宏微站3D立體組網(wǎng)設(shè)計(jì)研究

齊詠嘉

（中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司上海市分公司，上海 200080）

0 引 言

4G大規(guī)模發(fā)展，僅使用宏基站組網(wǎng)無(wú)法解決4G網(wǎng)絡(luò)室外連續(xù)覆蓋、室內(nèi)深度覆蓋不足、業(yè)務(wù)分布不均以及建設(shè)維護(hù)成本居高不下等問(wèn)題。因此，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋建設(shè)需探索宏微站3D立體組網(wǎng)模式，創(chuàng)建不同網(wǎng)絡(luò)制式下宏基站和微基站聯(lián)合的分層立體組網(wǎng)模式，以期為城市場(chǎng)景中4G網(wǎng)絡(luò)的深度覆蓋和優(yōu)化提供有效參考[1]。

1 3D組網(wǎng)立體評(píng)估

1.1 基于MDT的數(shù)據(jù)源水平精準(zhǔn)定位

MDT利用用戶手機(jī)自動(dòng)上報(bào)位置等相關(guān)測(cè)量信息，精度可以達(dá)到20～50 m。如果終端支持GPS/A-GPS打開(kāi)開(kāi)關(guān)，則可同時(shí)上報(bào)GPS信息和信號(hào)測(cè)量結(jié)果。

1.2 基于MR數(shù)據(jù)分析的特征庫(kù)立體定位

基于MR數(shù)據(jù)分析的特征庫(kù)立體定位，主要涉及以下內(nèi)容：（1）利用用戶上報(bào)的MDT大數(shù)據(jù)，結(jié)合高精度立體電子地圖，實(shí)現(xiàn)3D立體定位的分析；（2）依據(jù)MDT海量數(shù)據(jù)定位并確定樓宇所在MR柵格，統(tǒng)計(jì)提取MR特征庫(kù)，實(shí)現(xiàn)樓宇以及周邊的MR特征庫(kù)；（3）CHR提取會(huì)話信息，對(duì)每次業(yè)務(wù)會(huì)話建立特征值，建立用戶位置特征值；（4）依據(jù)會(huì)話特征值與周邊MR特征庫(kù)計(jì)算距離，判定會(huì)話用戶MR柵格的實(shí)際層高。

1.3 小站分層立體規(guī)劃

以實(shí)際道路和街區(qū)為單位，根據(jù)實(shí)際建筑物布局，考慮提升覆蓋、控制干擾、站址智能選擇以及無(wú)線參數(shù)優(yōu)化，進(jìn)行小站分層立體規(guī)劃[2]。第一，掃描街區(qū)，即街區(qū)邊界的自動(dòng)搜索功能，分析建筑物的布局和遮擋關(guān)系，進(jìn)行備選站址的篩選。第二，分層規(guī)劃。低層弱覆蓋采用“九宮格”搜索算法，依據(jù)連續(xù)弱覆蓋區(qū)域形狀和建筑物遮擋情況合理選擇建設(shè)位置。高層弱覆蓋掃描備選站址周邊樓宇匹配“高層對(duì)打”或“以低打高”等覆蓋方案，大型建筑物和弱覆蓋直接推薦室分。第三，干擾鎖定。根據(jù)實(shí)際的樓宇建筑布局選擇最優(yōu)參數(shù)設(shè)置，防止信號(hào)外泄。

2 3D組網(wǎng)協(xié)同設(shè)計(jì)

2.1 站高方位角設(shè)計(jì)

燈桿站覆蓋盡量控制在小區(qū)內(nèi)，如果對(duì)端為道路，需要和覆蓋目標(biāo)樓宇保持一定夾角。如果有樓宇遮擋，可采用正打方式提高覆蓋效率。

2.1.1 站高設(shè)計(jì)

對(duì)于地面桿體和掛墻微站，站高要低于周邊建筑高度，利用周邊的物體天然縮小微站覆蓋范圍，推薦站高低于20 m；站高要高于地面主要遮擋物，推薦站高大于6 m；對(duì)于特定場(chǎng)景下需要規(guī)劃的樓頂微站，站高與樓層高度強(qiáng)相關(guān)，但不能明顯高于樓頂，樓體盡量選擇與周邊樓宇高度相仿；站址盡量選擇背靠女兒墻或北向有電梯井遮擋，防止背向泄露。

