朱文濤，高峰，和凱，宋智源

（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司，北京100080）

1 引言

1.1 天饋系統(tǒng)簡介

天饋系統(tǒng)主要包括天線和饋線系統(tǒng)，作為無線通信基站收發(fā)的最前端，其性能優(yōu)劣直接決定了網(wǎng)絡(luò)的整體質(zhì)量，并且對客戶體驗和感知影響巨大。特別是智能天線的廣泛應(yīng)用，使得天線與系統(tǒng)更加緊密地結(jié)合在一起，成為影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的重要網(wǎng)元。

1.2 在網(wǎng)天饋系統(tǒng)問題

目前在網(wǎng)的天線主要存在以下天饋問題。

（1）在網(wǎng)天饋質(zhì)量參差不齊

中國移動在2011年在全國范圍內(nèi)開展了天線整治的“工兵行動”。經(jīng)過專項整治行動發(fā)現(xiàn)了很多天線系統(tǒng)存在質(zhì)量下降的問題，如因為天線系統(tǒng)的使用年限以及惡劣的環(huán)境造成的性能下降、天線廠商供應(yīng)產(chǎn)品的質(zhì)量問題等。天饋質(zhì)量問題主要包括覆蓋故障（如主瓣過弱、天饋接反等）、干擾故障（如互調(diào)干擾等）。

（2）天饋系統(tǒng)問題的原因多種多樣

基站天饋系統(tǒng)的配置同網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃緊密相關(guān)。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃決定了天線的布局、架設(shè)高度、天線下傾角、天線增益以及分集接收方式等。不同的覆蓋區(qū)域、覆蓋環(huán)境對天饋系統(tǒng)的要求會有非常大的差異。因此很多涉及天饋系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)問題，有可能是天饋系統(tǒng)本身質(zhì)量問題帶來的，也可能是天饋系統(tǒng)配置的不合理引起的。

（3）天饋質(zhì)量下降嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量

天線的投資比重在基站設(shè)備中僅占3%左右，但是網(wǎng)絡(luò)故障的40%以上是由天饋系統(tǒng)引起的。天饋系統(tǒng)的質(zhì)量下降或損壞會導(dǎo)致覆蓋性能變差，或者造成越區(qū)干擾、上行干擾等網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量問題，導(dǎo)致通話質(zhì)量下降、掉話和切換失敗等問題。天線電路參數(shù)、輻射參數(shù)及位置參數(shù)與網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量密切關(guān)聯(lián)。

1.3 在網(wǎng)天饋故障診斷現(xiàn)狀

目前，天饋系統(tǒng)故障檢測與診斷存在以下難題。

（1）故障監(jiān)測告警手段單一

天線等無源器件都是“啞設(shè)備”，天饋系統(tǒng)質(zhì)量監(jiān)測往往是被動式的。天饋系統(tǒng)并沒有納入中國移動的網(wǎng)絡(luò)管理中，天饋設(shè)備一旦安裝到基站現(xiàn)場，很難實現(xiàn)主動監(jiān)控。目前各省公司對天饋故障的監(jiān)測方法主要是網(wǎng)管參數(shù)的駐波比告警，不能完全反映天饋系統(tǒng)的質(zhì)量下降。目前，業(yè)界已有的天饋系統(tǒng)檢測工具主要有華為的“天饋健康檢測”解決方案及部分省市公司推出的小工具，但只能檢測電路參數(shù)，無法對覆蓋參數(shù)進行分析。

（2）反映天線質(zhì)量的數(shù)據(jù)和排查手段多但不系統(tǒng)

目前反映天線質(zhì)量的數(shù)據(jù)有很多種，如路測數(shù)據(jù)、掃頻數(shù)據(jù)、MR數(shù)據(jù)等。但是沒有一個綜合的判定工具，每種測試手段均有一定的優(yōu)缺點和漏判。單一判定和排查并不能完全反映天饋質(zhì)量。

天饋系統(tǒng)故障排查是一個復(fù)雜的系統(tǒng)問題，和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化有密切的關(guān)聯(lián)。目前各省公司有很多好的經(jīng)驗和手段，這些方法大都比較獨立，不能實現(xiàn)推廣，個別手段甚至存在不合理的地方。

（3）傳統(tǒng)的天饋故障排查方法成本很大

天饋設(shè)備一旦安裝到基站現(xiàn)場并投入使用，傳統(tǒng)方法主要依靠網(wǎng)絡(luò)工程人員的經(jīng)驗分析及傳統(tǒng)的駐波告警方式，往往需要大規(guī)模地逐站現(xiàn)場測試，不僅費時費力，更重要的是天線性能檢查只能在斷網(wǎng)狀態(tài)下檢測，面對巨大規(guī)模的用戶，沒有依據(jù)的斷網(wǎng)方式是不能被接受的。

因此，非常有必要基于天饋系統(tǒng)的故障排查難題，研究一套針對GSM、TD-SCDMA、TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)的故障排查系統(tǒng)，實現(xiàn)支持分析多廠商數(shù)據(jù)源、多種天饋覆蓋性能、多種干擾和潛在故障的功能。

