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探讨TD-SCDMA通信系统中掉话原因分析
引言
对于运营商来说，提高网络质量是进一步提升网络竞争力的前提和关键因素，而掉话问题是影响移动用户感知的重要因素。由于移动通信系统受客观环境的影响较大[1,2]，随着外界环境的不断变化以及系统扩容，往往会产生很多新的问题，而掉话是无线网络产生问题最直接的体现。因此调整和优化系统结构，提高系统运行效率，改善移动通信系统的服务质量是无线网络优化的重要任务。
本文通过对 TD-SCDMA 通信系统中信令以及无线参数的分析，提出了几种掉话事件的定位方法，针对每一种情况给出了一些合理的优化建议。
1 掉话的定义
掉话是指在分配了业务信道(TCH)后，由于某种原因，通信丢失或中断[3]。掉话给用户造成诸多不便，是用户投诉的热点。下面从两方面给出对掉话问题的理解。
1.1 无线侧对掉话问题的理解
从 UE 侧记录的空口信令上看，在通话过程（连接状态下）中，如果空口的消息满足以下三个条件的任何一个就视为掉话：
(1) 收到任何的广播信道消息（即BCH 系统消息）。
(2) 收到无线资源释放的消息且释放的原因为非正常(即RRC Release 原因值为NotNormal)。
(3) 收到呼叫控制断开连接、呼叫控制释放等消息，而且释放的原因为非正常(即CCDisconnect，CC Release Complete，CC Release 三条消息中的任何一条，原因值为Not NormalClearing 或者Not Normal，Unspecified)。
1.2 网络侧对掉话问题的理解
网优工作重点关注UTRAN 侧掉话，下面给出UTRAN 侧对掉话的理解，主要有两方面：
(1) 业务建立成功后，RNC 向CN 发送Iu Release Request 消息(信令面)；
(2) 业务建立成功后，RNC 向CN 发送RAB Release Request 消息(用户面)。
话统分析指标中的掉话率定义如下：
电路域掉话率 = 电路域掉话的RAB 数目/电路域RAB 指派建立成功的RAB 数目100%其中，电路域掉话的RAB 数目 = RNC 请求释放的电路域RAB 数目+RNC 请求释放的电路域Iu 连接对应的RAB 数目。
分组域掉话率同理。
1.3 二者的区别与联系
话统分析中的掉话仅从Iu 口角度进行分析，即统计RNC 发送的Iu 及RAB 释放消息的次数，而无线侧对掉话问题的理解是从空口和NAS 层结合进行分析，二者并不完全一致。比如对于同时进行主被叫通话，无线侧路测软件记录主被叫的空口消息(信令流程)，如果此时被叫出现异常发生掉话，那么对主叫进行信令流程分析结果也是一次掉话，但从话统定义上看，这次主叫是没有掉话指标记录的。在中国移动实际路测统计工作中，通常以无线侧路测掉话为准。
2 常见的掉话原因及分析方法
2.1 弱覆盖
在介绍弱覆盖的定义之前我们先来认识一下弱信号覆盖：一般来说，在城市语音DT 中，接收场强低于-90dBm，高速公路以及铁路DT 中，接受场强低于-94dBm，就认为是弱信号覆盖。
中国移动路测指标中，各种覆盖率的计算公式如下：
(1) 城市语音DT 覆盖率：（≥-90dBm 的采样点数）/总采样点数×100％
(2) 高速、高铁DT 覆盖率：（≥-94dBm 测试路段里程数）/测试路段总里程数×100％
(3) PCCPCH 覆盖率：采样点（PCCPCH RSCP ≥-95dBm & C/I ≥-3dB）/总采样点×100％通常情况下，当覆盖率低于某一数值(一般来说，网络的覆盖率应达到95％以上)，我们就认为该区域存在弱覆盖现象，需要加以优化调整。
常见的覆盖问题主要有如下几种情况：
邻区缺失引起的弱覆盖；参数设置不合理引起的弱覆盖；缺少基站引起的弱覆盖；越区覆盖(过覆盖)。
判断方法：查看是否上下行信号过低，发起切换是的TA 值是否过大，掉话时电平值是否过低，切换时电平是否过低等等。
对于不同的覆盖问题，有着不同的优化方法：
(1) 对于由于邻区缺失引起的弱覆盖，应添加合理的邻区；
(2) 对于由于参数设置不合理引起的弱覆盖（包括小区功率参数以及切换、重选参数），根据具体情况调整相关参数；
(3) 对于由于缺少基站的弱覆盖，应通过在合适地点新增基站以提升覆盖；
