微覆蓋的LTE網絡優化與仿真

吳少宇

（中國電信股份有限公司肇慶分公司，廣東肇慶526000）

微覆蓋的LTE網絡優化與仿真

吳少宇

（中國電信股份有限公司肇慶分公司，廣東肇慶526000）

隨著科技的不斷進步，人們已經步入了LTE時代，LTE建網架構也從宏網覆蓋向宏微協同覆蓋轉變。對于宏微協同的這種異構型網絡，由于宏站與微站之間的發射功率差距比較大，導致負載嚴重不均衡。針對LTE網絡覆蓋性能的影響因素進行研究、分析，詳細闡述了微覆蓋的干擾協調管理技術，結合具體網絡規劃仿真測試，對弱覆蓋區域應用微覆蓋技術進行補充覆蓋，并提出了相關優化建議，以供參考借鑒。

LTE網絡；微覆蓋；系統性能；覆蓋指標

為了滿足LTE網絡發展的需要，實現最好的網絡覆蓋，通過軟件仿真分析微覆蓋技術對覆蓋指標的影響程度，用合理的規劃設計發揮出LTE網絡的最佳性能。

1 微覆蓋的干擾協調管理技術

所謂“微覆蓋”，就是覆蓋范圍比傳統的宏蜂窩覆蓋范圍小，用于宏蜂窩的覆蓋補充，實現無線網絡的覆蓋優化。目前，微覆蓋的主要手段是在原有無線網絡的基礎上用微基站或直放站等網絡覆蓋設備進行補充。網絡的全覆蓋往往不是一兩種覆蓋技術就能完成的，而是根據具體情況選擇適合的覆蓋技術。在網絡規劃中，避免干擾也是需要考慮的關鍵問題之一。由于微覆蓋是基于宏微協同的組網架構，宏微站之間使用同頻組網，這就使得宏站與微站之間存在跨層干擾。

2 微覆蓋應用場景分析和覆蓋規劃

2.1 微覆蓋應用場景分析

微覆蓋技術可以應用于各種需要深度覆蓋的熱點場景，不僅可以補充弱覆蓋區域，還能擴充小區容量。

場景分析1：低層商鋪密集分布在繁華商業區，信號被附近高樓所阻擋，高樓區建筑高低參差不齊，道路上信號遮擋嚴重。

解決方案：基于小靈通、市政燈桿等新形態站址，部署功率比較小的微基站進行立體式深度覆蓋。

場景分析2：交通樞紐地段，比如火車站等，人流量大且話務量大的場所。深度覆蓋不夠，小區容量不足。

解決方案：在距離宏站大于200 m，距離目標覆蓋建筑30～60 m的范圍內，部署室外（2×5）W微基站進行室內深度覆蓋。

在此需要注意的是，在網絡規劃階段，應遵循“宏站為主、微站為輔”的建設原則，微站定位是，局部小范圍的補盲、難以獲取站址區域和室內深度覆蓋等方面的補充手段。

2.2 覆蓋規劃

2．2．1 參數設置

2.2.1.1 傳播模型選擇

文獻建議在密集市區，LTE優選采用SPM模型、擴展的Hata模型和COST231-Walfish-Ikegami模型，一般城區優選擴展的Hata模型和COST231-Walfish-Ikegami模型，郊區則優選擴展的Hata模型和SPM模型。具體選擇哪類模型還取決于路測數據和模型校正。傳播模型校正結果將直接決定LTE的業務信道或控制信道在滿足有效解調下的覆蓋范圍。由于仿真目標是大型火車站，因此，選擇的是SPM模型。因為沒有拿到實際路測數據，所以無法進行模型矯正。

2.2.1.2 鄰區規劃

鄰區規劃是網絡規劃的基本內容，系統切換性能和掉話率直接受到鄰區規劃質量的影響。鄰區配置需遵循以下2個原則：①不僅要考慮空間位置上的相鄰關系，還要考慮位置上不相鄰但無線意義上相鄰的相鄰關系。地理位置上直接相鄰的小區通常作為鄰小區。②鄰區一般要求互為鄰區，即B扇區是A扇區的鄰區，A扇區也是B扇區的鄰區。但是，在某些特別的場合，或許還要配置單向鄰區。

2．2．2 覆蓋指標

無線網絡覆蓋評估指標主要有RSRP和RS-SINR。RSRP指標用于衡量公共信道的覆蓋情況，表示參考信號的接收功率強度，它也作為用戶能否正常接入的判斷依據；空載RS-SINR是系統空載條件下RS信號的SINR，該指標用于衡量公共信道的覆蓋情況，它也作為用戶能否正常接入的判斷依據；滿載RSSINR就是系統滿載條件下RS信號的SINR，該指標考慮的是業務信道的干擾，代表了系統在滿業務接入條件下的干擾情況。全網覆蓋指標覆蓋率應當滿足RSRP≥-105 dBm且RS-SINR≥-3 dB的概率≥95%.此外，下行速率≥4 Mbps，且上行速率≥256 Kbps的概率≥95%.

