基于FDD LTE网络的优化方法研究与实践

周 燕，梅立鑫

(1.苏州市职业大学 电子信息工程学院，江苏 苏州　215104；2.中国联通苏州分公司 运维部，江苏 苏州　215021)



基于FDD LTE网络的优化方法研究与实践

周 燕1，梅立鑫2

(1.苏州市职业大学 电子信息工程学院，江苏 苏州215104；2.中国联通苏州分公司 运维部，江苏 苏州215021)

摘要：针对目前LTE网络存在的下载速率受限、吞吐率偏低的问题，通过测量影响网络覆盖及质量的导频RSRP值及SINR值，分析主要原因，提出LTE网络优化的方法.以宁波市北仑地区的FDD LTE网络为优化案例，运用华为的网络优化测试分析软件，通过测试、发现和分析问题，采用调整小区工参、调整天线方位角及下倾角、增加新基站等优化方法，对该区域优化前后的RSRP值及SINR值进行了实际测试并对其结果进行了比较.结果表明，采取的优化方法有效地提高了北仑地区的总体下行吞吐率， 而且FTP下载的速率也得到显著的提升.

关键词：FDD LTE网络；覆盖；RSRP值；SINR值；FTP下载速率

随着移动通信技术的快速发展，LTE(long term evolution)作为一种先进的新一代移动通信技术已进入人们的生活[1-2].较之与3G制式的移动通信系统，LTE由于采用了OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)及MIMO(multiple-input multiple-output )等技术[3-6]，因而在峰值数据速率、小区边缘速率、频谱利用率等方面都有了很大的性能提升.FDD LTE是基于频分双工的4G制式，上下行速率分别是150 Mbps和40 Mbps，更适合广域覆盖[7].由于LTE网络处于建网初期，再加上多变的外界因素影响，如网络的扩容、城市基础设施建设、人口密度的变化等，目前的LTE网络还无法满足广大用户对网络服务质量和业务的需求，因此改善网络运行性能、提高网络设备利用率以及频率利用率已成为本阶段LTE网络建设的重要工作[8-10].本文以宁波市北仑区FDD LTE网络中的簇优化为例，设计区域内站点的优化方案，并通过测量导频RSRP(reference signal receiving power)值、SINR值，传输模式分布测试以及业务测试等对区域的簇内站点实施相应的优化措施.优化后的结果表明，采用调整小区工参、调整天线方位角及下倾角、增加新基站等优化方法后，北仑区域下行吞吐率达到37.02 Mbps，提升4.71 Mbps，达到35 Mbps的要求，且其余指标均达标.

1　FDD LTE网络优化总体设计

1.1优化方案设计

在无线网络优化的过程中主要包括覆盖优化、邻区优化、PCI优化、解决业务接入失败、掉线和切换失败等问题.因此，网络优化就是一个测试、发现和分析问题、优化调整、再测试验证的重复过程，直到网络的目标KPI(keyperformanceindicator)指标达到要求.

1.2优化工具

选择华为的网络优化测试分析软件FDD LTE，前台测试使用软件GENEX Probe，后台分析使用GENEX Assistant；测试终端有CPE(B593s)、小数据卡(B398和B392)、TUE等，另外还需要扫频仪、GPS、车载逆变器、测试笔记本电脑、电子地图、测试车辆.测试包括下载和上传两部分，都采用长呼的方式，利用20 M带宽网络50％模拟负载，10线程不间断下载大文件，遍历优化的所有测试路线，遍历完后释放业务.

1.3优化路线

宁波市北仑区域主要由工业区、居民区与商业区组成，按地物特征划分为一般城区.北仑区域共包括100个宏站，开通100个站，未开通0个站，图1(a)中所示的北仑润轴汽配、仑崂山路、公安大楼三个站点为3个被替换站点.测试当天告警站点2个，分别为仑大契西、北仑星河钢管，均为射频单元接收通道RTWP/RSSI不平衡告警，对业务会造成一定影响.选择的优化路线如图1(b)所示，其中箭头方向为测试车辆行驶的方向，平均车速12km/h，最高时速40 km/h.