2 天饋系統(tǒng)參數(shù)分析

基站天饋系統(tǒng)的狀態(tài)直接影響通話質(zhì)量、信號覆蓋和基站設(shè)備運行。目前，省公司對于天饋系統(tǒng)運行質(zhì)量缺乏有效的監(jiān)控和發(fā)現(xiàn)問題的手段，主要依據(jù)客戶投訴、性能指標(biāo)等逐級排查發(fā)現(xiàn)問題。事實上，除了天線自身電氣和輻射參數(shù)對質(zhì)量的影響外，工程維護、外部干擾等也會影響天線的覆蓋質(zhì)量。這些都需要在日常維護優(yōu)化工作中分析解決。表1為天線參數(shù)對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的影響以及目前的監(jiān)控手段。

3 “天饋系統(tǒng)在網(wǎng)檢測與診斷平臺”開發(fā)

為了實現(xiàn)天饋系統(tǒng)亟需解決的監(jiān)控及診斷難題，本文通過開發(fā)一套專門針對2G/3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)的故障排查系統(tǒng)，支持分析多廠商數(shù)據(jù)源、多種天饋覆蓋性能、多種干擾和潛在故障。通過這個系統(tǒng)，可以改變被動排查局面，轉(zhuǎn)為主動地搜索、定位老化天線和饋線設(shè)備，更可以在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障之前為移動運營商排除故障設(shè)備所帶來的隱患，提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

3.1 系統(tǒng)方案及架構(gòu)

傳統(tǒng)的天饋系統(tǒng)故障檢測與診斷需要逐站排查，且需要斷網(wǎng)進行逐站測試，對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量及客戶感知影響較大。本文中系統(tǒng)平臺采用不斷網(wǎng)的“在網(wǎng)數(shù)據(jù)故障診斷”方案，基于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)，包括路測數(shù)據(jù)、掃頻數(shù)據(jù)、MR數(shù)據(jù)等，采用智能分析算法，主動監(jiān)測、診斷天饋系統(tǒng)故障，提供多維度的綜合解決方案[1]。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

3.2 系統(tǒng)算法

“天饋系統(tǒng)在網(wǎng)檢測與診斷平臺”基于天線傳播數(shù)學(xué)模型實現(xiàn)場強模擬預(yù)測，同時結(jié)合底噪濾波算法、互調(diào)干擾分析算法、相關(guān)性算法、路損差算法、標(biāo)準(zhǔn)差算法等智能算法進行多維度上數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘。天饋系統(tǒng)故障排查綜合解決方案[2,3]如圖2所示。

表1 天線參數(shù)對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的影響

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

圖2 天饋故障智能分析算法

（1）高精度的覆蓋性能評估

天饋系統(tǒng)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)受環(huán)境及測試儀表影響較大，比如A道路掃頻儀表的測試數(shù)據(jù)可能整體偏小，而B儀表的測試數(shù)據(jù)可能整體偏大，測試儀表放在A車輛的測試數(shù)據(jù)可能正常，而放入B車輛的測試數(shù)據(jù)，由于車輛損耗較大，測試數(shù)據(jù)可能偏小。

本文開發(fā)的系統(tǒng)平臺首先對待評估天線的覆蓋區(qū)域進行劃分；其次綜合考慮待評估小區(qū)與相鄰小區(qū)的場強實測值、預(yù)測值，提出小區(qū)域修正值來降低無線環(huán)境、測試儀表等的影響；然后，采用修正后的覆蓋故障門限對待評估天線進行覆蓋性能評估。本文方案在不影響現(xiàn)網(wǎng)正常運行的基礎(chǔ)上，通過引入小區(qū)域修正值，實現(xiàn)了對天饋覆蓋問題的高精度分析。

（2）互調(diào)干擾算法

互調(diào)作為天線的電路參數(shù)，是天線高效率輻射的保證?；フ{(diào)值體現(xiàn)了天線質(zhì)量及工藝控制等綜合硬件能力，互調(diào)值越高產(chǎn)生的干擾越強。而現(xiàn)網(wǎng)中天饋系統(tǒng)的互調(diào)值無法監(jiān)控，缺乏有效的優(yōu)化手段，對網(wǎng)絡(luò)影響很大，TD-LTE系統(tǒng)F頻段與GSM 900 MHz之間也可能存在二次諧波干擾。常規(guī)的檢測方法需要攜帶笨重的互調(diào)儀表上站，進行斷站檢測。這種逐個斷站檢測的方法對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量影響很大。

本文基于網(wǎng)絡(luò)話務(wù)數(shù)據(jù)及頻點掃描數(shù)據(jù)，采用3種互調(diào)干擾算法，實現(xiàn)了對在網(wǎng)天饋互調(diào)干擾的有效診斷，具體見表2。相關(guān)性算法基于互調(diào)分量與忙時FAS干擾電平求相關(guān)性進行判斷；閑忙時算法基于忙時FAS干擾電平與閑時FAS干擾電平做比較進行判斷；ICMBAND算法基于閑忙時ICM干擾率比較進行判斷。

