國內(nèi)L TE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃面臨挑戰(zhàn)傳播模型驗證思路有待完善

江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司 | 方韌，張若文，房樹森，楊軍

國內(nèi)L TE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃面臨挑戰(zhàn)傳播模型驗證思路有待完善

江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司 | 方韌，張若文，房樹森，楊軍

要建設(shè)卓越的LTE網(wǎng)絡(luò)，電信運(yùn)營商需前期進(jìn)行優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，而優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃則呼喚準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)傳播模型。

LTE是移動互聯(lián)網(wǎng)時代的重要新載體，國內(nèi)三大移動運(yùn)營商均在擴(kuò)大規(guī)模進(jìn)行LTE試驗網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)。但如何通過精確的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，達(dá)到LTE網(wǎng)絡(luò)投資效益比的最大化，這是LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中必須認(rèn)真面對和思考的問題。我們通過對LTE網(wǎng)絡(luò)傳播模型的創(chuàng)新研究，幫助某運(yùn)營商在省會城市的LTE試驗網(wǎng)有效準(zhǔn)確地確定了不同地形地貌下的無線傳播模型。

LTE網(wǎng)絡(luò)面臨“規(guī)劃與落地”矛盾

目前國內(nèi)移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中比較突出的矛盾是，規(guī)劃成果的落地性較差，不足以支撐后續(xù)LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，其中一個很重要的原因就是按照傳統(tǒng)方法獲得的傳播模型的準(zhǔn)確度無法衡量，規(guī)劃結(jié)果的準(zhǔn)確度也就無法保證，特別是對于涉足LTE移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不久的運(yùn)營商，這方面的試驗網(wǎng)的經(jīng)驗欠缺，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃準(zhǔn)確度無法保障。

卓越的網(wǎng)絡(luò)需求優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃呼喚準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)傳播模型。從嚴(yán)格意義上講，每個基站周圍的地形地貌都是不同的，也就是說只有對每個基站都進(jìn)行傳播模型的校正，才能完全準(zhǔn)確地保證規(guī)劃結(jié)果的準(zhǔn)確性。但這在現(xiàn)實規(guī)劃中是難以實現(xiàn)的，因此為了盡可能準(zhǔn)確地反映規(guī)劃區(qū)域的傳播特性，需要對傳播模型進(jìn)行校正，但校正后的傳播模型的準(zhǔn)確度需要通過實際測試進(jìn)行驗證，只有當(dāng)誤差在允許的范圍內(nèi)，該模型才能用于LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中。對于誤差較大的模型，需要重新劃分區(qū)域后重新進(jìn)行校正。

正是基于以上考慮（所用模型均以FDD LTE，2115MHz為基礎(chǔ)），我們提出了一套完整的傳播模型驗證思路并給出了某地實例，全面闡述了驗證的流程和結(jié)果。首先通過CW測試（Continuous Wave連續(xù)波測試）對SPM模型進(jìn)行校正，得出SPM模型的校正結(jié)果后，再在同樣的區(qū)域內(nèi)選取若干點進(jìn)行CW測試，利用Forsk公司的Atoll軟件分別從點和面、定性和定量等多個維度進(jìn)行對比，系統(tǒng)地提出了LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中傳播模型驗證的思路，為后續(xù)大規(guī)模的LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)提供了一種新的出發(fā)點和維度。

完善傳播模型驗證思路和流程

通過CW測試和模型校正工作后，得到初步的傳播模型校正結(jié)果后，通過Atoll軟件進(jìn)行仿真，分別從面和點兩個角度進(jìn)行，面即是通過統(tǒng)計基站周圍測試區(qū)域內(nèi)高于某設(shè)定的RSRP值（Reference Signal Received Power參考信號接收電平）的覆蓋率，點即是將CW測試點中的每個測試點模擬成每個用戶，通過校正后的模型計算得出該用戶的RSRP。傳播模型的驗證的主要思想是，通過點和面兩個維度分別和CW測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，點和面都是從定性的角度分析，然后再比較所有測試點的RSRP均值（定量角度），全面分析傳播模型的可適用性。

