超高站對LTE網絡性能影響的評估方法研究

武琳棟, 李春明, 孫琛

（中國移動通信集團設計院有限公司，北京 100080）

LTE是一個基于同頻組網的網絡，因此超高站對網絡性能的影響比起2G/3G系統要更加顯著。超高站通過造成嚴重的重疊覆蓋和過覆蓋，干擾周邊小區，影響下載速率。所以理論上在LTE網絡規劃和優化中，應該合理規劃和調整站址，避免使用超高站。

在現實建網過程中，由于站址資源緊缺，選址困難，所以在規劃中沿用了大量2G/3G時期的超高站來建設LTE基站。但是如果將已建成的超高站全部關閉，重新選址建站，則會帶來巨大的成本，對LTE網絡的整體發展不利。同時無線環境復雜多變，因而對于不同的超高站來說，對周邊小區的影響程度也會不同。如有些超高站周圍無明顯遮擋，則對周邊小區影響會非常顯著，需要重點關注，甚至重新選址；而有些超高站周圍建筑物平均高度較高，遮擋嚴重，則這些超高站對周邊小區的影響非常有限，在優化時進行局部調整即可。

如何對一個超高站的影響進行評估，并根據評估結果來衡量該超高站是否應該保留，是一個非常重要的課題。這樣就可以更有針對性的處理那些真正對網絡造成嚴重影響的超高站，而對于那些影響有限的超高站，則可以保留下來，合理利用，節省建網的成本。本文提出了一種評估超高站影響的方法，能夠就某個超高站對網絡性能的影響程度給出一個量化的評估結果。

1 超高站對LTE網絡性能影響的評估方法

LTE網絡性能可以通過多個方面的指標來衡量。其中最主要的指標是反映覆蓋性能的RSRP和反映干擾性能的下行SINR。此外，LTE網絡中數據業務將占很大比重，所以下載速率也是一個直接反映用戶感知的重要指標。

本節結合大量路測數據，從覆蓋、干擾、下載速率3個方面來分析超高站對LTE網絡性能的影響。進而通過覆蓋距離、周邊小區的平均下行SINR和平均下載速率這3個維度的指標來量化的衡量某個超高站對網絡的影響程度。為今后LTE網絡建設和優化中超高站問題的解決提供依據。

1.1 超高站覆蓋距離的評估

覆蓋距離是一個小區的基本性能之一，覆蓋距離過小則會造成弱覆蓋，而覆蓋距離過大，則信號會覆蓋到別的小區的覆蓋范圍。一般情況下，合理的覆蓋距離不應超過350 m。超高站由于覆蓋距離較遠，往往RSRP過高，會對其他小區造成過覆蓋和重疊覆蓋，形成嚴重的干擾。

為了能夠量化超高站的覆蓋距離，我們注意到在路測時，超高站對于距離很遠的測試終端依然能夠作為服務小區。所以在統計時，可以從全部采樣點中篩出某個超高站作為服務小區的采樣點，并計算這些采樣點到服務小區的平均距離，依此來衡量該超高站的覆蓋距離。以某城市的路測數據為例，通過上述方法對超高站和非高站的覆蓋距離進行了對比分析，其中認為站高高于50 m的基站為超高站，站高低于50 m的基站為非高站。

表1 高站對覆蓋距離影響

圖1 高站對覆蓋距離影響對比圖

從表1和圖1的結果，可以看到超高站的平均覆蓋距離達到467.71 m，而非高站的平均覆蓋距離是286.06 m，超高站平均覆蓋距離為非高站的1.63倍。對于不同的超高站，采用上述方法得到的覆蓋距離評估結果也不相同，可以反映對網絡影響的嚴重程度。

1.2 周邊小區平均下行SINR的評估

下行SINR，即下行信干噪比，是有效信號功率和干擾信號以及噪聲功率的比值。下行SINR能夠有效反映網絡的干擾情況。在調度時，下行SINR映射為CQI，直接影響MCS等級，最終決定傳輸塊大小，也就決定了下載速率。超高站由于會對其他小區造成過覆蓋和重疊覆蓋，形成嚴重的干擾，因而容易導致低SINR的問題，并且這種問題在網絡負載加大以后會更加明顯。

需要注意，超高站對下行SINR的影響主要體現在超高站作為干擾源對周邊小區下行SINR的影響，而超高站小區自身的下行SINR并沒有受到特別影響。所以為了量化超高站對下行SINR的影響程度，在路測數據統計分析時，需要從全部采樣點中篩出測量鄰區中包含某個超高站的采樣點，并計算這些采樣點的平均下行SINR，依此來衡量該超高站對周邊小區平均下行SINR的影響程度。

以某城市的路測數據為例，通過上述方法對以某個超高站作為干擾小區的所有主服務小區的平均下行SINR和無該超高站作為干擾小區的所有主服務小區的平均下行SINR進行了對比分析。并且還對網絡負載進行50%加載，對加載前后的情況也進行了對比分析，來研究網絡負載加大時超高站對下行SINR的影響，如表2和圖2所示。

從結果看到，無超高站作為干擾小區的所有主服務小區的平均下行SINR為10.7 dB，而有超高站作為干擾小區的所有主服務小區的平均下行SINR為8.25 dB。加載后有超高站影響的基站平均SINR下降更加快速；從8.25 dB下降為5.25 dB，下降率為36.36%。而無超高站影響的基站平均SINR從10.7dB下降為8.29 dB,下降率22.52%。在網絡負載增大的情況下，超高站的影響更加顯著。對于不同的超高站，在一定的網絡負載下，采用上述方法得到的周邊小區平均下行SINR評估結果也不相同。得到的下行SINR越低，說明對網絡的影響越嚴重。