(4) 对于由于越区覆盖导致的覆盖问题，应通过调整问题小区天馈的方位角、俯仰角或者降低小区发射功率解决。
2.2 邻区漏配
首先介绍邻区的概念：邻区是假设某一导频为主频时，考虑与其发生切换关系的主频列表。邻区漏配是指在地理位置相近并且容易发生切换的两个小区之间未添加邻区关系。邻区规划是3G 网络优化工作中重要的一步，邻区设置不合理会导致干扰加大、容量下降从而导致网络性能的恶化。
一般来讲，初期优化过程掉话占大多数是由于邻区漏配导致的，即忘记添加邻区关系。邻区漏配会增大切换过程中掉话的概率[4]。当UE 从小区A 向小区B 移动时，若小区A 与小区B 未配置邻区，在移动过程中，小区A 的信号逐渐减弱，小区B 的信号逐渐加强，但小区B 将不会进入UE 的邻小区列表中，那么A、B 两个小区之间的切换将无法进行，从而产生掉话。同时，由于小区B 的信号较强，对小区A 产生很强的干扰，造成通话质量较差。
检查是否为邻区漏配的方法：
(1) 观察掉话前UE 记录的服务小区C/I 信息和扫频仪记录的最优小区 C/I 信息，如果UE 记录的服务小区C/I 很差，而扫频仪记录的最优小区C/I 很好；继续检查扫频仪记录最优小区CPI 是否出现在掉话前UE 同频测量控制邻区列表中，如果测量控制的邻区列表中没有扫频仪记录的最优小区CPI，那么可以确认是邻区漏配。
(2) 在没有扫频仪数据的情况下，我们可以观察掉话后UE 是否马上重新接入，如果UE重新接入的小区和掉话时所在服务小区不一致，也可以怀疑是邻区漏配的问题。
优化方法：在出现该问题的小区之间增加邻区关系。
2.3 切换问题
切换是指当用户在通话状态下，为了保证一定的通话质量，用户从一个服务小区（载频）转换到另一个服务小区（载频）的过程。切换导致掉话主要有如下几种原因：
(1) 切换参数设置不合理[5]：当两个相交相邻的小区信号电平都很低时，由于在参数上切换候选小区电平设置过低，切换门限设置太小，导致当切换候选小区在某个时段电平稍微比服务小区电平高时便发起切换，在切换过后，该小区电平又迅速下降，在这种情况下，而没有合适的切换小区导致掉话。
(2) 切换不及时：从信令流程上CS 业务表现为手机收不到激活集更新命令（物理信道重配置），PS 业务也有可能收不到激活集更新命令，也有可能在切换之前先发生TRB 复位。如果切换触发事件上报不够及时，将会导致切换不及时，从而导致切换失败和通话质量变差。
优化方法：调整切换参数，比如修改切换门限值，调整切换迟滞量、减少切换延迟时间等。
(3) 乒乓切换：小区距离太近或小区覆盖范围太大，导致重叠覆盖区内的信号都相对较强，由于建筑物分布复杂或者地形起伏较大，小区信号起伏并不一致，从而导致UE 的乒乓切换。
乒乓切换主要有以下两种现象：
(1) 主导小区变化快：2 个或者多个小区交替成为主导小区，主导小区具有较好的RSCP和C/I，但每个小区成为主导小区的时间很短；
(2) 无主导小区：存在多个小区，RSCP 正常而且相互之间差别不大，每个小区的C/I都很差。
优化方法：
调整无线切换参数的优化。虽然调整无线切换参数可以减少乒乓切换的程度，但是也会带来切换不及时等其他问题，故要综合考虑，且在修改参数后，要及时测试和统计跟踪。
调整天馈参数（调整扇区天线下倾角、方位角或者天线挂高），必要时也可更换扇区天线主波束的赋形波束宽度，避免覆盖范围过大，但是必须注意不要出现服务盲区等新问题。
2.4 干扰问题
在 TD-SCDMA 网络里干扰的来源主要有系统外干扰、导频污染、扰码规划不合理等。
系统外干扰：
顾名思义，是指TD 系统外部的干扰源造成的上行链路质量差(通常系统外干扰只影响上行)。常见的干扰源有广播发射器谐波、微波传输系统以及非法微波发射器等[6]。
解决方法：定位干扰区域，去激活该区域周围小区，用扫频仪观察该区域，查看是否有明显的频率信号出现，如果有，继续在UE 端测试确认是否能收到基站信号，如果没有收到基站信号，则可以确定此处存在干扰源。
扰码规划不合理：
主要现象为同频同扰码基站覆盖区域重叠，导致小区间的同频干扰。
解决方法：进行合理的扰码规划。
导频污染：