圖1 整體對比趨勢

圖2 RSRP均值（dBm）對比

傳播模型驗證的流程分如下四部分。

1. 在和CW測試點相同的掛高、天線類型條件下，通過Atoll軟件仿真測試點周圍的RSRP覆蓋情況；

2. 把路測數(shù)據(jù)的每個經(jīng)緯度點模擬成每個不同的用戶，將此數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Atoll軟件中；

3. 以導(dǎo)入的經(jīng)緯度點為目標(biāo)，在仿真結(jié)果下計算每個經(jīng)緯度點上的接收電平值；

4. 將計算完成后的結(jié)果導(dǎo)出，與CW測試數(shù)據(jù)進(jìn)行從面到點、從定性到定量的對比。

傳播模型驗證結(jié)果效果顯著

選取某區(qū)域內(nèi)的測試點1進(jìn)行CW測試，采用2115MHz，4.5dBi全向天線進(jìn)行測試。在同一測試點，采用相同的天線類型、掛高，以前面校正后的SPM模型為基礎(chǔ)，利用Atoll軟件對下行RSRP進(jìn)行仿真。

從CW實測電平與規(guī)劃預(yù)測電平覆蓋圖來看，SPM模型在大部分與實測電平較接近，但在某些區(qū)域與實測電平還是存在一定的差距，這些差距比較大的區(qū)域主要是在測試區(qū)域中心，在測試區(qū)域的邊緣則吻合度較高。

以上只是從面的角度進(jìn)行了對比，下面將從點的角度進(jìn)行對比，將CW測試點模擬成用戶，再通過前面校正后的SPM模型計算出在每個點上的RSRP，整體對比情況如圖1所示。

圖1中的橫坐標(biāo)是測試點，縱坐標(biāo)為RSRP值，從趨勢圖可以看出，實測和仿真數(shù)據(jù)趨勢基本一致，在某些點上吻合度較高。以上都是從定性的角度進(jìn)行對比。

從圖2可以看出，RSRP仿真均值為-92.21dB，實測均值為-93.32dB，之間相差約1.11dB。

通過本次驗證可以看出：CW測試與仿真的RSRP值整體趨勢一致，吻合度較高，平均偏差較小，Atoll軟件校正后的SPM模型可以用于指導(dǎo)LTE網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和仿真。

將有效指導(dǎo)未來LTE建設(shè)

CW測試和模型校正是LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基礎(chǔ)，但SPM模型畢竟是基于統(tǒng)計的經(jīng)驗公式，存在一定的局限性，想要達(dá)到絕對的準(zhǔn)確，必須對每個基站進(jìn)行CW測試和傳播模型校正，但這明顯是不現(xiàn)實的，需要在工程建設(shè)中摸索出切合實際的操作方式，我們基于此考慮，對傳播模型的校正和驗證進(jìn)行全面的闡述，其結(jié)論可以有效指導(dǎo)LTE網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和建設(shè)。

通過傳播模型的驗證可以驗證傳播模型和實際傳播環(huán)境之間的偏離度，如偏離度過大，需要重新進(jìn)行傳播模型的校正，這樣可以保證規(guī)劃的精確性，可以提高投資效益比，特別是在建設(shè)節(jié)約型社會的大背景下，此研究尤其重要。目前該研究的成果已經(jīng)在某省會城市的LTE實驗網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用，通過反復(fù)校正和驗證，最終確定了不同地形地貌下的無線傳播模型，規(guī)劃仿真結(jié)果表明，由于傳播模型的準(zhǔn)確度更高，輔以高精度的電子地圖，相對于同等規(guī)模的其他城市，LTE建設(shè)規(guī)模可以減少約8%的基站數(shù)量，大大節(jié)約了投資。

通過傳播模型的驗證，積累了大量的實際經(jīng)驗，為后續(xù)其他地區(qū)的LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)提供了理論和現(xiàn)實支撐。