基于TD―SCDMA网络新增站点的自动邻区规划的实现方法
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摘 要 邻区规划是3G无线网络规划重要的一节，邻区设置如果不合理，不仅影响网络切换，而且还会导致干扰加大，容量下降及网络性能恶化，准确的邻区配置是保证网络正常运行的基础。本文针对TD-SCDMA邻区规划工作，提出一种新增站点的自动邻区规划方法SDMA（Strength-Decision-Making Algorithm）， SDMA算法主要是基于信号的覆盖强度查找邻区，并按强度大小对邻区列表进行排序。在广州某区域实际网络环境下对该算法进行MATLAB的仿真测试，显示其性能良好。
关键词 邻区规划 新增站点 覆盖强度 td-scdma SDMA
1 邻区规划及其原则
移动用户在越区通话时，由于原来小区的信号强度逐渐减弱，为了保证正常通话，需要移动台及时切换到信号强度较强的相邻小区。而邻区列表是提供小区用户切换的唯一途径，为了保证良好的切换和通话质量以及保证网络性能的稳定，需要良好的规划TD-SCDMA中各小区之间的邻区关系。因此，一个高质量的邻区规划应遵循下列原则[1]：
（1） 地理位置上直接相邻的小区一般要作为邻区；
（2） 对于密集市区和市区，邻区相对多些，但不要过多，要把确实存在的相邻关系配进来，不要配置不相干的邻区；
（3）邻区应该根据路测情况和实际无线环境而定。尤其对于市郊和郊县的基站，即使站间距很大，要把位置上相邻的、可能发生切换的作为邻区，保证能够及时发生切换；
（4） 邻区制作时要把信号可能最强的或者是距离最短的放在邻区列表的最前，配置好优先级；
（5） 邻区不是越多越好，也不是越少越好，应该遵循适当原则。太多，可能会加重手机终端测量负担；太少，可能会因为缺少邻区导致不必要的掉话和切换失败。
近日，随着中国移动TD-SCDMA三期网络设备招标与建设的完成，TD网络创新与发展也提上了日程。中国移动表示，到2010年底，中国移动TD基站总数超过了20万，可以覆盖所有城市，到2011年要实现TD网络利用率20%，到2012年将建设基站30万个。在这个过程中，很大一部分工作都是在TD现有网络上新增站点，而这些TD站点新增进去以后，必然需要对这些站点进行网络规划。邻区规划就是其中规划很重要的一环，因为一个良好的邻区列表，能够保证在小区边界的手机能够及时切换到信号最佳的邻区，从而保证通话的质量和整网的性能[2]。
新增站点自动邻区规划，不仅需要到对新增站点进行邻区规划，还需要对原有网络的一些小区进行邻区修改。因为新增站点的导入会给整个网络都带来影响。假设在现有TD-SCDMA网络中新增入一个站点BS，那么就需要将BS周围的一些小区加为邻区。假设当BS1加入到现有网络以后，将附近基站BS2的一个小区A加为它的邻区，则BS2也需要将BS1的小区B加为它的邻区，否则会造成单配而容易掉话。考虑到邻区列表长度一般最大不能超过32，但假如小区A的邻区列表长度为32，若要再添加新的邻区B，那必然需要在原有的邻区列表中剔除一个邻区C，如此类推，直到所以邻区列表都双向化。
TD-SCDMA网络从规划到优化，形成性能良好的网络，需要的不仅是时间，而且还需要投入很多的人力和物力[3]。为更快更好地实现网络规划，完成扩容任务，采用新增站点自动邻区规划是非常必要的。为此，本文提出了一种可行的实现方法，并对其进行了Matlab的仿真。
3 SDMA新增站点自动邻区规划模块
