摘 要 LTE网络中，传统PCI规划和优化，主要基于网络拓扑和路测数据的人工规划，考虑的网络干扰因素有限，优化效果较差。本文通过工具化平台，依托网络拓扑、话统、路测、MR等多种数据源，通过多个维度构思PCI优化策略，构建LTE网络的重叠覆盖干扰矩阵。通过搜索算法为待分配小区分配PCI，更充分的复原网络干扰情况，借助多维度PCI优化策略减小因冲突引起的网络干扰，且在优化时考虑邻区关系，避免邻区中出现同频同PCI情况。本文PCI优化方法对CQI均值、CQI大于6的比例、单用户吞吐率、双流占比的用户感知指标有明显改善，经济和社会效益显著。
关键词： LTE网络 多维度PCI优化 模三干扰 搜索算法
1 概述
近年来，随着国内外各大运营商LTE网络规模的不断扩大、网络功能的不断完善，以及当前数据业务的爆发式增长，和各运营商的流量经营的大背景下，如何提高用户移动数据业务的感知，PCI优化就越来越受到网络优化工程师的重视，由于目前PCI更多的是注重在网络规划阶段[1]，对于PCI规划后的评估、优化研究投入有限，如何将网络干扰效果进行干扰量化，从而更直观的反映PCI干扰情况，利用相关网优平台和搜素算法，定位出PCI干扰严重区域，从而有针对性的对PCI进行优化调整，提高PCI优化方法的实用性和现网优化推广价值。本文方法注重从实用角度出发，从PCI优化策略的选择、优化效果的评估到分阶段的实施及效果验证，都力求全面、细致，从实验结果来看，均达到了预期效果，增强了用户感知，为运行商的“流量经营”政策打下坚实的网络基础。
2 PCI优化研究背景
2.1 PCI简介
LTE网络的物理小区标识（PCI）是用于区分不同小区的无线信号，保证在相关小区覆盖范围内没有相同的物理小区标识。LTE的小区搜索流程确定了采用小区ID分组的形式，首先通过SSCH确定小区组ID，再通过PSCH确定具体的小区ID。
PCI在LTE中的作用有与WCDMA网中的扰码类似，规划的目的也类似，即必须保证复用距离。协议规定物理层Cell ID分为两个部分[2]：小区组ID（Cell Goup ID）和组内ID（ID within Cell Group）。PCI构成如下：
其中，
为主同步序列（PSS），代表小区组ID，取值范围0~167；为辅同步序列（SSS），代表组内ID，取值范围0~2，UE（终端）在小区同步的过程中推算出PCI。 目前最新协议规定物理层小区组有168个，每个小区组由3个ID组成，因此共有168*3=504个独立的PCI。
2.2 PCI规划规则
PCI是LTE网络中重要参数之一，是LTE系统中UE是被所在小区的唯一标识，UE在小区接入过程中获取PCI，并通过接收到的主、辅同步信号计算得来，且PCI在小区切换过程中非常重要，是UE切换前上报基站的测量报告中的重要参数[3]，其参数设置的好坏很大程度上影响着网络的性能指标，PCI规划原则如下[4,5]：
（1）collision-free（不冲突）原则
假如两个相邻的小区分配相同的PCI，这种情况下会导致重叠区域中至多只有一个小区会被UE检测到，而初始小区搜索时只能同步到其中一个小区，而该小区不一定是最合适的，称这种情况为collision，如下图所示：
图1 不冲突原则
（2）confusion-free（不混淆）原则
一个小区的两个相邻小区具有相同的PCI，这种情况下如果UE请求切换到ID为A的小区，eNB无法确定哪个为目标小区。这种情况称之为confusion，如下图所示：
图2 不混淆原则
Confusion-free原则除了要求同PCI小区有足够的复用距离外，为了保证可靠的切换，要求每个小区的邻区列表中小区PCI不能相同，同时规划后的PCI也需要满足在二层邻区列表中的唯一性。
（3）同站小区PCI连续原则。
同站的3个小区SSS相同，PSS分别取值为0、1、2。
（4）相邻小区模3不同原则
当前小区和相邻小区PCI最好两两模3不同，这是为了保证物理小区组的组内ID不同，即产生的主同步信号序列不同。而当相邻小区模3相同时，会引起系统抬升，造成SINR质差，影响用户接入和切换，以及降低小区吞吐量等问题。
上述4个规则中，前3个在PCI规划时是必须考虑的，也易于实现，第4条相对较难满足，由于PSS只有3个取值，随着当前商用LTE网络规模的不断扩大，小区密度的增加，不可能完全避免模3冲突，模3干扰业已称成为LTE同频干扰中最大的一种，所以对模3干扰的研究就显得迫切和必要。
3 多维度PCI优化策略
