基于優化的分布式深度覆蓋研究

鄧巍

認為電磁輻射和用戶感知矛盾日益突出，導致高檔社區面臨網絡覆蓋差和宏基站無法建設。通過模擬無線環境、評估現有網絡資源，提出了一種分布式基站加美化庭院型路燈天線的新模式。采用該模式，網絡開通優化后，網絡質量由差提升為優，隨機回訪10位投訴用戶完全解決率達到90%、基本解決率達到10%，有效提升了用戶感知。

分布式；深度覆蓋；用戶感知；優化；仿真

近年來，隨著移動互聯網業務的蓬勃發展，在繁華都市中用戶對3G網絡質量的期望也越來越高。雖然每年網絡建設的投入在不斷加大，但城市水泥森林中的住宅小區特別是高檔社區由于建站困難，用戶經常抱怨網絡深度覆蓋差、業務體驗感知不好等問題，分布式基站采用“小覆蓋，廣分布”建設方式[1-2]，合理優化后，能有效消除覆蓋空洞，增強用戶感知。

1 網絡覆蓋分析

1.1 傳播模型分析

參照Walfisch-Ikegami[3]無線模型，可對3G網絡小區覆蓋分析：

（1）自由空間損耗

[L0=32.45+20logdkm+20logfMHz]

（2）屋頂到街道損耗

[Lrts=-16.9-10logw+10logfMHz+ 20log（hr-h2）+Lori]

（3）方向損耗

[Lori=-10+0.354φ，2.5+0.075φ-35，4.0-0.114φ-55，0≤?<3535≤?<5555≤?≤]（4）多重衍射

[Lmsd=Lbsh+ka+kdlogdkm+kflogfMHz-9logb]

住宅小區因樓距近、入射角度有限、基站與建筑物高差參差、多重衍射，同時3G網絡頻率高傳播損耗大，綜合分析住宅小區覆蓋困難、信號比較雜亂。

1.2 建設方案論證

（1）建站方式

室外宏基站主要包含燈塔式照射基站和分布式基站兩類，兩類基站各有利弊。

燈塔照射式基站，大功率、高容量，可控制覆蓋范圍，廣泛應用于郊區、城市道路等廣覆蓋、受限建筑物分布、室內深度覆蓋較差的地方，建設方便。

分布式基站，狹義指射頻模塊線性或面性分布式放置，如遠端無線射頻單元（RRU）；同時也包含天饋系統物理位置相對獨立，如室分外引、單小區多天線等方式；建設方式靈活，功率、容量可配置，布防位置合理可有效規避覆蓋陰影，廣泛應用與深度覆蓋、線帶狀區域覆蓋等[4]。

居民區采用何種覆蓋完全取決于目標覆蓋區域地理圖形、建筑物分布和周邊基礎無線環境。但必須包含點、線、面廣度覆蓋需求，并不斷用路測和呼叫質量撥打測試（DT&CQT）、數據分析挖掘等手段向用戶深度需求挖掘。相關方案思路如圖1所示。

（2）信源選取

結合主流基站建設方式，可以選取宏基站作為信源、單獨RRU信源、室分外引信源、一體化未功率設備信源和無容量RRU（類似直放站）作為信源。信源選取需首先滿足容量需求，其次考慮工程實施。

