基于干扰矩阵的频率规划及优化工具

成果上报申请书成果名称基于干扰矩阵的频率规划及优化工具成果申报单位中国移动北京公司成果承担部门/分公司网络优化中心项目负责人姓名项目负责人联系电话和Email项目参与人姓名成果专业类别*无线所属专业部门*网络线条成果研究类别*相关网络解决方案省内评审结果*（按填写说明4）关键词索引（35个）干扰矩阵 频率 规划 优化应用投资0万元产品版权归属单位中国移动北京公司对企业现有标准规范的符合度：未涉及如果该成果来源于研发项目，请填写研发项目的年度、名称和类型（类型包括：集团重点研发项目、集团联合研发项目、省公司重点研发项目、其他研发项目），可填写多个：未涉及成果简介：目前，各厂家在优化服务合同中均提供了频率优化服务。其中，OPTIMIZER是NSN的频率优化工具之一。在以往利用NSN的OPTIMIZER工具进行区域大规模变频的优化实践中，我们发现其计算结果并非最优，仍然存在较明显的可规避的同频复用的情况；同时，OPTIMIZER工具不能满足单站点、小范围的频率优化需求，而且由于算法未完全公开，在使用的灵活性方面存在明显不足。为此，北京移动网优中心从OPTIMIZER输出的干扰矩阵入手，自行设计了可供频率规划和优化的算法，并开发出了基于干扰矩阵的频率规划和优化工具。一方面提高了日常扩容频率规划的效率和质量，满足了局部区域范围内改频的需求，另一方面加大了对厂家规划工具、自动分频算法有效性及其结果准确性的促进力度，使我们购买的相关服务质量得到了有效提升。目前每年翻频涉及的费用超过1000万元，但每次翻频均只能采用将频率放在MAPINFO上人工核查，差错较多，并且随着网络规模的日益扩大，分频效果原来越不明显，工具开发完成后能够自动进行分频方案的评估，并提出修改建议，提高工作效率的同时，大力促进厂家服务质量的提升，让每年的频率服务费用更加物有所值。功能及创新点：（1） 规划功能提供扩容频率规划功能，按实际TRX需求完成扩容站频率的自动分频（2） 优化功能 快速精确的全网带内频率评估，自动筛选问题频率，针对现网运行的频率方案，通过自动计算，输出问题清单及替换频点清单（有排序）（3） 方案核查功能针对厂家翻频方案，自动进行翻频方案的核查和问题点修改建议输出（4） 通用性 适应于各种矩阵式小区关系评价数据，不受厂家差异的影响经济效益及社会效益：（1） 缩短问题发现处理周期，提升优化精确度，规避了人为因素的风险，通过程序完成日常频率优化人员的工作，按每个区域节省人力1人，每人每月7000元计算，4个区域每年共节省336000元，以提升客户感知（2） 促进厂家服务质量的提升，让每年千万元的频率服务费用更加物有所值，有效节省人力物力，提升频率优化效率和效果（3） 减少带内频率干扰引起的网络质量下降，提升客户满意度省内试运行效果：描述成果引入后在本省试运行方案、取得的效果、推广价值和建议等。频率规划及优化工具在北京市应用，帮助优化人员及时发现和修正带内频率问题，按设定门限输出带内干扰小区清单及优化建议，进行核查和优化。缩短问题发现、处理周期，有效提升C/I，提升客户感知度。通过程序完成日常频率优化人员的工作，节省人力，提升频率优化的精度，减少人为因素风险。同时方案核查功能大力促进厂家服务质量的提升，让每年的频率服务费用更加物有所值。该算法和工具具有较好的通用性，不受数据源和厂家设备影响，具有较好的可推广性，同时工具完全自主开发，其引入、移植的费用为0，方便部署。文章主体（3000字以上，可附在表格后）：见附件基于干扰矩阵的频率规划及优化工具1 项目背景目前，各厂家在优化服务合同中均提供了频率优化服务。其中，OPTIMIZER是NSN的频率优化工具之一。在以往利用NSN的OPTIMIZER工具进行区域大规模变频的优化实践中，我们发现其计算结果并非最优，仍然存在较明显的可规避的同频复用的情况；同时，OPTIMIZER工具不能满足单站点、小范围的频率优化方需求，而且由于算法未完全公开，在使用的灵活性方面存在明显不足。为此，北京移动网优中心从OPTIMIZER输出的干扰矩阵入手，自行设计了可供频率规划和优化的算法，并开发出了基于干扰矩阵的频率规划和优化工具。一方面提高了日常扩容频率规划的效率和质量，满足了局部区域范围内改频的需求，另一方面加大了对厂家规划工具、自动分频算法有效性及其结果准确性的促进力度，是我们购买的相关服务质量得到了有效提升。