基于AHP的LTE室內規劃

盧國瀟 王凌風

【摘? 要】針對室內場景網絡服務提升的業務需求，在識別“弱覆蓋”建筑的基礎上，進行樓宇重要性排序，探討層次分析法在LTE室內規劃中的應用。通過建筑的網絡服務指標、功能定位、市場重要性、投資可行性等多層面進行評估，形成樓宇的價值排序，可以為室內網絡建設提供參考借鑒，尤其適用于資源受限的投資匹配需求，從而避免投資建設盲目性，同時一定程度可以提升室內網絡建設的市場價值，達到差異化競爭需求的目的。

【關鍵詞】層次分析法;立體仿真;建筑重要性;站點種子庫;投資可行性

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2020.10.017? ? ? ? 中圖分類號：TN929.5

文獻標志碼：A? ? ? ? 文章編號：1006-1010（2020）10-0092-05

引用格式：盧國瀟，王凌風. 基于AHP的LTE室內規劃[J]. 移動通信， 2020，44（10）： 92-96.

0? ?引言

層次分析法（AHP， Analytic Hierarchy Process）是將與決策總是有關的元素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎之上進行定性和定量分析的決策方法[1]。層次分析法比較適合于具有分層交錯評價指標的目標系統，而且目標值又難于定量描述的決策問題[2]。在LTE室內規劃過程中，建設站點的確定，需考慮網絡服務指標、功能定位、市場重要性、投資可行性等多方面的決策因素，并根據各因素的相互關聯作用以及彼此重要性，來決策確定建設需求。而在這些決策因素中既有可以量化的網絡服務類指標，如覆蓋、容量、質量指標等，也有難以量化的功能定位、建筑重要性等因素，如何就多層次多目標的決策因素，進行LTE室內規劃建設，一直是網絡規劃過程中需要重點考慮的問題。針對室內規劃多因素決策條件的影響特點，通過結合分層交錯評價指標進行基于AHP的規劃站址的確定，適合于室內LTE規劃多評價指標的綜合評估。

隨著LTE網絡建設的逐步完善，網絡建設的重心也由廣覆蓋逐步轉向深度覆蓋，特別是800 M/900 M低頻段頻率重耕，極大地改善了全網LTE覆蓋質量，目前在城區面覆蓋上基本已達無縫覆蓋。但深度覆蓋能力卻仍然不足，存在大量如地下車庫、電梯等區域的LTE覆蓋盲區。同時城市新增開發區、舊城改造、軌道交通、交通樞紐、商圈擴能等建設也帶來了大量的覆蓋盲區和弱覆蓋區。此外物聯網的發展，城市的智慧升級產生海量的數據和應用亟需無線網絡支撐。因此持續提升LTE深度覆蓋能力，也是網絡精細化建設的關鍵所在。

為更好匹配投資效益，甄選高市場價值的樓宇進行室內針對性建設尤為重要。通過結合大數據分析，根據不同地域場景的經濟發展、用戶分布、業務發展以及應用差異性，建立基于AHP的站點重要性評估模型，實現面向應用的智慧型節約型室內規劃體系。

1? ?識別室內待建站點庫

在進行基于AHP的LTE室內規劃之前，需首先篩選出待建的室內站點庫，室內站點庫主要基于網絡覆蓋、質量等服務類指標予以篩選。通過對室內外LTE信號基于MR數據指紋庫的綜合定位[3]，可有效區分室內外弱覆蓋。同時采用高精度立體覆蓋仿真技術來構建立體指紋庫，還可將用戶終端上報的測量報告指紋與指紋庫進行相關性判斷，實現測量報告的立體定位[4]，從而實現MR數據在室內環境下的立體定位。

經過立體定位識別出的弱覆蓋建筑，需要確認覆蓋方式，通過室外現網和規劃基站的仿真預估室外基站覆蓋室內效果。采用3D射線追蹤模型[5]可得到室外規劃站點對室內建筑的覆蓋效果，進行室內LTE網絡覆蓋預測，并將不能被室外站有效覆蓋的建筑納入室內站點待建庫，室外站能覆蓋的站點則納入室內站點跟蹤庫。

