宏微站3D立體組網設計研究

齊詠嘉

（中國聯合網絡通信有限公司上海市分公司，上海 200080）

0 引 言

4G大規模發展，僅使用宏基站組網無法解決4G網絡室外連續覆蓋、室內深度覆蓋不足、業務分布不均以及建設維護成本居高不下等問題。因此，無線網絡覆蓋建設需探索宏微站3D立體組網模式，創建不同網絡制式下宏基站和微基站聯合的分層立體組網模式，以期為城市場景中4G網絡的深度覆蓋和優化提供有效參考[1]。

1 3D組網立體評估

1.1 基于MDT的數據源水平精準定位

MDT利用用戶手機自動上報位置等相關測量信息，精度可以達到20～50 m。如果終端支持GPS/A-GPS打開開關，則可同時上報GPS信息和信號測量結果。

1.2 基于MR數據分析的特征庫立體定位

基于MR數據分析的特征庫立體定位，主要涉及以下內容：（1）利用用戶上報的MDT大數據，結合高精度立體電子地圖，實現3D立體定位的分析；（2）依據MDT海量數據定位并確定樓宇所在MR柵格，統計提取MR特征庫，實現樓宇以及周邊的MR特征庫；（3）CHR提取會話信息，對每次業務會話建立特征值，建立用戶位置特征值；（4）依據會話特征值與周邊MR特征庫計算距離，判定會話用戶MR柵格的實際層高。

1.3 小站分層立體規劃

以實際道路和街區為單位，根據實際建筑物布局，考慮提升覆蓋、控制干擾、站址智能選擇以及無線參數優化，進行小站分層立體規劃[2]。第一，掃描街區，即街區邊界的自動搜索功能，分析建筑物的布局和遮擋關系，進行備選站址的篩選。第二，分層規劃。低層弱覆蓋采用“九宮格”搜索算法，依據連續弱覆蓋區域形狀和建筑物遮擋情況合理選擇建設位置。高層弱覆蓋掃描備選站址周邊樓宇匹配“高層對打”或“以低打高”等覆蓋方案，大型建筑物和弱覆蓋直接推薦室分。第三，干擾鎖定。根據實際的樓宇建筑布局選擇最優參數設置，防止信號外泄。

2 3D組網協同設計

2.1 站高方位角設計

燈桿站覆蓋盡量控制在小區內，如果對端為道路，需要和覆蓋目標樓宇保持一定夾角。如果有樓宇遮擋，可采用正打方式提高覆蓋效率。

2.1.1 站高設計

對于地面桿體和掛墻微站，站高要低于周邊建筑高度，利用周邊的物體天然縮小微站覆蓋范圍，推薦站高低于20 m；站高要高于地面主要遮擋物，推薦站高大于6 m；對于特定場景下需要規劃的樓頂微站，站高與樓層高度強相關，但不能明顯高于樓頂，樓體盡量選擇與周邊樓宇高度相仿；站址盡量選擇背靠女兒墻或北向有電梯井遮擋，防止背向泄露。

2.1.2 方位角設計

與覆蓋目標樓宇保持一定夾角，盡量避免沿道路覆蓋造成和周邊宏站的干擾。根據覆蓋區域的長度，夾角推薦30°～60°。此外，需與周邊宏站方位角盡量錯開，以避免對打。如果覆蓋方向天然封閉，可采用正打方式提升覆蓋效率。

2.2 小區合并

2.2.1 宏微小區合并

通過微站的覆蓋能力和現場實際測試調整的優化結果（考慮覆蓋及干擾），與宏站存在共覆蓋區域時可考慮宏微小區合并（SFN）；根據容量和覆蓋的要求以及實際的干擾情況，可進行小區間拆分及合并。

