基于MR測量的越區覆蓋評估算法

岳 磊，王 瑋，夏龍根，楊玉東

(①中國移動通信集團廣西有限公司南寧分公司，廣西 南寧 530022；②中國移動通信集團廣東有限公司，廣東 廣州 530000；③中國移動通信集團廣東有限公司佛山分公司，廣東 佛山 528000；④中國移動通信集團重慶有限公司，重慶 401121)

0 引言

隨著移動通信網絡業務量的急劇增長以及擴容新建工程的持續開展，核心城區的站點分布越來越密集，無線環境日益復雜，同時由于難以獲取理想的站址資源，不可避免地存在一些高站，導致小區覆蓋愈加難以控制，覆蓋問題[1]特別是越區覆蓋問題已成為影響網絡質量的關鍵因素。

覆蓋是整個網絡優化工作的基礎，解決好網絡覆蓋問題是獲得良好網絡質量的前提，覆蓋出現問題會直接導致容量和質量問題，特別是出現越區覆蓋問題時，會導致網絡干擾增加、切換關系的混亂，同時導致過度話務吸收引起容量問題，這都會導致網絡質量下降。因此覆蓋的評估與優化調整是網絡質量優化的基礎，而定位和解決越區覆蓋問題則是解決覆蓋問題的關鍵。

目前常用的越區覆蓋評估方法均存在一定的局限性和問題，無法準確有效評估小區的覆蓋性能，為了能夠定性地評估小區是否存在越區覆蓋問題以及定量的評估小區越區覆蓋問題的嚴重程度，本文提出了基于地理關系和MR測量[2-3]的越區覆蓋評估算法，著眼于小區越區覆蓋對周邊小區造成的影響的嚴重程度，利用相對地理關系和小區之間的相關性構造了過覆蓋系數，并用其對越區覆蓋問題進行評估和分析。

1 現有越區覆蓋評估方法

目前定位小區是否存在越區覆蓋問題常用的手段主要有基于TA的越區覆蓋評估[4]以及道路測試兩種辦法，但這都具有一定的局限性和缺陷。

1）基于TA的越區覆蓋評估方法

利用MR測量報告評估小區越區覆蓋性能，由通話過程中上報的測量報告中的TA字段的大小分布情況，如測量報告中出現的最大 TA值以及較大TA值的采樣點占比來判斷小區是否存在越區覆蓋。

基于TA的越區覆蓋評估算法評估粒度太大，TA的精度約為554 m，用來評估目前越來越密集的站點分布情況下的覆蓋情況顯得過于粗獷了，甚至許多密集城區的平局站間距已經小于500 m。同時，這種評估方式受網絡參數特別是小區分層結構參數影響較大，有可能小區實際覆蓋較遠,而通過參數控制使小區的服務范圍限制在了距離小區較近的一片區域,在這種情況下無法用基于TA的方法去發現越區覆蓋問題。

2）基于道路測試的方法

通過道路測試，確認小區的覆蓋范圍，判斷小區是否存在越區覆蓋問題[5]。

這種方法費時費力，一般只能在小區周邊道路進行測試，很難全面、準確地對網絡中所有小區覆蓋情況進行評估，同時每個小區所處的無線環境不盡一致，很難對不同小區的覆蓋情況進行比較。

2 算法描述

本算法對越區覆蓋性能的評估主要基于被評估小區是否對其理想覆蓋區域范圍外的小區造成了影響，以及影響的嚴重程度。同時被影響小區距離服務小區越遠，則越區覆蓋影響程度越嚴重。

假設被評估小區為S，影響了n個理想覆蓋距離以外的小區（N1～Nn） ，構建過覆蓋系數如下:其中，dNi-S為第 i個影響小區Ni與被評估小區 S的距離系數，CRS→Ni為被評估小區 S與Ni的相關性，即影響程度。過覆蓋系數為被評估小區對所有理想覆蓋距離以外的小區影響程度被距離系數加權后的累加值，反映了小區的越區覆蓋影響程度。其詳細計算過程如下:

（1）小區理想覆蓋距離確認

以被評估小區覆蓋方位角 120°范圍內最近的3個同頻段非共站小區的平均距離的1.5倍作為服務小區的理想覆蓋距離 Ldesire，剔除室內分布小區。

（2）小區相關性計算

小區間相關性是基于BAR測量中周邊小區 N對被評估小區S的測量結果，定義如下:

TIMESRELSS(S-N)≥-12dB為N小區測量S小區期間，收到的包含S小區測量結果、且S小區信號強度-N小區信號強度≥-12 dB的測量報告數量。

REPARFCNDUR(S)為N小區測量S小區期間收到的測量報告總數。

CRS→N該式表示被評估小區S在周邊小區N測量報告中出現且信號強度差>-12 dB的采樣點占比，反映服務小區S對周邊小區N的影響程度，取-12 dB是為了滿足同頻載干比的要求，即認為若被評估小區信號強度與周邊小區N的強度差在12 dB以內時會對鄰區造成影響。

（3）剔除合理覆蓋小區

小區相關性反映了被評估小區S和周邊小區的信號重疊覆蓋情況，為了保證移動性能，滿足切換需求，服務小區和周邊小區之間必須保證有部分疊覆蓋，這部分重疊覆蓋是合理的重疊覆蓋，我們認為位于被評估小區主瓣方向 120°范圍內，且與被評估小區距離在理想覆蓋距離 Ldesire以內的小區與被評估小區的重疊覆蓋是合理的重疊覆蓋，因此需要在計算中剔除這部分小區數據。