3 基于ATOLL的仿真分析

通過仿真可以看出有重大的射頻泄漏、不適當的覆蓋范圍和不可避免的干擾，所以，在首次設計和布置安全、有效的無線網絡時，不用進行費時而又昂貴的現場測量，在投資之前，可通過仿真改進和技術升級來降低擴建和維護網絡的成本。本文選擇一個大型火車站作為熱點場景的仿真分析對象，大型火車站是一個人口流動量大且高話務量的熱點區域，這對無線網絡的覆蓋有更高的要求。通過ATOLL進行仿真，分析微覆蓋技術對LTE系統性能的影響，驗證微覆蓋技術的優化效果。

3.1 仿真預測結果對比

此次仿真選擇某地火車站，仿真面積為15.524 km2，預先設定站點為12個，36個小區。本文主要對RSRP和RS-SINR這2個指標進行仿真分析。接下來對比應用微覆蓋優化前后的效果，優化后增加6個小基站。

3．1．1 RSRP仿真

RSRP仿真優化前后對比如圖1所示，實驗得出覆蓋率均達標，這與該火車站的地形有很大關系。該火車站整體比較平緩，綠地和開闊地的比例加起來有36.7%，地方越開闊，信號傳播越有利，因此，降低了信號的傳播損耗。

圖1 RSRP優化前后

3．1．2 RS-SINR仿真

3.1.2.1 空載時RS-SINR指標

表1 空載時RS-SINR指標

空載時，RS-SINR指標如表1所示。從表1中可以看出，優化前，大于-3 dB的為87.9%，沒有達到95%的指標。通過加微基站并調整工參，優化后的大于-3 dB的比例上升到了90.6%.這說明，微覆蓋技術能改善業務信道的干擾情況。

3.1.2.2 滿載時RS-SINR

滿載時，RS-SINR指標如表2所示。從表2中可以看出，優化前大于-3 dB的為87.9%，沒有達到95%的指標。通過加微基站并調整工參，優化后的大于-3 dB的比例上升到了90.6%.這說明，微覆蓋技術能改善業務信道的干擾情況。

表2 滿載時RS-SINR指標

3．1．3 小區下行平均速率

經過100次對上下行業務信道蒙特卡羅的仿真，小區平均下行速率由優化前的4.49 Mbps提升到了6.2 Mbps，小區平均上行速率由622.15 Kbps提升到1.12 Mbps。經過優化后，小區吞吐量有了明顯改善，而且均已達標。

3.2 與其他論文比較

目前，關于網絡優化的文獻很多，學者們也提出了許多優化算法，然后利用MATLAB進行系統級仿真或鏈路級仿真。但是，大多數算法只考慮負載平衡，忽略干擾避免，或反過來。小區開/關機制可以避免干擾，但增益的效果明顯下降。還有自適應的分布式基站的覆蓋優化（adfco）算法，它可以提高室內覆蓋，但并沒有考慮干擾的問題。文章提出的微覆蓋技術既考慮了干擾避免，也提高了小區容量。

4 結束語

綜上所述，LTE網絡系統覆蓋性能是體現其網絡使用性能的重要部分。仿真結果表明，利用宏微結合的方式形成的覆蓋效果良好，而減小RS的發射功率也可解決導頻污染和越區覆蓋問題。在實際應用中，應控制好功率，從而提高覆蓋規劃的質量，提高整個系統的性能，保證系統的高效運行。

［1］馮仕軍.宏微協同組網在LTE精品網建設中的實踐［J］.通信世界，2015（14）.

［2］符新，周巍.LTE異構網技術分析［J］.中國新通信，2014（11）.

［3］劉金科，黎建波.LTE微基站應用分析［J］.移動通信，2015（07）.

〔編輯：白潔〕

TP393

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.15.122

2095-6835（2017）15-0122-02