基于MR的LTE網(wǎng)絡站間距研究

于仰源+孫宜軍+王磊+羅海港

【摘 要】分場景站間距問題是4G網(wǎng)絡分場景規(guī)劃的先決因素。通過對比分析不同網(wǎng)格的MR數(shù)據(jù)，將網(wǎng)格按場景歸類，然后再對同類網(wǎng)格間的MR數(shù)據(jù)指標進行對比分析，量化網(wǎng)格間網(wǎng)絡覆蓋質量的差異，進而得出了不同場景下相對合理的站間距參數(shù)。

【關鍵詞】LTE 測量報告 站間距 網(wǎng)絡規(guī)劃

1 引言

在無線網(wǎng)絡規(guī)劃中，站間距對估算網(wǎng)絡規(guī)模起著至關重要的作用，其一般由鏈路預算計算得到。在實際網(wǎng)絡建設過程中，站間距是基站選址的重要考慮因素之一，但是由于無線環(huán)境復雜多變，鏈路預算計算的站間距具有一定的局限性。而MR（Measurement Report，測量報告）數(shù)據(jù)的分析可以客觀有效地反映當前網(wǎng)絡的覆蓋情況。基于此，本文通過對區(qū)域內(nèi)網(wǎng)格間的MR數(shù)據(jù)的對比分析，得到不同場景下相對合理的站間距。

2 MR概述

MR是指移動終端通過控制信道在業(yè)務信道上以一定時間間隔向基站周期上報所在小區(qū)的下行信號強度、質量等物理信息，基站將終端上報的下行物理信息和自身收集的上行物理信息上傳給基站控制器，并由其收集與統(tǒng)計。MR數(shù)據(jù)不僅是評估無線環(huán)境質量的主要依據(jù)，而且也是開展網(wǎng)絡優(yōu)化工作的有力手段。

MR數(shù)據(jù)根據(jù)自身的地理位置信息，可以歸屬不同的柵格（一般可達50 m精度），進一步整理以地理化的形式呈現(xiàn)，具體如圖1所示。

通過柵格級MR數(shù)據(jù)的地理化呈現(xiàn)，可以更直觀地分析各項指標的分布情況。

3 基于MR數(shù)據(jù)的站間距分析

3.1 站間距分析方法

本方法是基于MR數(shù)據(jù)的分析方法，選定MR數(shù)據(jù)中的用戶數(shù)、流量、RSRP（Reference Signal Receiving Power，參考信號接收功率）、SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio，信號與干擾加噪聲比）等指標，通過橫向對比網(wǎng)格間的指標差異，分析出不同網(wǎng)格的合理站間距。具體步驟如下：

步驟1：網(wǎng)格劃分

通過行政區(qū)域、道路、河流等界限將目標區(qū)域劃分成若干網(wǎng)格，使同一網(wǎng)格內(nèi)具有相同的環(huán)境因素、用戶類型、用戶特征等特點（通常網(wǎng)優(yōu)團隊對本地市網(wǎng)絡有成型的網(wǎng)格劃分，可以直接借鑒或做二次網(wǎng)格劃分）。

步驟2：站間距計算

統(tǒng)計每網(wǎng)格的面積數(shù)據(jù)S和區(qū)域內(nèi)的基站數(shù)M，無線基站主流采用蜂窩式的網(wǎng)絡布局，LTE系統(tǒng)基站也多采用三扇區(qū)的定向站，具體如圖2所示。

由圖2可知，站間距D=1.5R，單站覆蓋面積S=1.949R2。同理，目標區(qū)域的平均站間距可以由區(qū)域面積S和基站數(shù)M計算得到：

D=sqrt（S/M）/1.949×1.5 （1）

目標區(qū)域平均站間距指標實際代表了區(qū)域內(nèi)的基站密度。

步驟3：網(wǎng)格歸類

對MR數(shù)據(jù)做網(wǎng)格劃分，統(tǒng)計每網(wǎng)格的用戶數(shù)N、流量F等MR數(shù)據(jù)，根據(jù)每網(wǎng)格的面積數(shù)據(jù)S，由S/N、S/F得到每網(wǎng)格的用戶密度n及流量密度f。根據(jù)用戶密度n及流量密度f數(shù)量級大小，對網(wǎng)格進行逐一歸類，使其分別歸屬于密集市區(qū)、一般市區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村等若干類別。

步驟4：同類網(wǎng)格對比

選定MR數(shù)據(jù)中的RSRP及SINR指標，對相同類別的網(wǎng)格做橫向對比，得到每類網(wǎng)格中指標最佳的網(wǎng)格，則此網(wǎng)格的站間距（即基站密度）指標較為合理。