（4）計算距離系數

距離被評估小區S越遠的小區與S的相關性越強，說明被評估小區的越區覆蓋情況越嚴重。但如果直接用周邊小區N和S的距離作為加權值，則無法反映不同站點密度情況下對越區覆蓋標準的判斷標準差異，因此構造了距離系數，作為對小區相關性進行加權的加權值:

其中 LN-S為被評估小區 S和周邊小區 N的距離，Ldesire為被評估小區理想覆蓋距離。

在同樣的站間距 LN-S情況下，當站點密度較大，S理想覆蓋距離 Ldesire就會較小時，距離系數 LN-S就會得到較大的值，反之站點密度較小時，距離系數 LN-S就會得到較小值，因此距離系數 LN-S能用于對不同站點密度條件下的越區覆蓋情況進行評估。

經過以上步驟，我們就能得到小區過覆蓋系數OverCoverS。

該算法主要使用的數據來源于基站地理信息以及BAR測量，BAR測量是通信設備廠家提供的用來分類搜集小區手機測量報告數據的功能，基于海量實際通話手機產生的測量報告，采樣樣本數量巨大。使用基站地理信息和BAR測量結果用于小區越區覆蓋性能評估，能充分反映網絡的實際覆蓋情況，同時其結果不受鄰區定義是否準確完善，參數設置是否合理的影響，實施簡單，省時省力，只涉及網絡側的數據定義、數據收集和數據處理，評估時間及花費與評估范圍關系較小。

3 算法應用與效果驗證

3.1 實驗區域挑選

對某市的某片中心區域開展了本越區覆蓋評估算法的應用實驗，以驗證該評估算法的有效性以及對網絡質量提升的效果，選擇的是整體質量較差的一片區域，如圖1所示，共涉及85個小區。

圖1 實驗區域范圍

3.2 實驗區域越區覆蓋性能分析

對實驗區域的過覆蓋系數進行計算，發現該區域整體越區覆蓋問題較為嚴重，部分小區存在明顯的越區覆蓋問題，其中存在明顯越區覆蓋問題的8個小區如表1所示。

表1 實驗區域越區覆蓋小區

以上小區均對它們理想覆蓋范圍外的小區造成了較大的影響，同時它們自身的性能指標也普遍較差，容量、質量均存在嚴重問題。我們認為這些小區是影響實驗區域整體網絡性能的關鍵小區，需要對它們進行覆蓋控制，降低它們對周邊小區的干擾。

3.3 越區覆蓋控制與效果分析

越區覆蓋控制采用最基本的手段進行，以天線下傾角調整為主，部分無法實施調整的站點進行了功率調整，經過調整后的過覆蓋系數變化情況如表2所示。

覆蓋控制調整后，調整小區的過覆蓋系數均明顯降低，說明越區覆蓋情況得到有效控制，覆蓋性能得到明顯改善。對比調整前后整個區域的過覆蓋系數渲染情況，觀察整個實驗區域的越區覆蓋變化情況如圖2所示。

表2 覆蓋調整小區過覆蓋系數變化情況

圖2 調整前后試驗區域越區覆蓋渲染對比

經過調整后整個區域的越區覆蓋情況得到了明顯的改善，實驗區域已基本不存在越區覆蓋問題。

覆蓋是網絡質量的基礎和根本，覆蓋性能的提升能夠帶動整個網絡性能指標的提升，觀察試驗區域話音質量調整前后的渲染變化情況如圖3所示，調整前后的話音質量走勢如圖4所示。

圖3 調整前后試驗區域話音質量渲染對比

圖4 調整前后話音質量走勢

可見隨著越區覆蓋問題的解決，覆蓋性能的提升使整個實驗區域的話音質量也得到了明顯的改善，語音質量從調整前的98.5%，提升到調整后的98.9%，提升了0.4個百分點。

此外實驗區域的各項關鍵網絡性能指標也得到了明顯的提升。

4 結語

本文提出的基于地理關系和MR測量的越區覆蓋評估算法，能夠基于基站地理信息和MR測量結果，根據小區越區覆蓋對周邊小區的影響情況，準確有效地評估小區的越區覆蓋問題，利用該算法對某市實驗區域進行分析，定位了實驗區域中的越區覆蓋小區，通過對越區覆蓋小區實施覆蓋控制，顯著提升了網絡性能，說明該算法能夠較準確的定位網絡中影響網絡性能的越區覆蓋小區。該評估算法能夠適應各種不同基站密度環境使用，算法克服了已有越區覆蓋算法粒度過大、難以全網快速有效實施的局限性，實施簡單，只涉及網絡側的數據定義、數據收集和數據處理。

本評估算法在某市的實驗區域開展的應用情況表明，該算法行之有效，能夠使網絡優化人員準確有效在全網中快速發現存在越區覆蓋問題的問題小區，并能夠按問題的嚴重程度針對性的對這些小區進行處理，從而改善網絡覆蓋性能，提升網絡質量。

[1]王曉麗,劉勍,弓社強.移動通信信號覆蓋問題的數學分析[J].通信技術, 2008,41(10):290-292.

[2]梁艷,王哲輝. MR在GSM無線網絡有優化中的應用[J].電信工程技術與標準化,2012(08):55-58.

[3]王振強,朱義勝.改進的基于RSSI差值的定位算法[J].通信技術, 2011,44(07):78-80.

[4]鄒北驥,肖偉雄.一種基于時間提前量TA的GSM網絡覆蓋優化方法[J].計算機工程與科學, 2011(01):7-11.

[5]鐘如鵬,肖開宏.GSM無線網絡的覆蓋優化[J].信息通信,2008(01):114-117.

[6]陸偉艷,周興才.GSM網絡優化分析[J].信息安全與通信保密,2012(06):59-61,64.