基于WCDMA导频污染的快速优化方法研究

摘要　导频污染是wcdma网络优化中较为常见且复杂的问题。文章分析了导频污染产生的主要原因及影响，提出了一种解决该问题的快速优化方法。最后对此方法进行了验证。案例测试结果表明，该方法不仅高效，而且成本较低。

关键词　WCDMA　导频污染　快速优化　天线调整　新增站点

1　引言

中国联通运营WCDMA已有一年多的时间，目前大规模的网络规划建设已告一段落。初期建设完成后，最重要的技术难题是网络质量的优化，其中导频污染现象是WCDMA网络优化中最常见又较难解决的问题之一。解决导频污染，不仅是单个基站覆盖区域的优化问题，更涉及到系统的多区域优化问题，这无疑增加了联调的难度。工程优化中，在保障一定网络质量的前提下，效率是非常重要的考虑因素。因此，如何快速并有效地解决导频污染问题成为成功运营WCDMA的关键。

2　导频污染产生原因及影响分析

导频污染是CDMA制式通讯系统特有的现象。通常将导频污染定义为：在某一点存在过多的强导频，但却没有一个足够强的主导频。工程实践中，在CPICHRSCP≥－100dBm的前提下，若比当前RSCP最强小区的Ec／lo低不到3dB的小区数量大于3，则视为导频污染。当发生导频污染现象时，多余的导频信号对手机使用的导频信号不但没有好处，反而是一种干扰源。导频污染增加了系统的背景噪声，导致系统误帧率上升，影响系统的各项功能，且容易引起小区乒乓切换，甚至引起掉话。在WCDMA中，引起导频污染的原因很多，影响因素主要有：基站选址、天线挂高、天线方位角、天线下倾角、小区布局、PCCPCH的发射功率以及周围环境影响。导频污染对网络性能会产生低呼通率、高掉话率、高误块率、降低网络容量等不良影响。

2.1引起导频污染的主要原因

总体而言，导频污染的出现是由于网络覆盖设计不合理所导致。在理想情况下，严格控制规划小区的信号在设计范围内。可以有效地避免导频污染。然而，由于无线环境的复杂性，如地形地貌、建筑物及街道分布、水域等各方面的影响，使得信号非常难以控制，无法达到理想的状况。由于其主要是多个基站共同作用的结果，因此，导频污染主要发生在基站部署比较密集的城市环境中。正常情况下，在城市中容易发生导频污染的几种典型区域为：高楼、高架、十字路口、宽阔的街道、水域及大桥周围的区域。主要原因可以分为以下几个方面：

(1)小区分布不合理

具有良好设计的网络小区布局应当尽可能满足蜂窝结构，但由于站址选择的限制，可能会出现小区布局不合理的情况。如果周围基站围成一个环形，在环形的中心位置，周围的小区就都会对该地段有所覆盖，造成导频污染。同时，在部分区域会出现覆盖空洞，导致覆盖盲区。如图1所示，由于存在环形分布的基站，导致在红圈中A点位置同时受到4个基站的信号覆盖，并且每个信号的强度相当，从而引起了导频污染。

(2)基站及天线过高

当前，由于大众的环保意识不断增强，站址的选择越来越困难。一般情况下，国内外运营商首选的工程建设方案都是2G／3G站点共址。由于GSM网络对高站的限制没有WCDMA网络那么严格，因此在需要共址建设的站点中，高站的比例相当高。在这种情况下，高站天线与低站天线之间容易引起大量的越区覆盖。如果远处高站的天线导频信号到达测试点的空间链路损耗与近处低站的天线导频信号到达同一测试点的链路损耗接近，就会在测试点处造成若干个具有相近Ec／lo的导频污染区。如图2所示，A点高站与B点低站之间的红圈区域引起了导频污染。

(3)天线方位角及下倾角不合理

在城市区域内，站点分布比较密集，站间距较小，信号覆盖较强，基站各个天线的方位角和下倾角设置不合理，造成多小区重叠覆盖，经常会造成导频污染的情况出现。

如图3所示，在密集分布的基站之间，红圈点处可以收到多个基站的信号，重叠覆盖造成了导频污染。

(4)导频功率设置不合理

当基站分布比较密集时，若规划的覆盖范围小，而设置的导频功率过大，导频覆盖范围大于规划的小区覆盖范围时，也会导致导频污染问题。

(5)覆盖区域周边环境影响

周边环境对导频污染的影响包括两个方面：一是高大建筑物／山体对信号的阻挡及反射，目标区域可能会出现信号覆盖较弱或多个信号覆盖的情况，由于没有主导导频而造成导频污染；二是街道／才域对信号的传播，当天线方向沿街道时，其覆盖范围会沿街道延伸较远，在沿街道的其它基站的覆盖范围内，可能会造成导频污染问题。