宏微小區合并后總吞吐量降低，切換減少，小站參數規劃方便，小站干擾明顯降低。宏微SFN不建議像宏站SFN一樣部署，需要結合場景進行部署。

宏微SFN的適用場景總結如下：

需求場景1：微站覆蓋場景為VIP區域，單用戶體驗要求高，需要重點照顧，可以使用宏微SFN解決微站的干擾問題。

需求場景2：移動性需求較高的場景，這種場景微站主要是做覆蓋補充，可使用宏微SFN解決頻繁切換問題。

需求場景3：補熱場景，1+1的宏微SFN。微站部署位置宏站RSRP＞-80 dBm（微站部署位置中不建議位置），或者微站吸收負荷大于宏站和微站負荷之和的50%以上，可考慮1+1的宏微SFN。

2.2.2 微微小區合并

微微小區共用桿體，北向覆蓋時推薦進行小區合并；微微小區樓頂對打，根據實測情況可選擇微微小區合并；微微小區對打，配置在一個BBU下，根據干擾情況選擇小區合并。

2.3 策略及特性部署

第一，用戶駐留切換策略。根據頻率特征和覆蓋容量需求，分場景設置對應的策略。

第二，對于干擾優化，通過ICIC技術，減少上行COMP干擾。

第三，新功能特性部署。通過部署站間CA和下行256QAM，以提升速率和容量。

3 3D立體部署性能提升

以優化為核心的精準規劃建設機制以問題為導向，效益驅動，精準定位，解決網絡短板。

（1）三層邏輯功能，即廣覆蓋、深度覆蓋和容量覆蓋，并采用宏、桿、微、室4層建設方式部署站點。

（2）疏理整治物理結構不合理的站點。對結構層過高的站點降高，降高困難時換特制較大的下傾天線；結構層過密的站點需減密，重新規劃成延伸層站并變更方位角覆蓋小區；天饋平臺不佳、美化天線性能不足的單點整改。

（3）控制越區覆蓋和重疊覆蓋，確保小區主控覆蓋范圍。通過精細化道路RF優化，確保每段路的主控小區覆蓋處于最合理范圍內；合理控制方位角，避免站內夾角過小、站內和站間的扇區過多重疊覆蓋；嚴格控制下傾角，避免小區越區覆蓋。

（4）細致參數優化以夯實基礎。在網初期對站點擾碼、功率、切換門限以及重選參數進行細致規劃，避免PCI沖突等問題，并定期核查調整，及時優化控制，使基站發揮最大效能。

（5）使用各種新技術新功能，降低干擾提升性能。增強小區間干擾協調，降低小區間干擾；上行CoMP減小基站內小區間干擾，降低上行干擾。

結合網絡分層，針對覆蓋不足、容量壓力以及特殊用戶感知等分場景優化，方便后續快速迭代，切實提升用戶立體感知，提升宏微立體異構網絡品質。

4 3D組網設計

綜合考慮宏微協調模式下覆蓋、容量以及移動性需求，制定合理的同頻、異頻組網及載波聚合配置策略，實現網絡性能和用戶感知的雙提升。

4.1 3D組網頻率設計

頻率策略的選用需要考慮網絡整體負荷對頻率資源的需求。網絡發展到一定階段，整體網絡話務較高，整網需更多的頻率資源吸收話務，而小站頻率資源緊張，需要考慮和大網共用頻率。相反，在頻率資源比較寬松、宏站覆蓋較好時，單純考慮吸收熱點話務，可以選用異頻頻點，但需考慮異頻頻點的可用帶寬，一般不建議單獨使用10 MHz以下的異頻頻點，如果沒有選擇可使用同頻。補盲時（RSRP＜-105 dBm）建議優先考慮同頻組網，通過上述方式進行宏微規劃及優化控制同頻干擾。頻率規劃原則如表1所示。

