基于優(yōu)化的分布式深度覆蓋研究

鄧巍

認(rèn)為電磁輻射和用戶感知矛盾日益突出，導(dǎo)致高檔社區(qū)面臨網(wǎng)絡(luò)覆蓋差和宏基站無法建設(shè)。通過模擬無線環(huán)境、評估現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，提出了一種分布式基站加美化庭院型路燈天線的新模式。采用該模式，網(wǎng)絡(luò)開通優(yōu)化后，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量由差提升為優(yōu)，隨機回訪10位投訴用戶完全解決率達(dá)到90%、基本解決率達(dá)到10%，有效提升了用戶感知。

分布式；深度覆蓋；用戶感知；優(yōu)化；仿真

近年來，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，在繁華都市中用戶對3G網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的期望也越來越高。雖然每年網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投入在不斷加大，但城市水泥森林中的住宅小區(qū)特別是高檔社區(qū)由于建站困難，用戶經(jīng)常抱怨網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋差、業(yè)務(wù)體驗感知不好等問題，分布式基站采用“小覆蓋，廣分布”建設(shè)方式[1-2]，合理優(yōu)化后，能有效消除覆蓋空洞，增強用戶感知。

1 網(wǎng)絡(luò)覆蓋分析

1.1 傳播模型分析

參照Walfisch-Ikegami[3]無線模型，可對3G網(wǎng)絡(luò)小區(qū)覆蓋分析：

（1）自由空間損耗

[L0=32.45+20logdkm+20logfMHz]

（2）屋頂?shù)浇值罁p耗

[Lrts=-16.9-10logw+10logfMHz+ 20log（hr-h2）+Lori]

（3）方向損耗

[Lori=-10+0.354φ，2.5+0.075φ-35，4.0-0.114φ-55，0≤?<3535≤?<5555≤?≤]（4）多重衍射

[Lmsd=Lbsh+ka+kdlogdkm+kflogfMHz-9logb]

住宅小區(qū)因樓距近、入射角度有限、基站與建筑物高差參差、多重衍射，同時3G網(wǎng)絡(luò)頻率高傳播損耗大，綜合分析住宅小區(qū)覆蓋困難、信號比較雜亂。

1.2 建設(shè)方案論證

（1）建站方式

室外宏基站主要包含燈塔式照射基站和分布式基站兩類，兩類基站各有利弊。

燈塔照射式基站，大功率、高容量，可控制覆蓋范圍，廣泛應(yīng)用于郊區(qū)、城市道路等廣覆蓋、受限建筑物分布、室內(nèi)深度覆蓋較差的地方，建設(shè)方便。

分布式基站，狹義指射頻模塊線性或面性分布式放置，如遠(yuǎn)端無線射頻單元（RRU）；同時也包含天饋系統(tǒng)物理位置相對獨立，如室分外引、單小區(qū)多天線等方式；建設(shè)方式靈活，功率、容量可配置，布防位置合理可有效規(guī)避覆蓋陰影，廣泛應(yīng)用與深度覆蓋、線帶狀區(qū)域覆蓋等[4]。

居民區(qū)采用何種覆蓋完全取決于目標(biāo)覆蓋區(qū)域地理圖形、建筑物分布和周邊基礎(chǔ)無線環(huán)境。但必須包含點、線、面廣度覆蓋需求，并不斷用路測和呼叫質(zhì)量撥打測試（DT&CQT）、數(shù)據(jù)分析挖掘等手段向用戶深度需求挖掘。相關(guān)方案思路如圖1所示。

（2）信源選取

結(jié)合主流基站建設(shè)方式，可以選取宏基站作為信源、單獨RRU信源、室分外引信源、一體化未功率設(shè)備信源和無容量RRU（類似直放站）作為信源。信源選取需首先滿足容量需求，其次考慮工程實施。

（3）天饋選型

照射式基站推薦高增益寬波束天線，盡量解決住宅小區(qū)邊緣一層及道路覆蓋；分布式基站推薦使用中低增益美化天線，方面工程實施，減少信號外泄。

1.3 規(guī)劃前端優(yōu)化

方案規(guī)劃需同時考慮網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，因此優(yōu)化必須前移接入規(guī)劃，主要考慮3個方面：

（1）覆蓋控制

各規(guī)劃小區(qū)必須控制在各自覆蓋半徑內(nèi)，避免過覆蓋和覆蓋收縮，控制小區(qū)干擾，提升小區(qū)業(yè)務(wù)質(zhì)量，對用戶感知有較大幫助。

（2）鄰區(qū)設(shè)置

分布式基站布放小區(qū)過多，受鄰區(qū)列表影響，部分鄰區(qū)無法添加，因此在規(guī)劃前端必須控制小區(qū)數(shù)量和覆蓋交疊范圍，減少后期因鄰區(qū)受限導(dǎo)致語音掉話、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)掉線。

（3）容量規(guī)劃

容量規(guī)劃需結(jié)合用戶數(shù)、小區(qū)覆蓋半徑、規(guī)劃信源和鄰區(qū)數(shù)量，根據(jù)用戶數(shù)大小合理配置小區(qū)半徑和小區(qū)信源，建議小區(qū)資源利用率達(dá)到總?cè)萘?0%。

