基于MR的LTE網絡站間距研究

于仰源+孫宜軍+王磊+羅海港

【摘 要】分場景站間距問題是4G網絡分場景規劃的先決因素。通過對比分析不同網格的MR數據，將網格按場景歸類，然后再對同類網格間的MR數據指標進行對比分析，量化網格間網絡覆蓋質量的差異，進而得出了不同場景下相對合理的站間距參數。

【關鍵詞】LTE 測量報告 站間距 網絡規劃

1 引言

在無線網絡規劃中，站間距對估算網絡規模起著至關重要的作用，其一般由鏈路預算計算得到。在實際網絡建設過程中，站間距是基站選址的重要考慮因素之一，但是由于無線環境復雜多變，鏈路預算計算的站間距具有一定的局限性。而MR（Measurement Report，測量報告）數據的分析可以客觀有效地反映當前網絡的覆蓋情況。基于此，本文通過對區域內網格間的MR數據的對比分析，得到不同場景下相對合理的站間距。

2 MR概述

MR是指移動終端通過控制信道在業務信道上以一定時間間隔向基站周期上報所在小區的下行信號強度、質量等物理信息，基站將終端上報的下行物理信息和自身收集的上行物理信息上傳給基站控制器，并由其收集與統計。MR數據不僅是評估無線環境質量的主要依據，而且也是開展網絡優化工作的有力手段。

MR數據根據自身的地理位置信息，可以歸屬不同的柵格（一般可達50 m精度），進一步整理以地理化的形式呈現，具體如圖1所示。

通過柵格級MR數據的地理化呈現，可以更直觀地分析各項指標的分布情況。

3 基于MR數據的站間距分析

3.1 站間距分析方法

本方法是基于MR數據的分析方法，選定MR數據中的用戶數、流量、RSRP（Reference Signal Receiving Power，參考信號接收功率）、SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio，信號與干擾加噪聲比）等指標，通過橫向對比網格間的指標差異，分析出不同網格的合理站間距。具體步驟如下：

步驟1：網格劃分

通過行政區域、道路、河流等界限將目標區域劃分成若干網格，使同一網格內具有相同的環境因素、用戶類型、用戶特征等特點（通常網優團隊對本地市網絡有成型的網格劃分，可以直接借鑒或做二次網格劃分）。

步驟2：站間距計算

統計每網格的面積數據S和區域內的基站數M，無線基站主流采用蜂窩式的網絡布局，LTE系統基站也多采用三扇區的定向站，具體如圖2所示。

由圖2可知，站間距D=1.5R，單站覆蓋面積S=1.949R2。同理，目標區域的平均站間距可以由區域面積S和基站數M計算得到：

D=sqrt（S/M）/1.949×1.5 （1）

目標區域平均站間距指標實際代表了區域內的基站密度。

步驟3：網格歸類

對MR數據做網格劃分，統計每網格的用戶數N、流量F等MR數據，根據每網格的面積數據S，由S/N、S/F得到每網格的用戶密度n及流量密度f。根據用戶密度n及流量密度f數量級大小，對網格進行逐一歸類，使其分別歸屬于密集市區、一般市區、郊區、農村等若干類別。

步驟4：同類網格對比

選定MR數據中的RSRP及SINR指標，對相同類別的網格做橫向對比，得到每類網格中指標最佳的網格，則此網格的站間距（即基站密度）指標較為合理。

步驟5：迭代優化

根據步驟4得到的每類較合理站間距網格，對其他網格進行網絡優化調整，調整完成后重新返回步驟1，再次迭代分析、優化和調整，最終使整體均達到合理站間距水平。

站間距分析流程圖如圖3所示：

3.2 站間距分析實例

（1）網格劃分及分類

本文選取北方某省會城市為例，LTE網絡目前已經覆蓋主城區。主城區的LTE網絡具體細化分為12個網格，共計入網1 040個LTE基站。網格劃分東西以汾河為界，東側有8個網格，西側有4個網格；從南向北，網格多以主干道路為界。這12個網格包含主城區的密集市區、商務區、一般城區、城中村及其周邊的城鄉結合部等典型場景，具體分布如圖4所示。