表1 頻率規劃原則

4.2 站間CA功能研究

4.2.1 站間CA基本原理

站點CA基本原理，如圖1所示。

圖1 CA基本原理圖

不同站點通過eX2接口交換異頻載波的信令和用戶數據，使同一個用戶在不同站點上同時擁有兩個載波資源，大幅提升了單用戶速率。

站間CA在分層組網部署中具有優勢，如提升整體CA占比（站間的載波資源也可利用），增強用戶感知；在同一PCC覆蓋范圍內，SCC間的切換不會造成感知影響，特別是異頻載波間的切換，如圖2所示。

圖2 異頻載波間切換圖

4.2.2 站間CA應用建議

站間CA應用于異頻站點重疊區域，可有效提升復雜場景下的用戶感知。對于宏微非共站部署，宏站載波覆蓋半徑大，微站異頻載波在宏站覆蓋范圍內尤為適用，可有效減少異頻切換帶來的掉坑影響，提升用戶感知。

（1）天線近處用戶占用微站為主載波CA，在UE集中區域得到速率保證；

（2）非CA區域用戶較少或無UE長期駐留，故速率無需太多保證，分配更多資源給重點區域[3]。

5 評估方案

評估整體方案流程，如圖3所示。

6 評估標準

6.1 評估內容

評估內容包括覆蓋和話務（用戶數、流量、PRB利用率）。其中，覆蓋評估包括MR和路測兩部分，MR評估區域良好柵格占比和MR覆蓋小區比例，而路測用于評估開通前后區域內覆蓋、質量及速率的情況；話務評估是指評估小基站開通后吸收用戶數、流量及資源使用情況。

圖3 評估整體流程

6.2 評估標準

6.2.1 覆蓋評估（可根據本地網適當調整）

（1）MR評估-良好柵格占比，要求評估區域內所有50 m×50 m覆蓋柵格平均電平值（RSRP≥-105 dBm）比例大于90%；對于MR覆蓋率占比，要求評估區域內覆蓋小區（宏站+小站）RSRP≥-105 dBm的采樣點比例L1800制式大于80%，L2100制式大于70%。

（2）對于路測評估覆蓋，RSRP≥-100 dBm的采樣點比例大于等于98%為優，94%～98%為良，90%～94%為中，小于等于90%為差；對于質量，SINR采樣點不小于0的采樣點比例大于等于99.5%為優，99%～99.5%為良，98%～99%為中，小于等于98%為差；對于FTP下載速率，不小于50 Mb/s為優，40～50 Mb/s為良，35～40 Mb/s為中，小于等于35 Mb/s為差。

6.2.2 話務評估（可根據場景特點適當調整）

小站單小區話務吸收標準如下：評估小基站開通后日均吸收流量及用戶數、PRB利用率使用情況，緩解與宏站小區間負載不平衡的狀態，提高系統資源利用率，提升用戶感知。已開通小基站指標評估參考標準如表2所示（覆蓋場景目標用戶不同評估結果有浮動）[4]。

表2 評估參考標準

評估區域整體話務增益標準，如表3所示。

表3 評估區域整體話務增益標準

7 經濟效益

7.1 利用MDT+MR室內外評估算法帶來的節資效益（測試）

利用MDT+MR數據源，通過室內外區分算法，可區分室內深度覆蓋和道路弱覆蓋。3D立體評估可具體樓宇甚至樓層的覆蓋，相比傳統道路DT測試和掃樓測試評估方法節約了雇傭測試人員成本。

7.2 立體規劃帶來的節資效益（設計費用）

采用云平臺3D立體規劃，利用手術刀式樓層切片評估、360°立體沙盤分析覆蓋空洞以及自動化輸出小站規劃方案，通過人為校正篩選直接指導設計，可提升現場勘查設計效率，節約勘查設計人員雇傭成本，預計可節約一半的人力投入。

8 結 論

3D立體網絡是未來網絡的發展趨勢，可以利用MDT+MR數據源水平精準定位和特征庫立體定位實現站點規劃的分層立體，結合不同站點之間的策略和特性部署，實現宏站和微站間的3D立體組網，從而增加網絡投資效能，提升現場勘查設計效率，節約運維成本。