图1　优化路线

2　FDD LTE网络优化内容

2.1覆盖优化

覆盖问题的分析首先需要采集优化区域的路测数据RSRP值，RSRP是LTE网络中无线信号强度测量的关键参数，表征信号覆盖强度的重要指标，因此，通过后台处理软件分析RSRP值可以发现覆盖问题.在覆盖优化的过程中，首先测量无覆盖和弱覆盖区域，可以通过对天线方向角、下倾角、高度等进行调整，或者加站来优化.其次对主控小区的优化，保证各区域有较为明显的主控小区，通过PCI覆盖图查看主控小区不明显的区域，从而调整天馈以及切换门限等参数保证各区域有较为明显的主控小区.最后越区覆盖的优化，天线的挂高或者天馈倾斜角不合适会导致越区覆盖，从而对邻近小区造成干扰，导致容量下降，通过调整天线的方向角、下倾角、天线挂高等措施来控制其覆盖的范围.覆盖问题极易降低下载速率，覆盖区域的场强信号弱于-85 dBm以下，数据下载速率就难以达到1 M以上，因此，覆盖问题的优化是网络优化中的重要核心问题.

2.2干扰优化

干扰问题分析包括网内干扰分析和网外干扰分析，存在干扰会影响测试的指标数值，严重时会导致掉线和接入失败.网内干扰是通过路测接收SINR数据指标进行问题点的定位，网内干扰常见问题是和PCI的规划相关.网外干扰问题的判断通常是利用扫频测试检查各个小区的底噪，对LTE 频段进行扫频测试，如果测试区域内没有UE 接入，那么某一区域的底噪过高就可确认该区域存在外部干扰，需要进一步定位干扰源并排除干扰.干扰优化的主要方法包括增肌两个同频小区的间距、降低基站发射功率、调整天线的高度及方向角或下倾角、频率配置的优化调整等.

3　优化结果及分析

3.1覆盖类问题优化结果及分析

拉网测试遍历了北仑区域所有小区和主要道路站点，在测试过程中记录RSRP参数，优化前和优化后的测试路线一致.图2(a)是优化前拉网测试基站状态信息的路测打点图，通过图2(b)可以看出，优化前的摸底测试中共出现11个覆盖问题点.

图2　优化前后测试导频RSRP值的地理分布

针对11个问题点进行勘察分析，其中问题1—问题6分别涉及相同站点，所以合并一起分析.问题1、2、4是严重弱覆盖的问题，RSRP在-105 dBm左右，导致此区域SINR变差，速率极低，将小区工参信息由AZ40，0+3(M+E)调整其方位角至AZ350后，该路段覆盖得到大幅改善.问题3也是出现连续弱覆盖，由于该路段距离周边站点距离均在1 km左右，距离较远，且该路段周边多厂房建筑，后期在此处新建基站解决该路段的覆盖问题.问题5和6出现越区覆盖，将小区参数AZ270，0+8(M+E)调整为AZ270，0+5(M+E)，调整后原问题路段的速率低得到一定改善.问题7出现主导小区不明显的情况，通过勘察分析，调整小区天线下倾，调整其方位角来增强主导信号，改善此区域弱覆盖.问题8出现十字路口弱覆盖现象，通过查看区域的卫星视图发现此区域楼房阻挡严重，导致信号很弱，可通过在Longitude：121.813521，Latitude：29.906637处增加站点以满足区域的覆盖要求.问题9出现弱覆盖现象，问题路段距离最近的基站仅有300 m左右，查看地区卫星图层发现左侧有高楼阻挡，通过查看基站扇区拉线图、调整主控小区来改善弱覆盖区域.问题10由于此路段周围的阻挡造成的弱覆盖，可以通过抬升站点的天线倾斜角来改善，但是会造成其他区域的干扰增大，所以建议增加新站点改善此处的弱覆盖.问题11属于弱覆盖区域，站点位于小区住房楼顶，存在大楼严重阻挡导致SINR差，速率低，属于疑难问题区域，经过分析后调整小区天线参数AZ30，8+0(M+E)至AZ15，6+0(M+E)，但是对原路段无明显改善，只减少了干扰.

优化后进行的拉网测试结果如图2(c)所示，从图2(a)中可以看出，优化前的采样点数为21 452个，RSRP值在0～-95 dBm的采样点占总采样点的85.35％，优化后的拉网测试采样点数为19 404，从图2(b)中可以看出，RSRP值在0～-95 dBm的采样点占总采样点的87.05％，因此经过优化后的网络覆盖有了明显的性能提升.

3.2干扰问题优化结果及分析

图3(a)显示的是优化前路测采集的SINR参数，拉网测试点为20 521个，0 dB以上的测试点占全部测试点的85.02％.针对测试过程中存在的主要问题点，通过勘察分析找出原因并采取有效的优化调整措施.图3(b)显示了优化前北仑区域的SINR主要问题点，本次测试共出现17个SINR差问题点，其中1、3、4、5、6、7、9、14、15、17共10个问题点与覆盖相关，在覆盖优化中解决.