（3）天饋選型

照射式基站推薦高增益寬波束天線，盡量解決住宅小區邊緣一層及道路覆蓋；分布式基站推薦使用中低增益美化天線，方面工程實施，減少信號外泄。

1.3 規劃前端優化

方案規劃需同時考慮網絡質量，因此優化必須前移接入規劃，主要考慮3個方面：

（1）覆蓋控制

各規劃小區必須控制在各自覆蓋半徑內，避免過覆蓋和覆蓋收縮，控制小區干擾，提升小區業務質量，對用戶感知有較大幫助。

（2）鄰區設置

分布式基站布放小區過多，受鄰區列表影響，部分鄰區無法添加，因此在規劃前端必須控制小區數量和覆蓋交疊范圍，減少后期因鄰區受限導致語音掉話、數據業務掉線。

（3）容量規劃

容量規劃需結合用戶數、小區覆蓋半徑、規劃信源和鄰區數量，根據用戶數大小合理配置小區半徑和小區信源，建議小區資源利用率達到總容量60%。

1.4 覆蓋仿真

覆蓋方案必須經過嚴密的仿真才能實施，仿真環境選取3D傳播模型，并結合實測樓宇矢量圖對3G頻段模型實測校正，模型誤差和標準方差控制在較小方位內。

2 高檔小區優化分布式

建站案例

某高檔小區由13棟高層和52棟別墅組團組成，小區內房屋布局亭臺樓榭交錯，人群聚集地綠化植被茂密，無線信號傳播損耗大，在多次呼叫質量撥打測試（CQT）網絡測試評估中質量評級為差。小區用戶投訴嚴重，月底投訴高達85例。

2.1 小區覆蓋測試及仿真

某高檔小區DT&CQT測試后，主要是底層深度覆蓋差、車庫無覆蓋和高層信號雜亂問題。住宅小區覆蓋問題分布如圖2所示。

獲取小區3D信息圖，通過選取目標小區樓宇CQT抽測和小區道路DT測試后，得到小區點、線模擬覆蓋仿真效果如圖3所示。

仿真后找到的問題可劃分為7個區域，如圖4所示。區域1、2室內弱覆蓋連片，區域3、4、5、6零星覆蓋較差，區域7信號雜亂。

區域1，附近有高層建筑，建議方案實施燈塔照射式基站，天饋建議采用樓頂美化、室內天線、外陽臺隱蔽天線。區域2，建筑物較矮且高度基本同高，建議安裝室外一體化小基站或獨立RRU，天饋安裝位置可選擇樓中部露臺空調偽裝或選擇相對較矮的臨街樓頂或綠化帶內路燈桿偽裝天線。區域3、4、5、6，建議新增室分外引方式。

2.2 驗證測試

實施優化后的分布式建站方式后，網絡覆蓋率由57%提升到90.8%，信號外泄率接近為零，干擾水平由67%提升至96%，質量評級由“差”提升為“優”；隨機回訪投訴用戶完全解決率達到90%、基本解決率達到10%；語音和數據話務量較原來分別增加了150%和100%。測試驗證效果如圖5所示。

2.3 后臺數據挖掘分析

測量報告（MR）數據包含小區標示、小區擾碼、公共導頻信道（CPICH）每碼片能量比干擾功率譜密度（Ec/Io）、CPICH信道接收信號碼功率（RSCP）、事件類型、業務類型、傳送時延（TP）值、用戶終端設備（UE）發射功率、誤碼率、無線接入承載（RAB）信息等，結合MR數據和話統指標，可以優化小區過弱覆蓋、導頻干擾、切換和業務指標等[5]。

提取小區業務指標，根據MR數據篩選業務問題點TP、RSCP和Ec/Io情況，分析導致業務指標差的原因。Site-D_1小區的自適應多速率（AMR）統計周期一周內掉話152次，AMR掉話集中在無線側，其中空口無響應66次、信令無線承載（SRB）復位53次，上行失步33次。統計RSCP、Ec/Io、TP數據，該小區AMR業務TP大于3、RSCP小區-90 dBm、Ec/Io小于-10 dB采樣點較多。分析該扇區干擾情況，得出結果：該小區的AMR業務掉話采樣點導頻污染。掉話點問題分析結果如圖6所示。

深度分析掉話采樣點，導頻污染區域所有小區覆蓋都較差，RSCP低于-90 dBm，Ec/Io低于-12 dB，弱覆蓋是導致掉話的主要原因，可以采用增加小區功率、射頻（RF）調整等提升覆蓋手段解決。

3 結束語

優化分布式建站方案，結合燈塔式照射基站形成立體縱深覆蓋，利用了拉遠基站設備的靈活性，與庭院美化天線配合，既減少了對小區環境的影響，降低了建設難度，又實現了信號覆蓋均勻分布，避免信號外泄對宏站的干擾[6-15]，為解決別墅高檔住宅區的深度覆蓋提供了一條新思路。

參考文獻

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