基于AOA大數據精細RF優化方法研究

丁 博 馬傳項

中郵建技術有限公司

0 引言

傳統現場天線方位角調整主要是根據現場勘測的無線覆蓋環境和用戶位置分布來進行調整，能否有效提升小區覆蓋率取決于前臺人員的優化經驗，由于勘查的準確性和前臺人員的主觀性，實際調整效果并不太理想。隨著5G 基站的大規模建設部署，現有2G、3G、4G 天面資源更加緊張，為了給5G網絡預留天面資源，對5G 建設中遇到的天面資源進行整合，總結制定基于AOA 大數據策略，實施精細RF 優化。本策略主要在3、4G 頻段天面整合的基礎上，增加一項測量項“A0A_MESUREMENT”，用于評估基站方位角是否合理，指導實際RF 優化工作。

1 研究背景

AOA（Angle of Arrival，到達角度）定位是一種基站定位方法，基于信號的入射角度進行定位。統計小區下用戶集中分布位置與天線主覆蓋偏離角度，指導現場人員開展精準的天線調整，確保用戶使用最優的網絡資源，持續提升客戶感知。

2 數據描述

數據統計方法：通過MR 上報AOA 數據，將天線角等分72 份，即AOA_00 到AOA_71，每個等分代表5 度夾角。以天線法線角度為AOA_00，統計小區下用戶所在角度，如表1所示。

表1 AOA 值方位角偏差映射關系表

終端相對服務小區的參考方位角，標準參考方位角為正北方向，逆時針方向旋轉，如圖1 所示。

圖1 MR AOA 測量用戶分布示意圖

基于海量終端MR.AOA 測量數據，通過對MR 測量數據中的天線到達角AOA 的數據進行賦權值處理，計算得到最佳的調整角度，如圖2 所示。

圖2 智能天線對用戶方跟蹤示意圖

3 方法論

主要實施方法、具體步驟有：實施天面改造、計算平均到達角、單方向角密集用戶方案、篩選重點小區、NR 天線權值優化、精細化微調。

3.1 實施天面改造

（1）新址新建站點“天面最小化”

新址新建站點原則上每個扇區方向僅部署1 面天線，優選4 端口或者4+4 天線；業務熱點可直接部署4488 天線，為后續擴容預留天線端口。

（2）存量站點原則上天面不新增

結合共址新建4G FDD1.8GHz 或新建5G 頻段扇區，必須選擇4488 或4+4 天線開展天面整合。僅4G 擴容時須為5G 天面整合預留相應的天線端口資源。

（3）存量站點天面整合以終為始，系統割接循序漸進

天面替換一步到位，為目標網預留桿位和天線端口，結合網絡的演進分階段進行天線端口接入和天線替換。

（4）各系統天面分配原則

整合后有兩面的天線，一面天線應包括GSM/DCS/FDD900/FDD1800（選用4+4），另一面天線包含TDD FA/D（選用FAD 天線）。

（5）天線位置分配原則

考慮面向未來5G 網絡的競爭力，整合后最優天線位置應預留給5G 扇區。

（6）方位角分布原則

整合后同一扇區有兩面及以上4G 天線的，方位角應根據實際覆蓋需求進行調整，盡量避免同一網絡制式存在異頻共覆蓋。

（7）美化罩改造原則

應根據AAU尺寸更換合適安裝且具備散熱能力的美化罩。

3.2 計算平均到達角

輸入條件：采集數據AOA 全區間用戶數數據，經度、緯度、站高、方向角（包括電子方位角）數據精確的工程參數。

AOA 全區間采樣點數據的算法：

AOA_000～AOA_071 用戶數求和平均到達角=（前向采樣到達角度數值*權重系數1-后向采樣到達角度數值*權重系數2）/AOA 全區間點總采樣點數。

權重系數1/2 為根據主覆蓋方向內的話務分布和覆蓋場景重要程度人工賦予的權重系數。（詳細系數不體現）

修正后方向角=方向角（工參）-平均到達角。

注意：最終結果需要人工審核修正，結果須轉化為0～360°之間的標準方位角坐標系度數。

3.3 單方向角密集用戶方案

通常建議單一方位夾角用戶數大于35%直接將方位角調節至對應角度區間。

第一步：單小區篩選。第二步：計算修正后方位角AOA_n=5*（n+1）。（n 值說明參見表1，取值范圍0～71。）

3.4 篩選重點小區

由于以上兩個調節計算得到的結果每個小區都需要調整數量較大，如果全部優化存在以下幾個問題：站點多，工作量非常大；部分站點已經覆蓋非常好，調節改善效果會非常有限；改變角度過小，效果有限；采樣用戶數據太少，由于各種原因后續變化會比較大。鑒于以上問題，推薦使用以下3個條件篩選：（1）條件1：MR 覆蓋率大于96%不修改；（2）條件2：方向角絕對值小于10 不修改；（3）條件3：AOA 總采樣點小于1000 不修改。