3.3 系統(tǒng)功能

本文中開發(fā)的“天饋系統(tǒng)在網(wǎng)檢測與診斷平臺”可實現(xiàn)對2G/3G/4G天饋系統(tǒng)各種主要故障的在線診斷分析，包括天饋覆蓋性能異常、上行干擾（各種干擾）、疑似天饋問題等，具體見表3。

表3 系統(tǒng)平臺功能

4 “天饋系統(tǒng)在網(wǎng)檢測與診斷平臺”現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用

天饋系統(tǒng)在網(wǎng)檢測與診斷平臺作為專門用于2G/3G/4G無線通信網(wǎng)絡(luò)天饋線性能監(jiān)控與故障定位排查的工具，在具體現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用過程中，包含軟件故障篩查定位和硬件判斷兩大部分，簡要流程如圖3所示。

圖3 簡要流程

基于開發(fā)的“天饋系統(tǒng)在網(wǎng)檢測與診斷平臺”，通過軟件篩查，把疑似存在故障的小區(qū)捕捉出來，進一步縮小范圍，最后再通過硬件現(xiàn)場測試判斷，確認(rèn)故障問題所在。該方法不僅快速定位天饋故障，填補業(yè)界對于無源器件故障排查的空白，而且為通信運營商降低網(wǎng)絡(luò)維護成本，改善網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，保障通信質(zhì)量起著重要的作用。

4.1 現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用流程

天饋系統(tǒng)故障的在網(wǎng)檢測與診斷現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用流程共包括4個階段，分別為準(zhǔn)備階段、故障分析階段、上站驗證階段和總結(jié)階段。具體見表4。

4.2 現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用案例

2014年8-11月，對安康市區(qū)G/T/L三網(wǎng)約2 260個小區(qū)進行了基礎(chǔ)分析，篩出疑似問題小區(qū)107個，對其中98個小區(qū)進行了上站故障排查及驗證，系統(tǒng)平臺對天饋故障分析的準(zhǔn)確率為75.63%。具體統(tǒng)計情況見表5。

5 結(jié)束語

本文通過開展2G/3G/4G天饋系統(tǒng)在網(wǎng)質(zhì)量檢測及性能優(yōu)化研究，開發(fā)了天饋系統(tǒng)故障的在網(wǎng)檢測與診斷平臺。在不影響現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)正常運營的前提下（即不斷網(wǎng)排查），根據(jù)MR、掃頻和話統(tǒng)等數(shù)據(jù)，對天饋系統(tǒng)進行檢測和診斷，找到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)天饋系統(tǒng)故障嫌疑站點，大大減少基站天饋系統(tǒng)故障排查的工作量，提升客戶感知。通過陜西省安康市全網(wǎng)的應(yīng)用及驗證，表明系統(tǒng)平臺具有較高的準(zhǔn)確率。

表4 現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用流程

本文中的系統(tǒng)平臺方案先進，為業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的實現(xiàn)了對多網(wǎng)絡(luò)、多設(shè)備商、多種故障類型的全方位診斷。天饋系統(tǒng)作為啞設(shè)備，很難實現(xiàn)主動監(jiān)測和故障診斷，而且現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)及環(huán)境問題多種多樣，天饋系統(tǒng)故障排查并不需要100%精確定位到問題設(shè)備。使用本文的系統(tǒng)，只要搜索定位到的設(shè)備有30%～50%是真正存在問題的，即可極大地提高移動通信網(wǎng)絡(luò)天線和饋線問題排查的效率，為通信運營商節(jié)約維護成本，提高維護工作效率。

下一步，一方面基于省公司的需求對系統(tǒng)平臺進行優(yōu)化，提高故障診斷精度；另一方面，結(jié)合已有的天饋故障現(xiàn)網(wǎng)診斷案例，建立天饋故障案例庫，使得后續(xù)在故障分析的基礎(chǔ)上，能夠基于海量案例實現(xiàn)天饋質(zhì)量的智能匹配診斷。

表5 安康應(yīng)用情況統(tǒng)計

[1]張炎炎,孟繁麗,張新程,等.TD-LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評估方法研究及預(yù)規(guī)劃分析[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化,2014(1):10-15.ZHANG Y Y,MENG F L,ZHANG X C,et al.Reserach on network structure analysis and pre-planning of TD-LTE system[J].Telecom Engineering Technics and Standardization,2014(1):10-15.

[2]王工,劉寧.TD-LTE與TD-SCDMA共天線協(xié)同優(yōu)化的方案[J].山東通信技術(shù),2014,34(1):5-9.WANG G,LIU N.Collaborative optimization methods on TD-LTE and TD-SCDMA in the same antenna[J].Shangdong Communication Technology,2014,34(1):5-9.

[3]蘭麗娜,勾學(xué)榮,王栩楠,等.一種新的智能性天線方位角計算及小區(qū)覆蓋分析方法[J].電信科學(xué),2010,26(8):82-85.LAN L N,GOU X R,WANG X N,et al.A new method of intelligent antenna azimuth angle algorithm and cell coverage analysis[J].Telecommunications Science,2010,26(8):82-85.