SDMA自动邻区规划方法的关键是首先将被规划区域进行栅格化，计算新增基站附近栅格点上接收到周围各个发射源的导频信号强度，然后根据移动台接收电平阈值（如-104dB），得到区域内每个小区所覆盖栅格点数的数目，生成新增小区邻区规划的初始列表。最后，经合法性检查，输出最终的邻区列表。其规划流程如图1所示。
3.1.1 初始邻区列表生成
（1）导入工程参数和原网络邻区列表
导入扩容规划区内所有站点包括新增站点在内的工程参数和原网络的邻区列表。其工程主要参数如表1所示：
（2）判断工程参数输入的合法性
根据工程参数的取值范围进行判断，若合法则进入自动规划的下一步，否则提示哪一项工程参数出错，要求重新导入。
（3）设定自动规划的约束条件
设定小区有效搜索半径SR，输入邻区列表的最大长度L和最小长度M，以及新增站点的个数nums，默认设置为SR=500，L=22，M=2。
SR搜索半径的大小要根据新增站点置于何处而定，如新增站点是在比较热闹繁华的地带，周围小区会一般比较多，SR搜索半径一般都会设置得比空白网络邻区规划时要小。这是因为SR值太大，相应的需要计算的栅格点和小区站点就会很多，这无形之中增加了运算量和复杂度。建议SR的设置逐步增大，如果小的搜索值即可产生足够多的邻区列表，就没必要再继续增大其值。
（4）设置栅格采样点
以每个新增小区为中心， SR为边距的正方形区域D中，以50米的间隔划分网格，得到一个栅格交叉点列表集合{Gn}。即将新增小区附近的正方形区域进行栅格化。
（5）计算栅格点导频强度形成有效覆盖矩阵Q
在每个栅格点Gn处，根据相应的传播模型计算区域D中所有基站小区到该栅格点上的导频信号强度（主要考虑天线挂高、方位、下倾和方向图等），依次检测区域内所有栅格点上的该值，其值大于最小门限值（默认值-104dB）的栅格点被认为是在该基站小区的覆盖范围内，即将有效覆盖矩阵Q中相应元素置1。如果导频强度小于该门限值，则把矩阵Q中相应的元素置为0。其步骤如图2所示。
计算栅格点采样点接收到区域内各小区发射的信号强度大小，需要进行链路预算，考虑传播模型带来的损耗、阴影衰落、基站链路损耗、基站功率放大增益以及天线方向的损耗等，可表示为：
Lp为模型损耗，ζ为阴影衰落。
本文软件仿真中采用的是SPM模型，至于天线方向损耗需要同时考虑水平方向和竖直方向两个方向带来的损耗[4]。
（6）统计每个发射源的重叠覆盖栅格点数，通过矩阵计算得到邻区列表矩阵W。
当源小区与目标小区对某些栅格点都产生了高于一定电平门限的覆盖时，将目标小区加入源小区的可能邻区列表，并统计共同覆盖的栅格点数目。通过 W=Q-*Q得到该发射源的邻区列表矩阵W。
（7）对所有新增小区重复上述4～6过程，初步得到新增小区规划的邻区列表。
3.1.2 邻区列表合法性检查模块
邻区列表的合法性检查的主要作用是对上述生成的初始邻区列表W，根据邻区规划的原则进行一系列的合法性检查，包括邻区列表长度检查、邻区列表漏配检查和邻区列表单配检查。其方法和流程如图3所示。
1）邻区列表长度检查
邻区列表过长会导致越区切换时移动台对目标基站搜索时间增加，影响切换效率[3]。系统通过对各个源小区同频、异频、异网邻区列表的长度进行检查，保证在满足切换需求的情况下，邻区列表不至于过长。若邻区列表过长，可能是由于搜索半径SR设置太大，反之亦然。该步骤可以认为是对SR搜索值的一个补充，所以该过程的提示可以认为是对SR的一个修正值。
处理步骤：
（1）读取约束条件设置的邻区列表长度门限值L，系统默认值为20，用户可以手动修改，L取值不得大于32。
（2）对各个源小区，计算SDMA算法生成的邻区列表的长度总和N。