步驟5：迭代優(yōu)化

根據(jù)步驟4得到的每類較合理站間距網(wǎng)格，對其他網(wǎng)格進行網(wǎng)絡優(yōu)化調(diào)整，調(diào)整完成后重新返回步驟1，再次迭代分析、優(yōu)化和調(diào)整，最終使整體均達到合理站間距水平。

站間距分析流程圖如圖3所示：

3.2 站間距分析實例

（1）網(wǎng)格劃分及分類

本文選取北方某省會城市為例，LTE網(wǎng)絡目前已經(jīng)覆蓋主城區(qū)。主城區(qū)的LTE網(wǎng)絡具體細化分為12個網(wǎng)格，共計入網(wǎng)1 040個LTE基站。網(wǎng)格劃分東西以汾河為界，東側有8個網(wǎng)格，西側有4個網(wǎng)格；從南向北，網(wǎng)格多以主干道路為界。這12個網(wǎng)格包含主城區(qū)的密集市區(qū)、商務區(qū)、一般城區(qū)、城中村及其周邊的城鄉(xiāng)結合部等典型場景，具體分布如圖4所示。

根據(jù)實際的場景類型、MR用戶分布、流量分布等多個維度，劃分網(wǎng)格場景如表1所示。

從表1可以看出，網(wǎng)格中用戶密度分布為4檔：5 000以上、3 000～5 000、1 000～3 000、1 000以下。12個網(wǎng)格按場景劃分為：網(wǎng)格2、網(wǎng)格3和網(wǎng)格6為密集市區(qū)，這3個網(wǎng)格分布在中心城區(qū)，區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟非常發(fā)達、城市發(fā)展非常成熟、人口非常聚集、樓宇密度和車流量較大，屬于典型的密集市區(qū)場景；網(wǎng)格4、網(wǎng)格5、網(wǎng)格10和網(wǎng)格11為一般市區(qū)，這4個網(wǎng)格分布在密集市區(qū)周圍，區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟較發(fā)達、城市發(fā)展成熟、人口聚集、樓宇密度適中，屬于典型的一般市區(qū)場景；網(wǎng)格1、網(wǎng)格7和網(wǎng)格9為郊區(qū)，這3個網(wǎng)格分布在市區(qū)周邊，區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟欠發(fā)達、部分區(qū)域有待開發(fā)、人口分布不均勻、樓宇密度較低，屬于典型的郊區(qū)場景；網(wǎng)格8和網(wǎng)格12為城鄉(xiāng)結合區(qū)域的農(nóng)村，分布在市區(qū)最南邊，區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟不發(fā)達、大部分區(qū)域有待開發(fā)、人口分布較少、樓宇密度很低，屬于典型的城鄉(xiāng)結合區(qū)、農(nóng)村場景。

（2）站間距計算

通過12個網(wǎng)格的區(qū)域面積與各網(wǎng)格內(nèi)的基站數(shù)，可計算得到站間距指標如表2所示。

（3）網(wǎng)格間對比

網(wǎng)格通過對海量柵格級MR數(shù)據(jù)的分析整理，可得到RSRP、SINR的網(wǎng)格化指標分別如表3和表4所示。

分別對密集市區(qū)、一般市區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村場景進行對比分析。其中，密集市區(qū)場景RSRP與SINR的指標CDF（Cumulative Distribution Function，累積分布函數(shù)）圖如圖5所示。

從圖5可知，網(wǎng)格2的信號質量較好。網(wǎng)格3的RSRP指標最好，但是SINR指標相對偏低，過近的站間距是導致干擾加大、SINR降低的原因之一；網(wǎng)格6的RSRP與SINR指標均為三者最差，這表明其區(qū)域內(nèi)仍有弱覆蓋區(qū)域，可以考慮增加站址來提升網(wǎng)絡覆蓋質量。

通過相同方法對比得出：

◆一般市區(qū)場景：網(wǎng)格10的信號質量較好。4個網(wǎng)格的RSRP指標基本一致；過近的站間距是導致網(wǎng)格4和網(wǎng)格5的SINR指標降低的原因之一；網(wǎng)格11的RSRP與SINR指標均為四者最差，這表明其區(qū)域內(nèi)仍有弱覆蓋區(qū)域，可以考慮增加站址來提升網(wǎng)絡覆蓋質量。

