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探討TD-SCDMA通信系統中掉話原因分析
引言
對于運營商來說，提高網絡質量是進一步提升網絡競爭力的前提和關鍵因素，而掉話問題是影響移動用戶感知的重要因素。由于移動通信系統受客觀環境的影響較大[1,2]，隨著外界環境的不斷變化以及系統擴容，往往會產生很多新的問題，而掉話是無線網絡產生問題最直接的體現。因此調整和優化系統結構，提高系統運行效率，改善移動通信系統的服務質量是無線網絡優化的重要任務。
本文通過對 TD-SCDMA 通信系統中信令以及無線參數的分析，提出了幾種掉話事件的定位方法，針對每一種情況給出了一些合理的優化建議。
1 掉話的定義
掉話是指在分配了業務信道(TCH)后，由于某種原因，通信丟失或中斷[3]。掉話給用戶造成諸多不便，是用戶投訴的熱點。下面從兩方面給出對掉話問題的理解。
1.1 無線側對掉話問題的理解
從 UE 側記錄的空口信令上看，在通話過程（連接狀態下）中，如果空口的消息滿足以下三個條件的任何一個就視為掉話：
(1) 收到任何的廣播信道消息（即BCH 系統消息）。
(2) 收到無線資源釋放的消息且釋放的原因為非正常(即RRC Release 原因值為NotNormal)。
(3) 收到呼叫控制斷開連接、呼叫控制釋放等消息，而且釋放的原因為非正常(即CCDisconnect，CC Release Complete，CC Release 三條消息中的任何一條，原因值為Not NormalClearing 或者Not Normal，Unspecified)。
1.2 網絡側對掉話問題的理解
網優工作重點關注UTRAN 側掉話，下面給出UTRAN 側對掉話的理解，主要有兩方面：
(1) 業務建立成功后，RNC 向CN 發送Iu Release Request 消息(信令面)；
(2) 業務建立成功后，RNC 向CN 發送RAB Release Request 消息(用戶面)。
話統分析指標中的掉話率定義如下：
電路域掉話率 = 電路域掉話的RAB 數目/電路域RAB 指派建立成功的RAB 數目100%其中，電路域掉話的RAB 數目 = RNC 請求釋放的電路域RAB 數目+RNC 請求釋放的電路域Iu 連接對應的RAB 數目。
分組域掉話率同理。
1.3 二者的區別與聯系
話統分析中的掉話僅從Iu 口角度進行分析，即統計RNC 發送的Iu 及RAB 釋放消息的次數，而無線側對掉話問題的理解是從空口和NAS 層結合進行分析，二者并不完全一致。比如對于同時進行主被叫通話，無線側路測軟件記錄主被叫的空口消息(信令流程)，如果此時被叫出現異常發生掉話，那么對主叫進行信令流程分析結果也是一次掉話，但從話統定義上看，這次主叫是沒有掉話指標記錄的。在中國移動實際路測統計工作中，通常以無線側路測掉話為準。
2 常見的掉話原因及分析方法
2.1 弱覆蓋
在介紹弱覆蓋的定義之前我們先來認識一下弱信號覆蓋：一般來說，在城市語音DT 中，接收場強低于-90dBm，高速公路以及鐵路DT 中，接受場強低于-94dBm，就認為是弱信號覆蓋。
中國移動路測指標中，各種覆蓋率的計算公式如下：
(1) 城市語音DT 覆蓋率：（≥-90dBm 的采樣點數）/總采樣點數×100％
(2) 高速、高鐵DT 覆蓋率：（≥-94dBm 測試路段里程數）/測試路段總里程數×100％
(3) PCCPCH 覆蓋率：采樣點（PCCPCH RSCP ≥-95dBm & C/I ≥-3dB）/總采樣點×100％通常情況下，當覆蓋率低于某一數值(一般來說，網絡的覆蓋率應達到95％以上)，我們就認為該區域存在弱覆蓋現象，需要加以優化調整。
常見的覆蓋問題主要有如下幾種情況：
鄰區缺失引起的弱覆蓋；參數設置不合理引起的弱覆蓋；缺少基站引起的弱覆蓋；越區覆蓋(過覆蓋)。
判斷方法：查看是否上下行信號過低，發起切換是的TA 值是否過大，掉話時電平值是否過低，切換時電平是否過低等等。
對于不同的覆蓋問題，有著不同的優化方法：
(1) 對于由于鄰區缺失引起的弱覆蓋，應添加合理的鄰區；
(2) 對于由于參數設置不合理引起的弱覆蓋（包括小區功率參數以及切換、重選參數），根據具體情況調整相關參數；
(3) 對于由于缺少基站的弱覆蓋，應通過在合適地點新增基站以提升覆蓋；