1.4 覆蓋仿真

覆蓋方案必須經(jīng)過嚴(yán)密的仿真才能實施，仿真環(huán)境選取3D傳播模型，并結(jié)合實測樓宇矢量圖對3G頻段模型實測校正，模型誤差和標(biāo)準(zhǔn)方差控制在較小方位內(nèi)。

2 高檔小區(qū)優(yōu)化分布式

建站案例

某高檔小區(qū)由13棟高層和52棟別墅組團組成，小區(qū)內(nèi)房屋布局亭臺樓榭交錯，人群聚集地綠化植被茂密，無線信號傳播損耗大，在多次呼叫質(zhì)量撥打測試（CQT）網(wǎng)絡(luò)測試評估中質(zhì)量評級為差。小區(qū)用戶投訴嚴(yán)重，月底投訴高達(dá)85例。

2.1 小區(qū)覆蓋測試及仿真

某高檔小區(qū)DT&CQT測試后，主要是底層深度覆蓋差、車庫無覆蓋和高層信號雜亂問題。住宅小區(qū)覆蓋問題分布如圖2所示。

獲取小區(qū)3D信息圖，通過選取目標(biāo)小區(qū)樓宇CQT抽測和小區(qū)道路DT測試后，得到小區(qū)點、線模擬覆蓋仿真效果如圖3所示。

仿真后找到的問題可劃分為7個區(qū)域，如圖4所示。區(qū)域1、2室內(nèi)弱覆蓋連片，區(qū)域3、4、5、6零星覆蓋較差，區(qū)域7信號雜亂。

區(qū)域1，附近有高層建筑，建議方案實施燈塔照射式基站，天饋建議采用樓頂美化、室內(nèi)天線、外陽臺隱蔽天線。區(qū)域2，建筑物較矮且高度基本同高，建議安裝室外一體化小基站或獨立RRU，天饋安裝位置可選擇樓中部露臺空調(diào)偽裝或選擇相對較矮的臨街樓頂或綠化帶內(nèi)路燈桿偽裝天線。區(qū)域3、4、5、6，建議新增室分外引方式。

2.2 驗證測試

實施優(yōu)化后的分布式建站方式后，網(wǎng)絡(luò)覆蓋率由57%提升到90.8%，信號外泄率接近為零，干擾水平由67%提升至96%，質(zhì)量評級由“差”提升為“優(yōu)”；隨機回訪投訴用戶完全解決率達(dá)到90%、基本解決率達(dá)到10%；語音和數(shù)據(jù)話務(wù)量較原來分別增加了150%和100%。測試驗證效果如圖5所示。

2.3 后臺數(shù)據(jù)挖掘分析

測量報告（MR）數(shù)據(jù)包含小區(qū)標(biāo)示、小區(qū)擾碼、公共導(dǎo)頻信道（CPICH）每碼片能量比干擾功率譜密度（Ec/Io）、CPICH信道接收信號碼功率（RSCP）、事件類型、業(yè)務(wù)類型、傳送時延（TP）值、用戶終端設(shè)備（UE）發(fā)射功率、誤碼率、無線接入承載（RAB）信息等，結(jié)合MR數(shù)據(jù)和話統(tǒng)指標(biāo)，可以優(yōu)化小區(qū)過弱覆蓋、導(dǎo)頻干擾、切換和業(yè)務(wù)指標(biāo)等[5]。

提取小區(qū)業(yè)務(wù)指標(biāo)，根據(jù)MR數(shù)據(jù)篩選業(yè)務(wù)問題點TP、RSCP和Ec/Io情況，分析導(dǎo)致業(yè)務(wù)指標(biāo)差的原因。Site-D_1小區(qū)的自適應(yīng)多速率（AMR）統(tǒng)計周期一周內(nèi)掉話152次，AMR掉話集中在無線側(cè)，其中空口無響應(yīng)66次、信令無線承載（SRB）復(fù)位53次，上行失步33次。統(tǒng)計RSCP、Ec/Io、TP數(shù)據(jù)，該小區(qū)AMR業(yè)務(wù)TP大于3、RSCP小區(qū)-90 dBm、Ec/Io小于-10 dB采樣點較多。分析該扇區(qū)干擾情況，得出結(jié)果：該小區(qū)的AMR業(yè)務(wù)掉話采樣點導(dǎo)頻污染。掉話點問題分析結(jié)果如圖6所示。

深度分析掉話采樣點，導(dǎo)頻污染區(qū)域所有小區(qū)覆蓋都較差，RSCP低于-90 dBm，Ec/Io低于-12 dB，弱覆蓋是導(dǎo)致掉話的主要原因，可以采用增加小區(qū)功率、射頻（RF）調(diào)整等提升覆蓋手段解決。

3 結(jié)束語

優(yōu)化分布式建站方案，結(jié)合燈塔式照射基站形成立體縱深覆蓋，利用了拉遠(yuǎn)基站設(shè)備的靈活性，與庭院美化天線配合，既減少了對小區(qū)環(huán)境的影響，降低了建設(shè)難度，又實現(xiàn)了信號覆蓋均勻分布，避免信號外泄對宏站的干擾[6-15]，為解決別墅高檔住宅區(qū)的深度覆蓋提供了一條新思路。

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