2.1.2 方位角設(shè)計(jì)

與覆蓋目標(biāo)樓宇保持一定夾角，盡量避免沿道路覆蓋造成和周邊宏站的干擾。根據(jù)覆蓋區(qū)域的長(zhǎng)度，夾角推薦30°～60°。此外，需與周邊宏站方位角盡量錯(cuò)開(kāi)，以避免對(duì)打。如果覆蓋方向天然封閉，可采用正打方式提升覆蓋效率。

2.2 小區(qū)合并

2.2.1 宏微小區(qū)合并

通過(guò)微站的覆蓋能力和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試調(diào)整的優(yōu)化結(jié)果（考慮覆蓋及干擾），與宏站存在共覆蓋區(qū)域時(shí)可考慮宏微小區(qū)合并（SFN）；根據(jù)容量和覆蓋的要求以及實(shí)際的干擾情況，可進(jìn)行小區(qū)間拆分及合并。

宏微小區(qū)合并后總吞吐量降低，切換減少，小站參數(shù)規(guī)劃方便，小站干擾明顯降低。宏微SFN不建議像宏站SFN一樣部署，需要結(jié)合場(chǎng)景進(jìn)行部署。

宏微SFN的適用場(chǎng)景總結(jié)如下：

需求場(chǎng)景1：微站覆蓋場(chǎng)景為VIP區(qū)域，單用戶體驗(yàn)要求高，需要重點(diǎn)照顧，可以使用宏微SFN解決微站的干擾問(wèn)題。

需求場(chǎng)景2：移動(dòng)性需求較高的場(chǎng)景，這種場(chǎng)景微站主要是做覆蓋補(bǔ)充，可使用宏微SFN解決頻繁切換問(wèn)題。

需求場(chǎng)景3：補(bǔ)熱場(chǎng)景，1+1的宏微SFN。微站部署位置宏站RSRP＞-80 dBm（微站部署位置中不建議位置），或者微站吸收負(fù)荷大于宏站和微站負(fù)荷之和的50%以上，可考慮1+1的宏微SFN。

2.2.2 微微小區(qū)合并

微微小區(qū)共用桿體，北向覆蓋時(shí)推薦進(jìn)行小區(qū)合并；微微小區(qū)樓頂對(duì)打，根據(jù)實(shí)測(cè)情況可選擇微微小區(qū)合并；微微小區(qū)對(duì)打，配置在一個(gè)BBU下，根據(jù)干擾情況選擇小區(qū)合并。

2.3 策略及特性部署

第一，用戶駐留切換策略。根據(jù)頻率特征和覆蓋容量需求，分場(chǎng)景設(shè)置對(duì)應(yīng)的策略。

第二，對(duì)于干擾優(yōu)化，通過(guò)ICIC技術(shù)，減少上行COMP干擾。

第三，新功能特性部署。通過(guò)部署站間CA和下行256QAM，以提升速率和容量。

3 3D立體部署性能提升

以優(yōu)化為核心的精準(zhǔn)規(guī)劃建設(shè)機(jī)制以問(wèn)題為導(dǎo)向，效益驅(qū)動(dòng)，精準(zhǔn)定位，解決網(wǎng)絡(luò)短板。

（1）三層邏輯功能，即廣覆蓋、深度覆蓋和容量覆蓋，并采用宏、桿、微、室4層建設(shè)方式部署站點(diǎn)。

（2）疏理整治物理結(jié)構(gòu)不合理的站點(diǎn)。對(duì)結(jié)構(gòu)層過(guò)高的站點(diǎn)降高，降高困難時(shí)換特制較大的下傾天線；結(jié)構(gòu)層過(guò)密的站點(diǎn)需減密，重新規(guī)劃成延伸層站并變更方位角覆蓋小區(qū)；天饋平臺(tái)不佳、美化天線性能不足的單點(diǎn)整改。

（3）控制越區(qū)覆蓋和重疊覆蓋，確保小區(qū)主控覆蓋范圍。通過(guò)精細(xì)化道路RF優(yōu)化，確保每段路的主控小區(qū)覆蓋處于最合理范圍內(nèi)；合理控制方位角，避免站內(nèi)夾角過(guò)小、站內(nèi)和站間的扇區(qū)過(guò)多重疊覆蓋；嚴(yán)格控制下傾角，避免小區(qū)越區(qū)覆蓋。