(4) 對于由于越區覆蓋導致的覆蓋問題，應通過調整問題小區天饋的方位角、俯仰角或者降低小區發射功率解決。
2.2 鄰區漏配
首先介紹鄰區的概念：鄰區是假設某一導頻為主頻時，考慮與其發生切換關系的主頻列表。鄰區漏配是指在地理位置相近并且容易發生切換的兩個小區之間未添加鄰區關系。鄰區規劃是3G 網絡優化工作中重要的一步，鄰區設置不合理會導致干擾加大、容量下降從而導致網絡性能的惡化。
一般來講，初期優化過程掉話占大多數是由于鄰區漏配導致的，即忘記添加鄰區關系。鄰區漏配會增大切換過程中掉話的概率[4]。當UE 從小區A 向小區B 移動時，若小區A 與小區B 未配置鄰區，在移動過程中，小區A 的信號逐漸減弱，小區B 的信號逐漸加強，但小區B 將不會進入UE 的鄰小區列表中，那么A、B 兩個小區之間的切換將無法進行，從而產生掉話。同時，由于小區B 的信號較強，對小區A 產生很強的干擾，造成通話質量較差。
檢查是否為鄰區漏配的方法：
(1) 觀察掉話前UE 記錄的服務小區C/I 信息和掃頻儀記錄的最優小區 C/I 信息，如果UE 記錄的服務小區C/I 很差，而掃頻儀記錄的最優小區C/I 很好；繼續檢查掃頻儀記錄最優小區CPI 是否出現在掉話前UE 同頻測量控制鄰區列表中，如果測量控制的鄰區列表中沒有掃頻儀記錄的最優小區CPI，那么可以確認是鄰區漏配。
(2) 在沒有掃頻儀數據的情況下，我們可以觀察掉話后UE 是否馬上重新接入，如果UE重新接入的小區和掉話時所在服務小區不一致，也可以懷疑是鄰區漏配的問題。
優化方法：在出現該問題的小區之間增加鄰區關系。
2.3 切換問題
切換是指當用戶在通話狀態下，為了保證一定的通話質量，用戶從一個服務小區（載頻）轉換到另一個服務小區（載頻）的過程。切換導致掉話主要有如下幾種原因：
(1) 切換參數設置不合理[5]：當兩個相交相鄰的小區信號電平都很低時，由于在參數上切換候選小區電平設置過低，切換門限設置太小，導致當切換候選小區在某個時段電平稍微比服務小區電平高時便發起切換，在切換過后，該小區電平又迅速下降，在這種情況下，而沒有合適的切換小區導致掉話。
(2) 切換不及時：從信令流程上CS 業務表現為手機收不到激活集更新命令（物理信道重配置），PS 業務也有可能收不到激活集更新命令，也有可能在切換之前先發生TRB 復位。如果切換觸發事件上報不夠及時，將會導致切換不及時，從而導致切換失敗和通話質量變差。
優化方法：調整切換參數，比如修改切換門限值，調整切換遲滯量、減少切換延遲時間等。
(3) 乒乓切換：小區距離太近或小區覆蓋范圍太大，導致重疊覆蓋區內的信號都相對較強，由于建筑物分布復雜或者地形起伏較大，小區信號起伏并不一致，從而導致UE 的乒乓切換。
乒乓切換主要有以下兩種現象：
(1) 主導小區變化快：2 個或者多個小區交替成為主導小區，主導小區具有較好的RSCP和C/I，但每個小區成為主導小區的時間很短；
(2) 無主導小區：存在多個小區，RSCP 正常而且相互之間差別不大，每個小區的C/I都很差。
優化方法：
調整無線切換參數的優化。雖然調整無線切換參數可以減少乒乓切換的程度，但是也會帶來切換不及時等其他問題，故要綜合考慮，且在修改參數后，要及時測試和統計跟蹤。
調整天饋參數（調整扇區天線下傾角、方位角或者天線掛高），必要時也可更換扇區天線主波束的賦形波束寬度，避免覆蓋范圍過大，但是必須注意不要出現服務盲區等新問題。
2.4 干擾問題
在 TD-SCDMA 網絡里干擾的來源主要有系統外干擾、導頻污染、擾碼規劃不合理等。
系統外干擾：
顧名思義，是指TD 系統外部的干擾源造成的上行鏈路質量差(通常系統外干擾只影響上行)。常見的干擾源有廣播發射器諧波、微波傳輸系統以及非法微波發射器等[6]。
解決方法：定位干擾區域，去激活該區域周圍小區，用掃頻儀觀察該區域，查看是否有明顯的頻率信號出現，如果有，繼續在UE 端測試確認是否能收到基站信號，如果沒有收到基站信號，則可以確定此處存在干擾源。
擾碼規劃不合理：
主要現象為同頻同擾碼基站覆蓋區域重疊，導致小區間的同頻干擾。
解決方法：進行合理的擾碼規劃。
導頻污染：
