取了完整的测试数据后，通过设定必要的邻区关系门限，扫频数据分析软件将自动生成相应的邻区分析报表，根据导入基站工参表的邻区关系给出5中邻区建议：添加、不建议、有效、再核查、未测到，如下图。这为网优工程师提供了较为完整的邻区关系添加或核查的建议，大大减少了网优工程师的工作量，大幅提升邻区优化的工作效率。

3.3深度优化

室内分布测试

由于LTE网络对于覆盖要求非常严格，业务速率严重依赖于良好的参考信号质量，在LTE网络建设到一定阶段，就将越来越重视深度覆盖的优化。和其他制式类似，LTE网络更加需要通过建设大量的室内分布系统来解决深度覆盖的优化问题。

室内分布测试是网优路测应用的延伸，应用扫频仪软件提供的手动导航功能，以步测方式测量导频信号，给出室内覆盖、室外泄漏等问题的分析报告。

3.4多网协调优化

共站址小区分析

目前国内的TD-LTE有两种建设方式：一是新建LTE基站，二是通过TD-SCDMA基站平滑升级。由于通过TD-SCDMA基站平滑升级的方式建站快、效率高、成本低，受到许多人的亲睐。但是，通过平滑升级的TD-LTE小区通常将与TD-SCDMA小区共站甚至共天馈，这使得后续的优化过程中一旦调整天线将会直接影响两种制式的小区覆盖。而TD-LTE有着特别苛刻的覆盖要求，覆盖范围与TD-SCDMA必然不尽相同，这就出现了调整天线时需要兼顾或者有所取舍的局面。

模扫频仪可以完成TD-LTE和TD-SCDMA的同步扫描，为双网覆盖分析提供有效的数据依据。同时，扫频分析软件还可通过相似的经纬度信息、有相同方位角的小区名来结合判断某个TD-SCDMA小区与TD-LTE小区是否共站，并上报共站小区场强差报表，给出包含二者小区的基本信息、各自的测量值及二者的场强差[5]，供网优人员在做此类覆盖调整时做参考。如下图所示，可根据扫频仪测量得出的场强差值及非重叠覆盖区域的百分比进行分析，判定该共站共天馈的TD-SCDMA与TD-LTE小区覆盖分布是否合理。

多网互操作分析

不同的网络制式见的互操作是难以避免的，如2/3G互操作。扫频仪在多网互操作分析上主要是对多网间的邻区关系展开分析并根据分析结果提出建议，供网优人员参考。多模扫频仪可以通过一次测试数据对多网之间的邻区配对进行核查，并给出相应的规划建议，最大程度的减少了规划人员的工作量。

扫频仪在2/3G网络间的互操作应用已经比较成熟，这里就不多介绍。但是由于目前TD-LTE尚未提出明确的异系统邻区的操作规范，所以目前LTE邻区仍局限于系统内邻区。但在不久的将来，待TD-LTE与TD-SCDMA或GSM的邻区规范明确后，多模扫频仪将有能力进行多网邻区分析。多模扫频仪可根据同步测试的三张网络各小区的场强、质量、距离信息，自动生成各网络间的最佳邻区报表，并对已有的邻区关系加以评估，使网优工程师的工作量大大减少，大幅提升工作效率。

4、总结

本文多模扫频仪在网络规划和优化中的应用案例，是基于上海创远自主研发的Eagle多模扫频仪及Eagle无线环境评估分析系统软件所描述的。Eagle多模扫频仪在已经成熟的TD/GSM扫频仪的基础上，增加了对LTE频段的三种测量模式的支持，包含TDD-LTE和FDD-LTE，而本文仅以TD-LTE为例谈及相关应用。同时，在Eagle无线环境评估分析系统软件中，除了支持TD-LTE的常规分析项，还包含了一些独具特色的分析内容，如上文提到的同模3干扰分析及共站址小区分析。

多模扫频仪可以运用于网络建设的各个阶段。建网前可用于清频测试和传播模型校正，这些都是规划环节必不可缺的内容；优化阶段可用于覆盖分析、干扰核查、邻区分析；在深度优化阶段能够完美支持室内分布的手动导航测量；支持2/3G邻区分析、3/4G共站址小区分析等多网互操作分析。通过上述的多模扫频仪在LTE网络建设中的各个阶段的应用描述，不难看出多模扫频仪在多种制式网络并存的环境下确实能够起到完整、精确、高效的完成多张网络的测试与分析，对多网协调优化更能产生十分积极的作用，为网优工程师节省了大量的人力、物力和时间。

随着业内人士对扫频仪的认知程度不断提高，运用扫频仪的各种测试也在逐渐常规化，越来越多的新需求被不断提出，扫频仪的测试数据也有很多继续挖掘和分析的空间。伴随LTE在国内的不断发展和壮大，上海创远对于扫频仪在LTE网络和多网协调的应用开发也将不断追求完善和深入创新！

来源：上海创远仪器技术股份有限公司