图3　优化前后测试导频SINR值的地理分布

出现问题2的主要原因是无主导小区，导致SINR差，测试车辆行驶过程中发现此处3个小区信号都不是很理想，造成重叠覆盖，导致SINR很差，速率很低，经过核查将1小区工参AZ30，5+8(M+E) 调整为AZ0，2+8(M+E)，重叠覆盖路段用1小区作为主覆盖.问题8由于重叠覆盖导致SINR差，通过查看地区卫星图层，问题路段主要集中在高架桥下，信号衰减较大，因此需要通过合理调整区域的主覆盖小区来解决问题.问题10是由于重叠覆盖导致SINR差，速率低，查看地区卫星视图，发现站点周围并无明显阻挡物，因此需要上站核查其准确参数并进行调整.问题11是由于MOD3干扰导致的SINR差，通过调整所在小区方位角及下倾改善该路段.问题12受重叠覆盖及MOD3干扰两个因素影响，通过下压天线倾斜角、已经开通新站点可解决此处问题.问题13由于重叠覆盖导致的SINR低，通过核查小区基站工参，调整天线方位角，保证近点覆盖，减少与其他区域干扰.问题16是由于主控小区不明显而导致的SINR差，将小区参数AZ30，0+5(M+E)调整为AZ30，0+8(M+E)后，小区覆盖范围有所收缩，对周边站点的干扰减弱.

优化后进行拉网测试结果如图3(c)所示，从图3(a)中可以看出，优化前的采样点数为20 521个，SINR值在0～50 dB的采样点占总采样点的85.02％，优化后的拉网测试采样点数为17 626，从图3(c)中可以看出，RSRP值在0～-95 dBm的采样点占总采样点的87.92％，因此经过优化后的网络信号质量有了明显的性能提升.

3.3FTP下载测试

FTP测试主要是数据业务测试，覆盖问题、干扰问题都会影响FTP下载速率.图4(a)显示的是优化前FTP下载过程中PCCPCH MAC层的下行速率，测试点共21 452个点，速率达到15 000 mbps的测试点仅占80.26％，可以看出部分测试路段的速率较低，甚至出现多次断流现象，这是由于这些路段电平覆盖较差，载干比值较低造成高阶编码占用较低，从而影响下载速率.

图4(b)显示，通过天线调整、系统参数的调整及无线资源的优化等措施后，再次进行拉网测试，测试点为19 531个，其中速率达到15 000 mbps的测试点占87.52％，较优化前有7.26％的提升.

图4　优化前后测试下载吞吐率的地理分布

4　结论

分析影响FDD LTE网络覆盖及质量的主要原因，并对北仑区域优化前后的指标进行对比，优化前下行吞吐率未达标，为32.31 Mbps， RF优化共调整35个基站、55个扇区.经过优化后下行吞吐率达到37.02 Mbps，提升4.71 Mbps，达到35 Mbps的要求.且其余指标均达标，可见本文提出的优化方案有助于FDD LTE网络覆盖及质量的提高.

参考文献：

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(责任编辑：沈凤英)

Research and Practice of an Optimization Method Based on FDD LTE Network

ZHOU Yan1，MEI Li-xin2
((1.School of Electronic Information Engineering，Suzhou Vocational University，Suzhou 215104，China; 2.Operations Department，Suzhou Branch of China Unicom，Suzhou 215021，China)

Abstract：Addressing the problem of low download speed and low throughput rate in the FDD LTE network, this paper proposes an optimization method for the present FDD LTE network by measuring RSRP value and SINR value which influence the network coverage and the quality of LTE network and by further analyzing the major causes.This paper takes the optimization method of FDD LTE network in Beilun District， Ningbo City as a case study.With the help of Huawei network optimization test analysis software, problems are discovered and analyzed and accordingly the cellular engineering parameters, and the antenna’s azimuth and tilt angles are adjusted； new base stations are increased.In this way the network gets optimized.The comparison of the real measurements of RSRP value and SINR value before and after the optimization indicates that the method effectively lifts up the throughput rate in Beilun District which suffered an overall downturn decrease as well as the FTP download speed.

Key words：FDD LTE network；coverage；RSRP value；SINR value；FTP download speed

作者简介：周 燕(1980-)，女，江苏苏州人，讲师，博士，主要从事移动通信技术研究.

基金项目：苏州市科技计划资助项目(SZP201310)

收稿日期：2015-10-08；修回日期：2015-11-06

DOI：10.16219/j.cnki.szxbzk.2016.01.005

中图分类号：TP391.1

文献标志码：A

文章编号：1008-5475(2016)01-0023-05

引文格式：周燕，梅立鑫.基于FDD LTE网络的优化方法研究与实践[J].苏州市职业大学学报，2016，27(1)：23-27.