一般情況下，當服務小區PCCPCH RSCP 大于-95dBm，而C/I 小于-3dB 產生的掉話，基本上可以認為是下行干擾的問題所導致（當切換不及時的時候，也可能出現服務小區RSCP信號很好，C/I 很差的情況；但此時目標小區的RSCP 和C/I 都很好）。下行的干擾通常是指導頻污染，當某一地點存在過多的強導頻信號，但是卻沒有一個足夠強主導頻信號，即定義該地區存在導頻污染。用公式表示為：
(1) P_CCPCH_RSCP> -85dBm 的小區個數大于等于4 個；(2) P_CCPCH_RSCP(1st)-P_CCPCH_RSCP(4th)<= 6dB；當以上兩個條件都滿足時，則稱該地區存在導頻污染。通常當目標小區綜合質量較差時，如PCCPCH 的C/I 都在-3dB 左右波動，容易出現切換失敗導致SRB 復位或TRB 復位，SRB復位引起的掉話表現為手機或者RNC 不能收到確認模式傳送的信令，導致鏈接釋放；TRB復位主要在PS 業務上發生,一般可以通過確認掉話發生時UE 發射功率或者下行碼發射功率情況來輔助確認。
解決方法：在該區域產生一個足夠強的主導頻信號，具體可以通過調整天線下傾角、方位角增強主覆蓋小區的信號，通過壓下傾角、降功率、調整方位角的方式降低非主覆蓋小區的信號；也可以通過添加RRU，增強主小區信號。
2.5 其它異常
在排除了以上各種原因之后，其他掉話一般需要懷疑設備的問題，需要通過查看設備的日志，告警等進一步來分析掉話原因。比如：NodeB 異常引起同步失敗，手機不上報1g 測量報告、測試手機異常死機導致掉話等等。
2.6 總結
綜上所述，遇到掉話時我們可以按照如下流程判斷：
(1)準備數據，獲取掉話具體地理位置和時間，分析Scanner 主導小區信號變化；
(2)檢查主導小區信號是否穩定，如果主導小區信號變化頻繁，很可能是乒乓切換問題；
(3)如果主導小區信號穩定，查看Scanner 該最優小區RSCP 和C/I 值；
(4)如果RSCP 和C/I 值都很差(RSCP<-90dBm，C/I<-3dB)，我們可以判斷是弱覆蓋問題；
(5)如果RSCP 值正常但C/I 值很差，則需要檢查是否為導頻干擾問題；
(6)如果RSCP 和C/I 值都正常，則需要比較UE 檢測到的服務小區與Scanner 最優小區是否一致；
(7)如果UE 檢測到的服務小區與Scanner 最優小區不一致，那么應該檢查鄰區配置列表，看是否已配置鄰區，如果沒有配置鄰區，則判斷是鄰區漏配問題，否則，判斷是切換不及時所導致；
(8)如果UE 檢測到的服務小區與Scanner 最優小區一致，則需檢查是否為上行干擾問題，如果不是，則歸為其他異常，需要檢查是否為硬件故障等等。
3 結論
掉話是各運營商之間網絡質量比較的最基本指標。但它只是測試中最直接的現象，是網絡中出現某些問題的最終表現。掉話產生的原因是多方面的，主要為弱覆蓋、鄰區漏配、切換問題、干擾問題等導致的，當然也有一些因為硬件或非網絡的原因導致掉話。在實際路測以及網絡優化工作中，要根據具體現象查找原因，具體問題具體分析。而TD-SCDMA 作為一項新興的通信技術，其網絡優化技術仍在摸索中，出現掉話等網絡問題在所難免，這就需要工程人員在一次次的優化過程中積累經驗不斷完善。本文給出了TD-SCDMA 網絡常見的掉話原因，并進行了詳細地分析，從概念入手，描述了掉話事件產生的原因，以信令流程和無線參數為依據，給出了掉話原因的判斷方法，對幾種掉話問題提出了相應的解決方案。本文對網絡優化人員以及路測軟件的開發人員有一定的參考價值。
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[參考文獻]
[1] 李立華,陶小峰,張平等. TD-SCDMA 無線網絡技術. 北京：人民郵電出版社, 2007.
[2] 李世鶴. TD-SCDMA 第三代移動通信標準. 北京：人民郵電出版社, 2003.
[3] 朱東照,羅建迪,汪丁鼎等. TD-SCDMA 無線網絡規劃設計與優化. 北京：人民郵電出版社, 2012.
[4] 史曄. 3G 鄰區規劃與優化的分析及探討. 江蘇：中國電信股份有限公司徐州分公司, 2012
[5] 原學軍.TD-SCDMA 網絡中的切換與優化. 中興通訊股份有限公司, 2012
[6] 黃亮. TD-SCDMA 系統干擾優化及案例分析. 長春：中國移動通信集團吉林有限公司長春分公司, 2012.
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