（4）細(xì)致參數(shù)優(yōu)化以夯實(shí)基礎(chǔ)。在網(wǎng)初期對(duì)站點(diǎn)擾碼、功率、切換門限以及重選參數(shù)進(jìn)行細(xì)致規(guī)劃，避免PCI沖突等問(wèn)題，并定期核查調(diào)整，及時(shí)優(yōu)化控制，使基站發(fā)揮最大效能。

（5）使用各種新技術(shù)新功能，降低干擾提升性能。增強(qiáng)小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)，降低小區(qū)間干擾；上行CoMP減小基站內(nèi)小區(qū)間干擾，降低上行干擾。

結(jié)合網(wǎng)絡(luò)分層，針對(duì)覆蓋不足、容量壓力以及特殊用戶感知等分場(chǎng)景優(yōu)化，方便后續(xù)快速迭代，切實(shí)提升用戶立體感知，提升宏微立體異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)。

4 3D組網(wǎng)設(shè)計(jì)

綜合考慮宏微協(xié)調(diào)模式下覆蓋、容量以及移動(dòng)性需求，制定合理的同頻、異頻組網(wǎng)及載波聚合配置策略，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能和用戶感知的雙提升。

4.1 3D組網(wǎng)頻率設(shè)計(jì)

頻率策略的選用需要考慮網(wǎng)絡(luò)整體負(fù)荷對(duì)頻率資源的需求。網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到一定階段，整體網(wǎng)絡(luò)話務(wù)較高，整網(wǎng)需更多的頻率資源吸收話務(wù)，而小站頻率資源緊張，需要考慮和大網(wǎng)共用頻率。相反，在頻率資源比較寬松、宏站覆蓋較好時(shí)，單純考慮吸收熱點(diǎn)話務(wù)，可以選用異頻頻點(diǎn)，但需考慮異頻頻點(diǎn)的可用帶寬，一般不建議單獨(dú)使用10 MHz以下的異頻頻點(diǎn)，如果沒(méi)有選擇可使用同頻。補(bǔ)盲時(shí)（RSRP＜-105 dBm）建議優(yōu)先考慮同頻組網(wǎng)，通過(guò)上述方式進(jìn)行宏微規(guī)劃及優(yōu)化控制同頻干擾。頻率規(guī)劃原則如表1所示。

表1 頻率規(guī)劃原則

4.2 站間CA功能研究

4.2.1 站間CA基本原理

站點(diǎn)CA基本原理，如圖1所示。

圖1 CA基本原理圖

不同站點(diǎn)通過(guò)eX2接口交換異頻載波的信令和用戶數(shù)據(jù)，使同一個(gè)用戶在不同站點(diǎn)上同時(shí)擁有兩個(gè)載波資源，大幅提升了單用戶速率。

站間CA在分層組網(wǎng)部署中具有優(yōu)勢(shì)，如提升整體CA占比（站間的載波資源也可利用），增強(qiáng)用戶感知；在同一PCC覆蓋范圍內(nèi)，SCC間的切換不會(huì)造成感知影響，特別是異頻載波間的切換，如圖2所示。

圖2 異頻載波間切換圖

4.2.2 站間CA應(yīng)用建議

站間CA應(yīng)用于異頻站點(diǎn)重疊區(qū)域，可有效提升復(fù)雜場(chǎng)景下的用戶感知。對(duì)于宏微非共站部署，宏站載波覆蓋半徑大，微站異頻載波在宏站覆蓋范圍內(nèi)尤為適用，可有效減少異頻切換帶來(lái)的掉坑影響，提升用戶感知。

（1）天線近處用戶占用微站為主載波CA，在UE集中區(qū)域得到速率保證；

（2）非CA區(qū)域用戶較少或無(wú)UE長(zhǎng)期駐留，故速率無(wú)需太多保證，分配更多資源給重點(diǎn)區(qū)域[3]。

5 評(píng)估方案

評(píng)估整體方案流程，如圖3所示。

6 評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

6.1 評(píng)估內(nèi)容

評(píng)估內(nèi)容包括覆蓋和話務(wù)（用戶數(shù)、流量、PRB利用率）。其中，覆蓋評(píng)估包括MR和路測(cè)兩部分，MR評(píng)估區(qū)域良好柵格占比和MR覆蓋小區(qū)比例，而路測(cè)用于評(píng)估開(kāi)通前后區(qū)域內(nèi)覆蓋、質(zhì)量及速率的情況；話務(wù)評(píng)估是指評(píng)估小基站開(kāi)通后吸收用戶數(shù)、流量及資源使用情況。