表2 高站對下行SINR影響

圖2 加載前后下行SINR對比圖

1.3 周邊小區平均下載速率的評估

下載速率是LTE網絡性能的主要指標，反映LTE系統上/下行的傳輸性能，能夠直接體現用戶體驗。計算方式如下：

由于超高站會造成重疊覆蓋和過覆蓋，導致周邊小區的下行SINR較低，而較低下行SINR進而映射到較低的CQI，從而使傳輸時的MCS等級很低，這就決定了UE采用了較小的傳輸塊下載，使下載速率降低。

和對下行SINR的影響相似，超高站對下載速率的影響也是體現在超高站對周邊小區的下載速率的影響。因為超高站覆蓋較好，下行SINR也比較理想，所以超高站本身的下載速率并不低。為了量化超高站對下載速率的影響程度，在路測數據統計分析時，從全部采樣點篩出測量鄰區中包含某個超高站的采樣點，并計算這些采樣點的平均下載速率，依此來衡量該超高站對周邊小區平均下載速率的影響程度。

以某城市的路測數據為例，通過上述方法對以某個超高站作為干擾小區的所有主服務小區的平均下載速率和無該超高站作為干擾小區的所有主服務小區的平均下載速率進行了對比分析。并且還對網絡負載進行50%加載，對加載前后的情況也進行了對比分析，來研究網絡負載加大時超高站對下載速率的影響，如表3和圖3所示。

表3 高站對下載速率影響

圖3 加載前后下載速率對比圖

從結果看到，無超高站影響的所有主服務小區的平均下載速率為20.1 Mbit/s，而有超高站影響的所有主服務小區的平均下載速率為18.4 Mbit/s。并且從圖3看到，無超高站影響的情況下，由加載前的20.1 Mbit/s下降為加載后的19.5 Mbit/s，下降率2.98%；而有超高站影響的情況下由18.4 Mbit/s下降為14.7 Mbit/s，下降率19.91%。對于不同的超高站，在一定的網絡負載下，采用上述方法得到的周邊小區平均下載速率評估結果也不相同。得到的下載速率越低，說明對網絡的影響越嚴重。

2 超高站影響評估方法的應用

從上述分析可以看出，采用上述評估方法對現網中的超高站進行評估，根據評估結果來決定對超高站的處理方式，不僅能夠改善網絡性能，而且可以降低建網成本，提高優化效率。下面以某地一個場景內的5個超高站為例，基于路測數據來評估該5個超高站對網絡的影響程度，這里我們采用周邊小區的平均下行SINR作為衡量的維度。該地的平均下行SINR是10.7 dB。通過對所有采樣點的分類和統計，并計算這5個超高站影響的所有主服小區的平均下行SINR值，以及加載后下行SINR的下降率，得到結果如表4、圖4、圖5所示。

表4 五個超高站影響評估

圖4 被影響小區平均下行SINR

圖5 被影響小區平均下行SINR

從結果看到，超高站3影響的所有主服小區的平均下行SINR并不差，達到10.44 dB，只比該地全網平均SINR低0.3 dB左右；同時加載后下行SINR的下降率只有6.14%。所以超高站3雖然站高超過50 m，但是其對網絡性能的影響微乎其微，甚至可以忽略。對于這類超高站，在優化時只需要微調，不需重選站址重復建設。從結果還可以看到，超高站2影響的所有主服小區的平均下行SINR只有3.01 dB，遠低于全網平均水平，并且加載后下行SINR的下降率達到74.51%。因此超高站2對網絡性能的影響嚴重，需要重點優化，甚至重新選址建站。

為了驗證本文優化方案的有效性，以某地一個網格作為試點，對優化前后的下行SINR和下載速率進行了對比，結果如圖6和圖7所示。優化后該網格平均SINR改善1.32 dB，平均下載速率提高4.92 Mbit/s。綜上所述，通過采用本文提出的評估方法，來定量的評估超高站對網絡性能的影響程度，可以為現網中超高站問題的優化工作提供一定依據，在不犧牲網絡性能的前提下，降低建網成本，提高優化效率，使優化資源的分配更有針對性。

圖6 優化前后下行SINR對比（dB）

圖7 優化前后下載速率對比（Mbit/s）

3 結束語

LTE作為同頻組網的網絡，小區間的干擾更加嚴重。因此對于網絡結構的要求也更加嚴格。而由于建網過程中的實際困難，LTE現網中依然存在大量的超高站，導致了嚴重的重疊覆蓋和過覆蓋。如果將已建成的超高站全部關閉，重新選址建站，則會帶來巨大的成本，對LTE網絡的整體發展不利。本文提出一種評估超高站對網絡性能影響程度的方法，根據評估結果來決定對超高站的處理方式，不僅能夠改善網絡性能，而且可以降低建網成本，提高優化效率，為更好的進行網絡規劃和優化提供依據。

[1]肖清華,汪丁鼎,許光斌等.TD-LTE網絡規劃設計與優化[M].北京：人民郵電出版社, 2013.

[2]王映民,孫韶輝等.TD-LTE-Advanced移動通信系統設計[M].北京：人民郵電出版社, 2012.