目前每年翻频涉及的费用超过1000万元，但每次翻频均只能采用将频率放在MAPINFO上人工核查，差错较多，并且随着网络规模的日益扩大，分频效果原来越不明显，工具开发完成后能够自动进行分频方案的评估，并提出修改建议，提高工作效率的同时，大力促进厂家服务质量的提升，让每年的频率服务费用更加物有所值。2 实现方案2.1 实现思路NSN OPTIMIZER输出的干扰矩阵中的Co值反映了干扰小区与被干扰小区之间如果出现同频时的干扰情况，Adj值则反映了干扰小区与被干扰小区之间如果出现邻频时的干扰情况。FEP测量结果中的Co值与Adj值仅根据干扰小区与被干扰小区之间的场强关系计算，并不考虑小区实际的频率配置，因此，在干扰矩阵中，一对小区关系即使有很大的Co值，但没有同频情况出现时，也不会产生同频干扰。基于以上情况，利用干扰矩阵进行频率优化时，首先应该在邻近小区间避免出现同频，当同频不可避免的时候，使同频尽量出现在Co值较低的小区对之间。这就是我们利用干扰矩阵进行频率优化的基本思路。2.2 数据准备利用干扰矩阵进行频率优化时，除干扰矩阵（Inf_Interf_Matrix）外还需准备目标分析区域全部小区的频率配置情况（Cfg_Cell_FreqList），小区共站情况（Cfg_Cell），以及各频点的频率规划方案（Cfg_Freq）。频率配置情况与干扰矩阵进行关联，可以得到当前网络中实际存在的同邻频干扰关系；小区配置信息与小区共站情况进行关联，可以由同站同邻频限制规则得到不可用的频率列表；频率规划方案与不可用频率列表结合，将得到可用频率列表；可用频率列表与干扰矩阵结合，将可以选择到干扰最小的频率。2.3 从干扰矩阵中获取存在严重同频干扰的小区及其频点将频率配置情况（Cfg_Cell_FreqList）与干扰矩阵（Inf_Interf_Matrix）按照小区CellID和频率FreqNo进行关联，可以得到当前频率配置方案中存在同频干扰的小区对及其干扰程度。取出每个小区作为干扰小区和被干扰小区时，存在同频情况的频点的最大Co值Max_Co，并以此作为该小区此频点的干扰和被干扰程度的评价指标，值越大表明干扰和被干扰的程度越大，越需要调整，计算过程如图1所示。对所有小区存在同频情况的频点进行计算并对Max_Co降序排列，即可得到同频干扰最严重的小区及其频点（wk_TopCO_list）。顺序对每一个频率进行计算，选择无同频干扰或同频干扰程度较低的频点进行替换，即可实现整体干扰水平的下降。图1 同频干扰最严重的小区及其频点计算过程示意图2.4 小区不可用频点列表的生成小区的频率配置情况（Cfg_Cell_FreqList）与小区共站情况（Cfg_Cell）按小区的CellID进行关联，可以得到同站小区的频率配置，进一步按照同站各小区不可出现同邻频配置的基本规则，可以得出小区在相应频段上不可用的频点列表（V_Cell_Freq_Bar_Mod或V_Cell_Freq_Bar_AddIn）。这里需要注意的是，对于改频和扩容要分两种情况考虑，因为在扩容模式下，频率的选择一定要避开已配置频率及其全部邻频，而在改频模式下，原频率及其邻频仍然属于可用频率（当没有更好频率选择的时候，可以保持原频率不变）。在表1提供的示例中，第2小区的42频点为改频模式下需要进行频率优化的频点。表1 小区不可用频率列表生成示例2.5 小区可用频点列表的生成根据频率规划方案，各个频点号均被规划为BCCH频点、TCH频点、微蜂窝专用频点或保留频点。在改频模式下，频率的选择将按照原频率的类别在指定类别的频率列表中进行；而在扩容模式下，频率选择仅可以在TCH频点列表中进行。北京移动GSM 900M频段的BCCH频点范围是20-40，在表1中，如果要对1小区的38号频点（BCCH频点）进行改频优化，则只能在20-40号频率中进行选择。因此，在可用列表中除去1.3中得到的不可用列表中的频点，即可得到最终的可选频率列表（wk_Cell_Freq_FreqAvlb）。2.6 最优及次优频率的选取首先，在干扰矩阵中找到所有与待选频小区存在干扰关系的小区用到的频点，如果在可用频点中有至少1个频点未出现在这些频点中，则意味着该频点没有被与本小区存在干扰关系的其他小区使用，也就是说，在本小区选择该频点将不会对周围小区产生同频干扰，也不会受到来自周围小区的同频干扰，是最优频率。遗憾的是，实践发现，在目前北京移动现网的覆盖条件下，几乎很难在这一步发现可供使用的频点。