圖3 評(píng)估整體流程

6.2 評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

6.2.1 覆蓋評(píng)估（可根據(jù)本地網(wǎng)適當(dāng)調(diào)整）

（1）MR評(píng)估-良好柵格占比，要求評(píng)估區(qū)域內(nèi)所有50 m×50 m覆蓋柵格平均電平值（RSRP≥-105 dBm）比例大于90%；對(duì)于MR覆蓋率占比，要求評(píng)估區(qū)域內(nèi)覆蓋小區(qū)（宏站+小站）RSRP≥-105 dBm的采樣點(diǎn)比例L1800制式大于80%，L2100制式大于70%。

（2）對(duì)于路測(cè)評(píng)估覆蓋，RSRP≥-100 dBm的采樣點(diǎn)比例大于等于98%為優(yōu)，94%～98%為良，90%～94%為中，小于等于90%為差；對(duì)于質(zhì)量，SINR采樣點(diǎn)不小于0的采樣點(diǎn)比例大于等于99.5%為優(yōu)，99%～99.5%為良，98%～99%為中，小于等于98%為差；對(duì)于FTP下載速率，不小于50 Mb/s為優(yōu)，40～50 Mb/s為良，35～40 Mb/s為中，小于等于35 Mb/s為差。

6.2.2 話務(wù)評(píng)估（可根據(jù)場(chǎng)景特點(diǎn)適當(dāng)調(diào)整）

小站單小區(qū)話務(wù)吸收標(biāo)準(zhǔn)如下：評(píng)估小基站開(kāi)通后日均吸收流量及用戶數(shù)、PRB利用率使用情況，緩解與宏站小區(qū)間負(fù)載不平衡的狀態(tài)，提高系統(tǒng)資源利用率，提升用戶感知。已開(kāi)通小基站指標(biāo)評(píng)估參考標(biāo)準(zhǔn)如表2所示（覆蓋場(chǎng)景目標(biāo)用戶不同評(píng)估結(jié)果有浮動(dòng)）[4]。

表2 評(píng)估參考標(biāo)準(zhǔn)

評(píng)估區(qū)域整體話務(wù)增益標(biāo)準(zhǔn)，如表3所示。

表3 評(píng)估區(qū)域整體話務(wù)增益標(biāo)準(zhǔn)

7 經(jīng)濟(jì)效益

7.1 利用MDT+MR室內(nèi)外評(píng)估算法帶來(lái)的節(jié)資效益（測(cè)試）

利用MDT+MR數(shù)據(jù)源，通過(guò)室內(nèi)外區(qū)分算法，可區(qū)分室內(nèi)深度覆蓋和道路弱覆蓋。3D立體評(píng)估可具體樓宇甚至樓層的覆蓋，相比傳統(tǒng)道路DT測(cè)試和掃樓測(cè)試評(píng)估方法節(jié)約了雇傭測(cè)試人員成本。

7.2 立體規(guī)劃帶來(lái)的節(jié)資效益（設(shè)計(jì)費(fèi)用）

采用云平臺(tái)3D立體規(guī)劃，利用手術(shù)刀式樓層切片評(píng)估、360°立體沙盤分析覆蓋空洞以及自動(dòng)化輸出小站規(guī)劃方案，通過(guò)人為校正篩選直接指導(dǎo)設(shè)計(jì)，可提升現(xiàn)場(chǎng)勘查設(shè)計(jì)效率，節(jié)約勘查設(shè)計(jì)人員雇傭成本，預(yù)計(jì)可節(jié)約一半的人力投入。

8 結(jié) 論

3D立體網(wǎng)絡(luò)是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)，可以利用MDT+MR數(shù)據(jù)源水平精準(zhǔn)定位和特征庫(kù)立體定位實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)規(guī)劃的分層立體，結(jié)合不同站點(diǎn)之間的策略和特性部署，實(shí)現(xiàn)宏站和微站間的3D立體組網(wǎng)，從而增加網(wǎng)絡(luò)投資效能，提升現(xiàn)場(chǎng)勘查設(shè)計(jì)效率，節(jié)約運(yùn)維成本。