TD-LTE系統(tǒng)中基于小區(qū)個(gè)體偏移的同頻乒乓切換優(yōu)化研究

王東

在TD-LTE系統(tǒng)中，越區(qū)切換成功率對(duì)移動(dòng)終端的服務(wù)質(zhì)量和滿意度的體驗(yàn)有直接影響。乒乓切換的發(fā)生會(huì)嚴(yán)重影響到系統(tǒng)中移動(dòng)終端的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。如何提高切換成功率TD-LTE系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的難題之一。本文基于基于小區(qū)個(gè)體偏移參數(shù)對(duì)TD-LTE系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，可有效降低同頻乒乓切換對(duì)TD-LTE系統(tǒng)的影響，提升終端的服務(wù)質(zhì)量和信任度。

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的主要目的是提高移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的質(zhì)量。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化需要大量的自動(dòng)化、智能軟件工具操作人員以及網(wǎng)優(yōu)工程師來實(shí)現(xiàn)，包含相互交換技術(shù)、無線通信技術(shù)、頻率配置技術(shù)、切換技術(shù)和信令傳送、話務(wù)統(tǒng)計(jì)等分析等相關(guān)技術(shù)。

乒乓切換是指移動(dòng)終端在服務(wù)小區(qū)和相鄰小區(qū)來回進(jìn)行HANDOVER的現(xiàn)象。由于切換過程采用偷幀發(fā)送切換命令，連續(xù)的偷幀導(dǎo)致話音質(zhì)量極不清晰，影響終端用戶的使用感覺。乒乓切換對(duì)TD-LTE系統(tǒng)通信質(zhì)量有著較大的影響，對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是非常必要的。

小區(qū)個(gè)體偏移（CIO：Cell Individual Offset）指通過應(yīng)用正的偏移，使得通過（UE：User Equipment）在發(fā)送的測(cè)量報(bào)告，是移動(dòng)系統(tǒng)中UE的重要參數(shù)，對(duì)越區(qū)切換有著非常重要的應(yīng)用。

本文針對(duì)TD-LTE系統(tǒng)中存在的乒乓切換，使用小區(qū)個(gè)體偏移CIO，對(duì)TD-LTE系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，取得滿意效果。

一、同頻乒乓切換概述

（一）切換的定義

在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，切換是指當(dāng)移動(dòng)終端在通話過程中從一個(gè)基站小區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)基站小區(qū)，或者由于外界干擾而造成通話質(zhì)量下降時(shí)，必須改變?cè)械脑捯粜诺蓝D(zhuǎn)接到一條新的空閑話音信道上去，以繼續(xù)保持通話的過程。

TD-LTE系統(tǒng)具有良好的信號(hào)覆蓋和相對(duì)無縫切換的能力。因?yàn)榭梢钥焖儆睬袚Q，可以做到不同頻段之間和各交互系統(tǒng)之間的相關(guān)切換。軟切換則需要有高復(fù)雜度的設(shè)備、難度較大的定時(shí)操作，以及需要較高處理能力，所以目前沒有被各大運(yùn)營(yíng)商采用。

切換分為系統(tǒng)內(nèi)切換和系統(tǒng)間切換兩類，系統(tǒng)內(nèi)切換又可以分為同頻切換和異頻切換這兩種情況。測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)分為接收功率、誤比特率和鏈路距離，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算及處理。

（二）同頻切換

同頻切換是采用A3事件來進(jìn)行判決，如圖1所示，當(dāng)相鄰小區(qū)質(zhì)量好于服務(wù)小區(qū)，且差值超過指定門限即切換遲滯（HOM），且此狀態(tài)持續(xù)一段時(shí)間后，UE向網(wǎng)絡(luò)側(cè)上報(bào)A3事件報(bào)告。報(bào)告發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)側(cè)，在收到該報(bào)告后會(huì)進(jìn)行切換判決，如果判決成功的話，就開始向鄰小區(qū)切換。A3報(bào)告中可以同時(shí)包含多個(gè)信號(hào)質(zhì)量滿足條件的鄰小區(qū)，但是條件是同一時(shí)刻可能有多個(gè)鄰小區(qū)同時(shí)滿足A3事件報(bào)告。

（三）乒乓切換發(fā)生的原因

在TD-LTE系統(tǒng)中，切換可分為：第一，當(dāng)UE的測(cè)量報(bào)告顯示出存在比當(dāng)前服務(wù)小區(qū)信道質(zhì)量更好的鄰小區(qū)；第二，UE丟失當(dāng)前無線接入技術(shù)（RAT）覆蓋從而連接到其他RAT的情況下產(chǎn)生的；第三，當(dāng)一個(gè)給定小區(qū)過載時(shí)，盡量平衡屬于同一操作者的不同RAT間的負(fù)載狀況。在LTE系統(tǒng)中，乒乓切換主要是在第一和第三兩種情況下，相鄰小區(qū)信道質(zhì)量覆蓋重疊區(qū)域內(nèi)質(zhì)量都很好的情況下，移動(dòng)終端在相鄰小區(qū)的4G業(yè)務(wù)使用過程中，發(fā)生來回切換的現(xiàn)象，這種情況也包括4G和2G、4G和3G以及4G鄰區(qū)的互切換。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，用戶在使用4G網(wǎng)絡(luò)時(shí)會(huì)有明顯的卡頓或者斷線現(xiàn)象發(fā)生。