当前一步不能找到可使用频点时，则可以对干扰矩阵中所有与待选频小区存在干扰关系的小区使用到的频点的同频干扰值Co进行升序排序，找出Max_Co最小的频点，将该频点作为选取的改频频点意味着在该频点上产生的同频干扰程度最低，可以作为次优频点供改频使用。2.7 频率的更新及滚动计算从前面对算法的介绍不难看出这是一个串行算法，也就是说，在每次修改了某个小区的某个频点后，都会带来小区频率配置的变化，继而也会对后续要进行的其他小区频率选取产生影响，因此，不仅在修改频率后要更新小区频率配置信息，更要对小区可用频点信息，周围小区的干扰关系及其程度进行更新，确保随后的频率选取计算建立在更新后的频率配置条件下。在对严重干扰小区及其频点列表（wk_TopCO_list）按照Max_Co降序逐条进行频率选取时，不难发现，每轮由于排在前面的记录在优化时已占用了Max_Co较低的频率值，使后面的记录在进行优化时将难以找到更好的频点，有时甚至Max_Co值会高于未进行频率调整之前。不过，好在按照Max_Co降序排列后，严重问题将优先得到解决，而且，经过多轮计算，虽然个别小区的Max_Co会有所上升，但整体干扰水平仍然保持下降。2.8 应用实例应用案例1： 频率优化通过工具分析发现9995小区使用的8个TCH频率中有4个频点与其周围2个小区存在同频，从同频干CO值反映，干扰小区的场强还比较高：从GIS观察，相关小区属于第一层邻区关系，为同频对开，应该在频率规划时避免：99955002751226图2 频率优化案例1示意图工具输出频率优化方案与原情况对比：CI新频率干扰情况旧频率干扰情况FREQCOCO=dSAMPLES=lFREQCOCO=dSAMPLES=l9995551172128.32 0.33 35519044182626036.00 23.2535538089995611351972.50 0.50 27039458182626036.00 23.2535538089995762126984.64 0.48 44312186040762521.86 11.4735538389995192308737.60 0.65 35519047440762521.86 11.473553838应用案例2： 频率优化53699小区在完成自动分频后，通过工具分析发现82、94号频率存在较强干扰，需要改频：图3 频率优化案例2示意图工具输出频率优化方案与原情况对比：CI新频率干扰情况旧频率干扰情况FREQCOCO=dSAMPLES=lFREQCOCO=dSAMPLES=l53699704334.720.041083688250414869.2910.7746795645369990318517.010.0745502439450414869.2910.774679564应用案例3：频率方案核查北京网优东南区域开展了一次区域改频优化。在取得了厂家提供的干扰矩阵及相应的改频方案后，我们按照文中描述的算法对改频方案进行了一次检查，同时基于厂家改频方案进行了5轮计算，不仅发现验证了算法，还给出了干扰程度更低的改频方案。对厂家的改频方案取严重干扰小区列表（wk_TopCO_list），每轮记录数都有不同程度的下降，而且降幅递减，如图3所示。图3 严重干扰小区数各轮走势前3轮干扰改善效果明显，情况见图4、图5、图6。其中红线为每轮改频前干扰情况，蓝线为改频后降序排列后的干扰情况，灰线为对应每条改频记录的干扰变化情况。从图中同样可以明显看到第3轮的改频效果已经不明显了。 图4 第1轮改善情况 图5 第2轮改善情况 图6 第3轮改善情况前3轮变频操作中每条记录的干扰值改善情况见图6、图7、图8。其中蓝色线取值1代表改频后有改善，取值0代表未改频，取值-1代表改频后有恶化。红色线为50均线，代表滑动的宽度为50条记录的窗口中有改善的记录的比例。可以看到，第1轮中改善比例最大，第3轮中改善幅度最小。 图7 第1轮改善情况 图8 第2轮改善情况 图9 第3轮改善情况图10 每轮改善、无效和恶化的比例从图10上可以看出，每轮改善记录的比例在减少，恶化记录的比例也同样在减少，而无效（未改频）记录的比例却在上升。3 功能及创新点基于干扰矩阵的频率规划及优化工具实现了频率规划、优化功能，能够迅速快捷的为扩容和改频工作提供支撑。规划功能，提供扩容频率规划功能，按实际TRX需求完成扩容站频率的自动分频；优化功能， 快速精确的全网带内频率评估，自动筛选问题频率，针对现网运行的频率方案