3.5 NR 天線權值優化

通過天線水平波瓣寬度、垂直波瓣寬度、電子方位角、電子傾角、機械方位角、機械傾角等各種參數設置驗證SSB覆蓋信號強度變化情況。

RSRP 評估：隨著水平波瓣寬度變窄，覆蓋采樣點總數逐漸降低，水平覆蓋范圍逐漸變小，主波瓣覆蓋信號強度逐漸增強，旁瓣信號覆蓋強度逐漸變弱，覆蓋差點（RSRP≤-105dBm）比例逐漸增加，覆蓋中點（-105dBm～-90dBm）比例逐漸減少，覆蓋好點（≥-90dBm）比例逐漸增加。

SINR 評估：隨著水平波瓣寬度變窄，覆蓋采樣點總數逐漸降低，水平覆蓋范圍逐漸變小。SINR 差點（≤0dB）比例逐漸增加，SINR中點（0～20dB）比例逐漸減少，SINR好點（≥20dB）比例逐漸增加。

下行MAC 速率評估：隨著水平波瓣寬度變窄，覆蓋采樣點總數逐漸降低，水平覆蓋范圍逐漸變小。平均速率和峰值速率50Mbps/100Mbps/200Mbps 占比明顯增加。

對NR 天線水平波瓣寬度、垂直波瓣寬度、電子方位角、電子下傾角、機械方位角、機械下傾角等各種參數精細化設置驗證總結如下：

（1）水平波寬105°/90°/65°/45°：隨著水平波瓣寬度變窄，覆蓋采樣點總數逐漸降低，水平覆蓋范圍逐漸變小，旁瓣方向RSRP、SINR、下行速率變得越來越差（105°>90°>65°>45°），而主瓣方向RSRP、SINR、下行速率逐漸變好（105°<90°<65°<45°）。說明寬波瓣更適合廣場等半徑小的面狀覆蓋，而窄波瓣更適合半徑大的線狀或區域增強深度覆蓋。

（2）垂直波寬3°/6°/12°/20°：隨著垂直波瓣寬度變寬，站下近點覆蓋RSRP、SINR 逐漸增強（20°>12°>6°>3°），中遠點覆蓋RSRP、SINR 由增強到變弱（12°>20°>6°>3°）。（備注：測試最遠點512 米）。說明適當增大垂直波寬可增強塔下覆蓋、中點覆蓋，如站間距小干擾或中高層小區場景較適用。

（3）電子方位角0°->10°->20°->30°：隨著數字方向角順時針調整，小區覆蓋方向明顯向順時針偏移，順時針方向覆蓋明顯增強，逆時針方向覆蓋明顯變弱。說明可通過數字方位角對廣播覆蓋調優。

（4）電子傾角0°/4°/8°/12°：隨著數字傾角增大，站下近點覆蓋RSRP、SINR 逐漸增強（12°/8°/ 4°/ 0°），中遠點覆蓋RSRP、SINR由增強到變弱（12°>8°>4°>0°）。（備注：測試最遠點512 米）。說明適當增大下傾角可增強塔下覆蓋、中點覆蓋，如站間距小干擾或中高層小區場景較適用。

最后，根據指標與預期效果對比后，對電子方位角和下傾角進行精細化微調。

4 實施效果

4.1 MR 指標對比

對比前后涉及的135 個物理扇區方向和131 個對F1 頻點扇區，天饋整合前后F1 頻點方位角基本無變化，整合前MR覆蓋率96.69%，整合優化后11 月上旬MR 覆蓋率98.14%，較整合前有明顯提升。

按物理扇區方向和F1 頻點小區這兩個維度具體指標對比，如圖3 所示。

圖3 實施前后MR 覆蓋率對比

4.2 TA 對比

對比扇區方向由于前后方位角發生變化并經過頻段結構調整，扇區方向TA 也明顯變化。對比F1 頻點越區覆蓋嚴重小區（覆蓋距離超過2 公里）數目從103 個下降為59 個，如圖4 所示。

圖4 實施前后F1 頻點越區覆蓋嚴重小區數對比

4.3 業務量對比

對比整合前和整合優化后，業務量從6.64TB 上升至9.97TB，上升3.33TB，上升幅度50.2%。135 個扇區方向中有96 個小區的流量上升，占比71.11%。如圖5 所示。

圖5 實施前后業務量對比

4.4 Volte 話務量對比

對比整合前和整合優化后，話務量從1635.7Erl 上升至2737.4Erl，上升1101.7Erl，上升幅度67.35%。135 個扇區方向中有90 個小區的Volte 話務量上升，占比51.85%，如圖6 所示。

圖6 Volte 話務量對比

4.5 用戶數對比

對比整合前和整合優化后，平均用戶數從3542.7 上升至4597，上升1054.2，上升幅度近30%。135 個扇區方向中有87個小區的流量上升，占比64.44%，如圖7 所示。

圖7 平均用戶數對比

5 結束語

實施本策略后，經過4 個月的結構調整和優化，31 個扇區的方位角發生了改變（占比9.77%），各頻段新增87 個扇區，MR 覆蓋率從96.69%上升至98.14%。本方法有效提升了MR覆蓋率，業務量和平均用戶數也顯著升高，實現了精細RF 優化的目標。本方法依賴終端，但不受環境影響，用于評估的各項KPI 結果更接近網絡真實情況。優化和實施基本都可以在后臺完成，降低網絡運維成本。