2.2导频污染主要影响分析

在WCDMA网络的建设中，导频污染将会对网络性能产生各种不良影响，主要情况如下：

(1)接通率降低：在导频污染的区域，由于手机接收信号无法稳定驻留于一个小区，而会不停地进行服务小区重选，即乒乓效应，在手机的起呼过程中，会不断更换服务小区，容易发生起呼失败。

(2)掉话率上升：出现导频污染的情况时，由于没有一个足够强的主导频，手机通话过程中，容易在这些导频中不停切换，导致掉话率上升。

(3)系统容量降低：导频污染引起干扰，会导致系统接收灵敏度提升，距离基站较远的信号无法接入，系统会加大发射功率而导致系统容量下降。

(4)高BLER：导频污染发生时会有很大的干扰出现，由于多个强导频的存在对有用信号构成了干扰，导致lo升高，Ec／lo降低，BLER升高，即导致掉话率增大，话音质量下降，数据传输速率下降。

3　导频污染快速解决方案

解决导频污染一般通过调整系统的多种参数来实现。目前主要采取减弱污染导频信号的强度和增强有用导频信号的强度的方法，使原来的导频污染地方产生一个足够强的主导频信号，以提高网络性能。在现网的网络优化工程中，我们总结出较为有效的快速优化的三个步骤，主要如下：

3.1基站天线物理位置及发射功率调整

根据上述分析，导频污染可能是由于天线的挂高、方位角与下倾角设计、发射功率设置不合理所致。因此，根据实际测试的情况，通过调整天线的挂高、方位角、下倾角来改变污染区域的各个导频信号强度，从而改变导频信号在该区域的分布状况。调整的原则是增强主导导频，减弱其他导频。主要如下：

(1)天线挂高调整：可以根据实际情况调整天线的安装位置高低，以使相应小区内具有较好的无线传播路径及覆盖范围。

(2)天线方位角调整：调整天线的朝向，以改变相应扇区的覆盖区域。

(3)天线下倾角调整：调整天线的下倾角度，以减小相应小区的覆盖距离，减小对其他小区的影响。

(4)无线参数调整：调整扇区的发射功率，以改变覆盖距离。WCDMA功率调整的目的是使得在某覆盖小区内形成一个主导频率，但是同时要考虑容量的代价，这是一个最佳平衡选择问题。

3.2邻小区频点等参数优化

在网络优化过程中，由于各种客观原因，有时无法对基站天线进行物理调整，此时应该根据实际的网络情况，通过增删邻小区关系或者调整频率、扰码，以进行导频污染地区的网络性能的优化。主要如下：

(1)调整小区的个体偏移，通过对小区个体偏移的调整来改善扇区之间的切换性能。

(2)调整小区内的重选参数，通过修改小区的重选服务小区迟滞。来调整服务小区的重选性能。

3.3新增站点或直放站设备

在导频污染严重而无法通过天线的物理及功率调整、邻区参数调整等加以解决的地方，新增基站或安装一个直放站，是消除导频污染最直接的方法。采用新增站点或直放站的目的是在导频污染区域引入一个强的信号覆盖，降低该区域其它信号的相对强度，改变多导频覆盖的状况。如需增加容量，对网络质量有较高要求时。可采用新增站点解决；当没有进一步的容量需求，而成本又是影响选择的重要因素时，可以考虑采用直放站解决。直放站会对网络质量造成一定影响，当使用直放站时，在城市内一般建议采用光纤直放站，以避免射频直放站本身对多个导频信号的放大，从而形成更加严重的干扰。

综上，WCDMA导频污染的快速优化方法流程如图4所示：

4　导频污染快速解决案例

由于篇幅有限，这里仅列举具有代表性的案例。如图5所示的密集基站导致的导频污染，A点同时收到多个基站的信号，但没有主导信号，频繁切换导致掉话。

经测试，图5红圈中标注了该地点在CPICHRSCP≥－100dBm的情况下，比当前RSCP最强小区的Ec／lo低不到3dB的小区数量较多，同时伴有高误块率。

根据快速优化方法，我们首先将主覆盖红圈区域的基站天线方位角及下倾角进行了偏向及下压调整，此时红圈区域导频污染现象并没有明显改善。于是，尝试在调整天线物理位置的同时加大该基站覆盖天线发射功率，并减少邻近基站发射功率。经调整，复测效果如图6所示：

可以看出，经优化后，该地点只有一个主导信号，发射功率设置也较为合适，没有以牺牲系统容量作为代价。当然，如果想进一步增强该区域的信号，还可以考虑增加室外直放站，但是工期相对较长。因此，快速优化至此可以停止。

5　结束语

WCDMA网络的导频污染优化是一个长期存在并且非常复杂的问题，需要结合多方面实际因素进行考虑。在网络建设后的优化阶段，通过快速调整天线物理位置及功率参数、增加直放站等方法等可以高效并低成本地获得满足用户感知的网络。如能在规划阶段增加有效的预防措施，更有利于低成本地建设WCDMA精品网络，增强市场竞争力。