（3）当N≤L时，说明源小区邻区列表长度合适。如果所有小区的邻区列表都满足N≤L，则提示用户：无超长邻区列表。
（4）当L
（5）当N>32时，记录下此源小区CELLID，自动删除其最后的（N-32）个多余邻区，同时系统提示用户：列表超长。
邻区列表漏配检查
邻区漏配会导致移动台在切换带频频掉话、断网。经上述步骤生成的邻区列表可能产生邻区漏配的原因有以下两点，一是基站搜索半径太小，在郊区、平原开阔地带等一些基站分布比较稀疏的地区，两个基站距离较远，但两基站实际覆盖重叠面积很大，仍应配置为邻区；二是两基站相距很近，但天线发射方向相反，如共站小区，考虑到高速移动的情况，仍应配置为邻区[5]。
处理步骤：
（1）自动将源小区的共站小区添加到其邻区列表中。将其排列到邻区列表的最前面。如果由于共站小区的加入致使邻区列表的长度超过L，但没超过32，即提示用户：长度门限取值是否太小或邻区冗余。如超过32，即删除原邻区列表中最后的邻区。
（2）根据设置的最少邻区门限值M（系统默认值为2，用户可以在前面的约束条件手动修改），检查邻区列表的长度。若邻区列表长度小于M，向用户发出提示：可能有漏配或邻区信息不足。
（3）完成（1），（2）后，进入邻区单配检查。
邻区列表单配检查
按SDMA生成的初始邻区列表不可能产生单配，但由于上述邻区列表长度检查和邻区漏配检查都需要对列表进行删减，而且都是在没有考虑周围小区的情况下，独自进行的工作，所以很容易造成邻区单配。因为单配会造成移动台单向切换，这是不允许的，也和邻区规划的原则不相符，所以必须消除单配。
处理步骤：
（1）根据CELLID大小，由小到大依次计算，记录源小区的所有邻区CELLID，然后依次查找各个邻区的邻区列表中是否也有源小区。如果有则继续，没有则记录下源小区与相应的邻区CELLID，直至计算完源小区的所有邻区后开始计算下一个源小区，直至计算完规划区域内所有小区。
（2）根据步骤（1）中记录的源小区与相应单配邻区CELLID以及源小区与单配小区双方的邻区列表，若单配小区的邻区列表加入该源小区后其长度仍小于L，即可加入。若大于L其小于32，也加入，但提示用户：长度门限取值是否太小或邻区冗余。若大于32，为了减少对原网络的影响，同时也为了保证新增小区邻区列表不会太短，只有在新增小区的邻区列表小于M+1时，才把新增小区邻区加到单配小区的邻区列表最前面，同时删除单配小区邻区列表的最后一个。
（3）对每一单配小区执行第（2）步直至邻区列表中不存在单配邻区。
4 仿真测试及分析
针对广州某区域具有500个站点的实际运行的TD-SCDMA网络，作为样本数据，利用Matlab软件对我们所提出的SDMA算法进行了仿真测试，其仿真测试结果与现网数据的比较如表2所示。
从表2中可以看出，按SDMA算法的规划结果，同现网数据有细微的差别。对与现网不相同的邻区列表，我们分析发现，这些相邻小区间的距离很大，已经超过了我们软件设置的约束条件。这些邻区关系的设定应该是工程技术人员手动规划的结果，与特殊的场景和网络部署有关，不是单纯软件自动规划能够解决的问题，已属于邻区优化的范畴了，在此不做介绍。
5 结论
随着3G移动用户的不断增加，话务量必将越来越大，在现有网络中进行查缺补漏已经成为一项很迫切又必须的工作，而邻区规划是在现有网络中新增站点以后一项很重要的网络规划工作，邻区规划的好坏直接影响到网络的性能。本文通过SDMD算法的介绍，详细阐述了新增站点邻区规划的原则和自动规划的实现方法。通过与现网数据对比的仿真测试，证明本文提出的实施方法能够取得良好的邻区规划效果，满足网络规划的实际要求。