◆郊區(qū)場景：網(wǎng)格7的信號質量較好。3個網(wǎng)格的SINR指標基本一致，郊區(qū)場景站間距較大，基站間的干擾較小；網(wǎng)格7的站間距最小、站址密度最大，因此覆蓋場強RSRP指標最好；網(wǎng)格1與網(wǎng)格9區(qū)域內(nèi)都存在一定的弱覆蓋區(qū)域，可以考慮增加站址來提升網(wǎng)絡覆蓋質量。

◆農(nóng)村場景：網(wǎng)格8、網(wǎng)格12的RSRP與SINR指標均較差，原因是區(qū)域內(nèi)站址不足，站間距較大，存在一定的弱覆蓋區(qū)域，可以考慮增加站址來提升網(wǎng)絡覆蓋質量。

綜上所述，對密集市區(qū)、一般市區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村這4種典型場景給出站間距覆蓋效果預測如表5所示（覆蓋效果分為五檔：差、較差、一般、較好、好）：

站間距建議如下：

◆對于密集市區(qū)、密集住宅小區(qū)、城中村等場景，站間距在500 m左右，基本滿足室外道路、室內(nèi)（穿損較小、結構不復雜的樓宇）的覆蓋需求。

◆對于一般市區(qū)等場景，站間距在600 m以下，基本滿足室外道路的覆蓋需求。

◆對于郊區(qū)、市區(qū)周邊待開發(fā)區(qū)域，由于場景空曠、樓宇較少，站間距可以擴大到800 m左右。

◆對于農(nóng)村、城鄉(xiāng)結合區(qū)等典型場景，站間距在1.2 km仍有加站空間，預計站間距在1 km左右。

◆對于場景空曠、無復雜且密集的高層樓宇遮擋的區(qū)域，需要嚴格控制站間距，過近的站間距會導致基站間的干擾。

◆對于密集市區(qū)等場景，當平均站間距在400 m以下仍不能解決局部區(qū)域弱覆蓋，尤其是密集高層樓宇室內(nèi)覆蓋問題等網(wǎng)絡問題時，不應再考慮新增宏站，而是需要引入微站等宏微協(xié)同方案來解決問題。

4 結束語

本文通過對網(wǎng)格間MR數(shù)據(jù)的橫向對比分析，在宏觀角度上給出了不同場景相對合理的站間距建議。在實際網(wǎng)絡建設中，仍需要結合無線環(huán)境，通過優(yōu)化手段和靈活多變的建設方案來解決網(wǎng)絡中存在的問題，而MR數(shù)據(jù)的分析在挖掘網(wǎng)絡問題、精準定位網(wǎng)絡問題、預測業(yè)務熱點等課題上可以進一步進行研究。

參考文獻：

[1] 何珂，全濤，趙晉，等. 基于MR數(shù)據(jù)的LTE網(wǎng)絡射頻精細優(yōu)化的方法研究[J]. 移動通信， 2013，37（12）： 15-19.

[2] 胡亞希，梁雙春，方媛. 基于LTE測量報告數(shù)據(jù)的小區(qū)覆蓋分析[J]. 電信工程技術與標準化， 2013（1）： 33-37.

[3] 朱興東. 淺析MR在TD-LTE規(guī)劃及優(yōu)化中的應用[J]. 通訊世界， 2015（1）： 27-29.

[4] 許國平. WCDMA數(shù)據(jù)業(yè)務速率優(yōu)化技術研究[R]. 北京： 中訊郵電咨詢設計院有限公司， 2011： 10-20.

[5] 徐彤，孫秀英. WCDMA無線網(wǎng)絡規(guī)劃與優(yōu)化[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社， 2014.

[6] 李維. 基于LTE MR大數(shù)據(jù)挖掘的網(wǎng)絡覆蓋評估分析[J]. 中國新通信， 2015（24）： 110.

[7] 岳磊，王瑋，夏龍根，等. 基于MR測量的越區(qū)覆蓋評估算法[J]. 通信技術， 2013（7）： 88-90.

[8] 王有為，徐志宇，夏國忠. WCDMA特殊場景覆蓋規(guī)劃與優(yōu)化[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2011.

[9] Harri Holma， Antti Toskala. UMTS中的WCDMA—HSPA演進及LTE[M]. 楊大成，等譯. 5版. 北京： 機械工業(yè)出版社， 2012.

[10] 王宜科，梁松柏，魏寧，等. 基于MR的移動無線網(wǎng)絡規(guī)劃的可靠性分析[J]. 郵電設計技術， 2014（7）： 53-57.