根據實際的場景類型、MR用戶分布、流量分布等多個維度，劃分網格場景如表1所示。

從表1可以看出，網格中用戶密度分布為4檔：5 000以上、3 000～5 000、1 000～3 000、1 000以下。12個網格按場景劃分為：網格2、網格3和網格6為密集市區，這3個網格分布在中心城區，區域內經濟非常發達、城市發展非常成熟、人口非常聚集、樓宇密度和車流量較大，屬于典型的密集市區場景；網格4、網格5、網格10和網格11為一般市區，這4個網格分布在密集市區周圍，區域內經濟較發達、城市發展成熟、人口聚集、樓宇密度適中，屬于典型的一般市區場景；網格1、網格7和網格9為郊區，這3個網格分布在市區周邊，區域內經濟欠發達、部分區域有待開發、人口分布不均勻、樓宇密度較低，屬于典型的郊區場景；網格8和網格12為城鄉結合區域的農村，分布在市區最南邊，區域內經濟不發達、大部分區域有待開發、人口分布較少、樓宇密度很低，屬于典型的城鄉結合區、農村場景。

（2）站間距計算

通過12個網格的區域面積與各網格內的基站數，可計算得到站間距指標如表2所示。

（3）網格間對比

網格通過對海量柵格級MR數據的分析整理，可得到RSRP、SINR的網格化指標分別如表3和表4所示。

分別對密集市區、一般市區、郊區、農村場景進行對比分析。其中，密集市區場景RSRP與SINR的指標CDF（Cumulative Distribution Function，累積分布函數）圖如圖5所示。

從圖5可知，網格2的信號質量較好。網格3的RSRP指標最好，但是SINR指標相對偏低，過近的站間距是導致干擾加大、SINR降低的原因之一；網格6的RSRP與SINR指標均為三者最差，這表明其區域內仍有弱覆蓋區域，可以考慮增加站址來提升網絡覆蓋質量。

通過相同方法對比得出：

◆一般市區場景：網格10的信號質量較好。4個網格的RSRP指標基本一致；過近的站間距是導致網格4和網格5的SINR指標降低的原因之一；網格11的RSRP與SINR指標均為四者最差，這表明其區域內仍有弱覆蓋區域，可以考慮增加站址來提升網絡覆蓋質量。

◆郊區場景：網格7的信號質量較好。3個網格的SINR指標基本一致，郊區場景站間距較大，基站間的干擾較小；網格7的站間距最小、站址密度最大，因此覆蓋場強RSRP指標最好；網格1與網格9區域內都存在一定的弱覆蓋區域，可以考慮增加站址來提升網絡覆蓋質量。

◆農村場景：網格8、網格12的RSRP與SINR指標均較差，原因是區域內站址不足，站間距較大，存在一定的弱覆蓋區域，可以考慮增加站址來提升網絡覆蓋質量。

綜上所述，對密集市區、一般市區、郊區、農村這4種典型場景給出站間距覆蓋效果預測如表5所示（覆蓋效果分為五檔：差、較差、一般、較好、好）：

站間距建議如下：

◆對于密集市區、密集住宅小區、城中村等場景，站間距在500 m左右，基本滿足室外道路、室內（穿損較小、結構不復雜的樓宇）的覆蓋需求。

◆對于一般市區等場景，站間距在600 m以下，基本滿足室外道路的覆蓋需求。

◆對于郊區、市區周邊待開發區域，由于場景空曠、樓宇較少，站間距可以擴大到800 m左右。

◆對于農村、城鄉結合區等典型場景，站間距在1.2 km仍有加站空間，預計站間距在1 km左右。

◆對于場景空曠、無復雜且密集的高層樓宇遮擋的區域，需要嚴格控制站間距，過近的站間距會導致基站間的干擾。

◆對于密集市區等場景，當平均站間距在400 m以下仍不能解決局部區域弱覆蓋，尤其是密集高層樓宇室內覆蓋問題等網絡問題時，不應再考慮新增宏站，而是需要引入微站等宏微協同方案來解決問題。

4 結束語

本文通過對網格間MR數據的橫向對比分析，在宏觀角度上給出了不同場景相對合理的站間距建議。在實際網絡建設中，仍需要結合無線環境，通過優化手段和靈活多變的建設方案來解決網絡中存在的問題，而MR數據的分析在挖掘網絡問題、精準定位網絡問題、預測業務熱點等課題上可以進一步進行研究。

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