（四）同頻乒乓切換對(duì)業(yè)務(wù)的影響

1. 對(duì)語言業(yè)務(wù)的影響

乒乓切換會(huì)對(duì)日常的用戶使用和數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生較大影響。對(duì)語音業(yè)務(wù)的影響主要包括：切換成功率和切換過程中業(yè)務(wù)中斷時(shí)間。頻繁的乒乓切換，會(huì)對(duì)切換成功率產(chǎn)生較大的影響，這會(huì)導(dǎo)致信道占用不上和信道接收不穩(wěn)定現(xiàn)象，體現(xiàn)在用戶方面就是語音通話斷斷續(xù)續(xù)，通話不清晰，單方通話等現(xiàn)象。常見的乒乓切換對(duì)語音業(yè)務(wù)的影響主要是由于上下行電平切換門限值設(shè)置不合理、切換功率值控制不合理等越區(qū)切換參數(shù)設(shè)定問題存在時(shí)，導(dǎo)致越區(qū)切換失敗，乒乓切換發(fā)生的幾率變大，影響語音業(yè)務(wù)。

2. 對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的影響

乒乓切換對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的影響也不容小覷。主要影響包括：切換過程中數(shù)據(jù)包單向延時(shí)、切換過程中數(shù)據(jù)包時(shí)延抖動(dòng)性以及切換過程中丟包率等幾大重要問題。一旦乒乓切換現(xiàn)象發(fā)生，丟包問題將會(huì)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的使用過程中，進(jìn)而對(duì)用戶使用造成不利因素。

二、小區(qū)個(gè)性偏移CIO在優(yōu)化同頻切換中的應(yīng)用

小區(qū)個(gè)性偏移是指通過應(yīng)用正的偏移，使得通過UE發(fā)送的測(cè)量報(bào)告就如同P-CCPCH比實(shí)際要好xdb。通過這個(gè)參數(shù)的修改，改變UE選擇的相應(yīng)的小區(qū)。

單向的小區(qū)個(gè)性偏移CIO配置在如今的通行現(xiàn)網(wǎng)中有大量運(yùn)用，就對(duì)CIO大于0和小于0 的兩種情況，分別進(jìn)行解析和說明。特別是小區(qū)個(gè)性偏移CIO的修改。

（一）CIO大于0時(shí)

在A小區(qū)配置單向CIO大于0的情況下，A小區(qū)單向切出切換點(diǎn)前移，提前切出，一般用于解決快速衰落導(dǎo)致的掉話，這種情況下小區(qū)覆蓋效果如圖2所示：

圖2中，用戶由A向B移動(dòng)與用戶由B向A移動(dòng)，受到單向CIO影響，切換點(diǎn)不能統(tǒng)一，導(dǎo)致產(chǎn)生了中間的黑色地帶。

當(dāng)用戶由A小區(qū)進(jìn)入黑色地帶，受到CIO影響，向B進(jìn)行切換。用戶占用B小區(qū)后，按照B小區(qū)的切換規(guī)則，此刻用戶滿足B到A的切換條件，會(huì)再次向A進(jìn)行切換。由此循環(huán)，在黑色地帶形成了頻繁切換。

從開啟CIO后每分鐘的切換次數(shù)統(tǒng)計(jì)來看，CIO大于0的單向偏置，確實(shí)會(huì)引起頻繁切換。

（二）CIO小于0時(shí)

在單向CIO小于0的配置中，由于切換帶后退，不會(huì)產(chǎn)生頻繁切換，但會(huì)在橙色區(qū)域產(chǎn)生覆蓋越界，即越區(qū)覆蓋。

如圖3所示，在黑色區(qū)域內(nèi)，既存在A的用戶，又存在B的用戶，產(chǎn)生了一個(gè)較大的用戶混雜的交疊區(qū)域，在這個(gè)交疊區(qū)域中，用戶相互干擾，發(fā)生功率相互激勵(lì)、攀升，最終產(chǎn)生較大干擾。

CIO無論大于0還是小于0，均有必要將單向偏置進(jìn)行雙向補(bǔ)償。

（三）配置雙向CIO的影響

對(duì)于雙向CIO偏置主要是驗(yàn)證重疊覆蓋造成干擾影響。驗(yàn)證場(chǎng)景為兩小區(qū)全部為室分小區(qū)。測(cè)試中單用戶在不同CIO配置下業(yè)務(wù)保持于A小區(qū)邊緣，記錄A小區(qū)和鄰小區(qū)B的干擾值，數(shù)據(jù)如下：

從上圖4中可見，CIO配置為0至-10的過程中，A小區(qū)服務(wù)范圍擴(kuò)張，占用A小區(qū)邊緣，對(duì)于鄰區(qū)B小區(qū)帶來的干擾隨著CIO的變化而增強(qiáng)，終端在切換臨界點(diǎn)的發(fā)射功率也不斷增大。

當(dāng)在不同的CIO取值下，擴(kuò)張的A小區(qū)邊緣單用戶起呼造成鄰區(qū)的干擾更為明顯，測(cè)量數(shù)據(jù)如上右圖所示。在CIO為-10的時(shí)候，A小區(qū)邊緣用戶起呼造成B小區(qū)在1秒的時(shí)間內(nèi)瞬間干擾達(dá)到-68dbm，終端發(fā)射功率達(dá)到18dbm，接近滿功率發(fā)射。

所以，通過改變小區(qū)個(gè)性偏移CIO可以有效減少乒乓切換的次數(shù)和發(fā)生的可能性。

三、小結(jié)

在移動(dòng)通信中，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、實(shí)施、評(píng)估四個(gè)重要步驟對(duì)現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，數(shù)據(jù)采集通過人工操作、整理、歸類、匯總各類工具采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集工作量大，但是難度較低。在TD-LTE系統(tǒng)中，小區(qū)個(gè)性偏移CIO在改善減少甚至避免同頻乒乓切換現(xiàn)象的發(fā)生，有著重要的意義。