一般情况下，当服务小区PCCPCH RSCP 大于-95dBm，而C/I 小于-3dB 产生的掉话，基本上可以认为是下行干扰的问题所导致（当切换不及时的时候，也可能出现服务小区RSCP信号很好，C/I 很差的情况；但此时目标小区的RSCP 和C/I 都很好）。下行的干扰通常是指导频污染，当某一地点存在过多的强导频信号，但是却没有一个足够强主导频信号，即定义该地区存在导频污染。用公式表示为：
(1) P_CCPCH_RSCP> -85dBm 的小区个数大于等于4 个；(2) P_CCPCH_RSCP(1st)-P_CCPCH_RSCP(4th)<= 6dB；当以上两个条件都满足时，则称该地区存在导频污染。通常当目标小区综合质量较差时，如PCCPCH 的C/I 都在-3dB 左右波动，容易出现切换失败导致SRB 复位或TRB 复位，SRB复位引起的掉话表现为手机或者RNC 不能收到确认模式传送的信令，导致链接释放；TRB复位主要在PS 业务上发生,一般可以通过确认掉话发生时UE 发射功率或者下行码发射功率情况来辅助确认。
解决方法：在该区域产生一个足够强的主导频信号，具体可以通过调整天线下倾角、方位角增强主覆盖小区的信号，通过压下倾角、降功率、调整方位角的方式降低非主覆盖小区的信号；也可以通过添加RRU，增强主小区信号。
2.5 其它异常
在排除了以上各种原因之后，其他掉话一般需要怀疑设备的问题，需要通过查看设备的日志，告警等进一步来分析掉话原因。比如：NodeB 异常引起同步失败，手机不上报1g 测量报告、测试手机异常死机导致掉话等等。
2.6 总结
综上所述，遇到掉话时我们可以按照如下流程判断：
(1)准备数据，获取掉话具体地理位置和时间，分析Scanner 主导小区信号变化；
(2)检查主导小区信号是否稳定，如果主导小区信号变化频繁，很可能是乒乓切换问题；
(3)如果主导小区信号稳定，查看Scanner 该最优小区RSCP 和C/I 值；
(4)如果RSCP 和C/I 值都很差(RSCP<-90dBm，C/I<-3dB)，我们可以判断是弱覆盖问题；
(5)如果RSCP 值正常但C/I 值很差，则需要检查是否为导频干扰问题；
(6)如果RSCP 和C/I 值都正常，则需要比较UE 检测到的服务小区与Scanner 最优小区是否一致；
(7)如果UE 检测到的服务小区与Scanner 最优小区不一致，那么应该检查邻区配置列表，看是否已配置邻区，如果没有配置邻区，则判断是邻区漏配问题，否则，判断是切换不及时所导致；
(8)如果UE 检测到的服务小区与Scanner 最优小区一致，则需检查是否为上行干扰问题，如果不是，则归为其他异常，需要检查是否为硬件故障等等。
3 结论
掉话是各运营商之间网络质量比较的最基本指标。但它只是测试中最直接的现象，是网络中出现某些问题的最终表现。掉话产生的原因是多方面的，主要为弱覆盖、邻区漏配、切换问题、干扰问题等导致的，当然也有一些因为硬件或非网络的原因导致掉话。在实际路测以及网络优化工作中，要根据具体现象查找原因，具体问题具体分析。而TD-SCDMA 作为一项新兴的通信技术，其网络优化技术仍在摸索中，出现掉话等网络问题在所难免，这就需要工程人员在一次次的优化过程中积累经验不断完善。本文给出了TD-SCDMA 网络常见的掉话原因，并进行了详细地分析，从概念入手，描述了掉话事件产生的原因，以信令流程和无线参数为依据，给出了掉话原因的判断方法，对几种掉话问题提出了相应的解决方案。本文对网络优化人员以及路测软件的开发人员有一定的参考价值。
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[参考文献]
[1] 李立华,陶小峰,张平等. TD-SCDMA 无线网络技术. 北京：人民邮电出版社, 2007.
[2] 李世鹤. TD-SCDMA 第三代移动通信标准. 北京：人民邮电出版社, 2003.
[3] 朱东照,罗建迪,汪丁鼎等. TD-SCDMA 无线网络规划设计与优化. 北京：人民邮电出版社, 2012.
[4] 史晔. 3G 邻区规划与优化的分析及探讨. 江苏：中国电信股份有限公司徐州分公司, 2012
[5] 原学军.TD-SCDMA 网络中的切换与优化. 中兴通讯股份有限公司, 2012
[6] 黄亮. TD-SCDMA 系统干扰优化及案例分析. 长春：中国移动通信集团吉林有限公司长春分公司, 2012.
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