3.1 PCI优化原理
PCI的作用就是用于识别小区，在小区搜索或者切换过程进行邻区检测等，影响着下行信号的同步、解调、及切换。LTE网络的PCI规划，类似于UMTS系统中的扰码规划，是重要的小区数据配置信息，如果PCI配置不合理，可能造成UE同步小区过程时间很长或者产生高干扰，因而PCI规划的合理与否，对LTE无线网络的建设、维护有着重要意义。
图3 不同天线端口下，下行为Normal CP时小区特定参考信号的一种RE映射位置图
在同频组网、2X2MIMO的配置下，PCI mode 3相同，RS在天线端口分布位置一样，若信号强度接近，由于RS位置的叠加，会产生较大的系统内干扰，其主要表现为服务小区的RSRP较高（>-90dBm），但SINR较差（低于10dB）导致网络性能下降[6]，称之为“PCI mode3干扰”。
3.2 创新的多维度PCI优化方法
传统PCI规划和优化，主要基于网络拓扑和路测数据的人工规划，考虑的网络干扰因素有限，优化效果较差。本文基于网优云平台所实现的PCI优化功能，主要是基于现网路测数据、邻区&话统、MR数据，根据各种数据在网络实际中所占的比重构建归一化的干扰矩阵，对干扰矩阵中干扰话务量较大的小区，启用优化算法对PCI进行迭代调整，最终达到全网干扰整体降低的效果。
3.3 多维度PCI优化前提
LTE网络的PCI优化是在现网既定的覆盖和邻区关系基础上进行的，如果现网的覆盖和邻区关系未优化到位，PCI的优化效果可能就会大打折扣。因此，在对PCI优化前一线需要先进行网络结构和邻区的优化，网络结构和邻区问题处理完后再进行PCI的优化。
图4 多维度PCI优化策略
通过搜索算法为待分配小区挑选PCI，依据干扰矩阵，避免干扰较大的同频小区出现PCI MOD3冲突，并使同频同PCI的复用距离尽可能远，以减小因冲突引起的网络干扰，且在优化时考虑邻区关系，避免邻区中出现同频同PCI情况。
如下图所示，为Site0挑选的PCI为了使同频PCI MOD3间总体干扰最小，挑选MOD3后为2的PCI，即5和8，然后根据复用层数和复用距离，选择复用距离较大的PCI为待优化小区的PCI。
图5 多维度PCI优化算法的实现
整体的PCI优化流程如下：
图6 多维度PCI优化流程
3.4 多维度PCI优化策略效果评估
基于工具平台和多维度PCI优化策略，对X市A、B两个区域的PCI进行了系统优化，根据平台输出的报告，预估优化后整体干扰水平将有所下降。
图7 X市A区多维度优化策略前后效果评估
图8 X市B区多维度优化策略前后效果评估
3.5 多维度PCI优化策略实际效果
针对X市A、B两区的PCI优化方案，分批次实施。实施后对比优化效果，PCI优化对CQI均值、CQI大于6的比例、单用户吞吐率、双流占比的用户感知指标有明显改善。
图9 X市A区多维度PCI优化策略实际效果
图10 X市B区多维度PCI优化策略实际效果
4 结论
模3干扰是同频LTE网络中常见的干扰表现方式，它可以导致无线小区相互交叠区域SINR较差[7]，从而对系统吞吐速率影响较大，目前LTE同频组网条件下，邻小区的PCI模3干扰问题无法完全避免，因此需要合理的做好PCI规划，从本文方案实施的整体效果来看，基于工具平台的多维度PCI优化，对整体网络质量的提升比较明显，有效的控制了模3干扰问题，达到了预期效果，有一定的参考和实用价值。
5 参考文献
1、郭建光, 高克俭, 王猛. TD-LTE网络PCI评估研究[J]. 电信工程技术与标准化, 2015(2):35-38.
2、侯优优, 隋延峰. 基于小区相关性的PCI优化方法研究[J]. 电信工程技术与标准化, 2013(3):25-29.
3、刘金灿. TD-LTE系统的PCI规划研究与应用[D]. 北京邮电大学, 2014.
4、刘大洋. 一种基于路测数据的TD-LTE网络PCI优化算法研究[J]. 数字通信世界, 2015(9).
5、石倩楠，叶文. 基于多目标进化算法的LTE网络PCI优化[EB/OL].北京：中国科技论文在线 [2015-12-22].http://www.paper.edu.cn/releasepaper/content/201512-1104.
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8、李恒毅, 刘芳, 李瑶. LTE网络MOD3干扰问题分析及优化[J]. 电脑知识与技术, 2015(35):19-20.