根據仿真結果，將室內站點待建庫的建筑進行重要性評估，以便匹配投資完成室內規劃和建設。

2? ?基于APH的建筑重要性評估

鑒于投資規模，室內站點待建庫內的建筑不可能全部予以實施解決。當前移動通信服務的競爭日益激烈，而用戶體驗的提升是留住用戶的重要手段[6]，因此還需以用戶感知為核心，結合建筑重要性、網絡服務能力、投資價值等多方面因素進行室內站點價值的綜合評估，既滿足重要樓宇建設不遺漏，又滿足用戶網絡服務感知，同時也滿足站點建設的投資價值，以此打造差異化競爭優勢。

室內站點價值評估從建筑重要性、網絡服務能力、投資價值3個維度進行分析評估，各個維度又按各自影響指標分別進行重要性評估，最后根據3個維度各自對應的權重進行整體價值排序，完成基于AHP的室內規劃站點庫。

2.1? 建立層次結構模型

首先按評價目標的不同，影響目標功能實現的差異，將評價系統分為幾個等級層次[6]，如圖2所示，就是以階梯層次表示的層次結構模型圖。其中第一級指標S1、S2、S3為整體評價指標的權重，第二級指標W相當于指標S的權重。

對于建筑重要性維度權重S1的確定，可根據市場潛力和經濟效益，建立大數據模型，結合寬帶營銷沙盤從建筑內的寬帶用戶占比、入住率、手機用戶占比、用戶手機ARPU水平[7]、主覆蓋區流量等維度評估建筑的市場潛力和經濟效益，進行確定該建筑的重要性程度，如圖3所示。然后與其他2個維度的權重進行歸一化處理，確定彼此之間的相對權重。

（1）手機用戶占比W1：建筑內手機用戶/建筑房間數。通過比較單位空間內手機用戶數量，來反映建筑的重要程度，單位空間內手機用戶越多則覆蓋需求越迫切（為防止小建筑干擾，計算時可設置建筑最小起點房間數）。

（2）用戶手機ARPU水平W2：建筑內手機用戶ARPU值的高低。通過比較用戶中高價值用戶的比例，來反映建筑內用戶的質量（不同套餐加成系數不一樣，套餐費用越高系數越大;為防止個別用戶總體數量極少，但高價值用戶占比高的建筑干擾，計算時應設置用戶最少起點基數）。

（3）寬帶用戶占比W3：建筑內寬帶用戶/建筑房間數。通過統計比較單位空間內寬帶用戶數量，來反映建筑的市場潛力和重要程度，單位空間內寬帶用戶越多則覆蓋需求越迫切（為防止小建筑干擾，計算時可設置建筑最小起點房間數）。

（4）入住率W4：建筑入住率，入住率越高則覆蓋需求越迫切。

（5）主覆蓋區流量W5：覆蓋該建筑的基站扇區的忙時流量，供投資決策參考，流量越高，則覆蓋價值越大。

2.2? 構造判斷矩陣

在確定各層次各因素之間的權重時，需將定性描述的因素予以一定的定量化賦值，以便可以進行量化的計算和對比，一般可以采取一致矩陣法，來構建判斷矩陣。判斷矩陣是表示本層所有元素針對上一層某一個因素的相對重要性的比較。

構建第一維度建筑重要性權重矩陣如下：

對于W1～W5，采取專家判斷法和調查法結合，評估權重參數比值如表1所示：

2.3? 層次單排序

層次單排序主要是為了確定該層各因素對上層某因素影響程度的過程，能否通過層次單排序，需要進行一致性檢驗。根據矩陣理論，一致性檢驗通常通過計算最大特征值與特征向量來予以判斷。一般來講，在AHP法中計算判斷矩陣的最大特征值與特征向量，并不需要較高的精度，用求和法或求根法可以計算特征值的近似值。

根據建筑重要性的權重矩陣通過求根法計算特征值：

（1）首先需求出層次因素權重比值表每一行元素乘積的n次方根。

如：第一行元素乘積為：

（2）對每有行向量進行歸一化處理，有：

依次求得W1、W2、W3、W4，所求得的特征向量即為：[0.285714， 0.428751， 0.142857， 0.071429]T。

（3）計算矩陣的特征根：

2.4? 判斷矩陣的一致性檢驗

對比一致性檢驗指標如表2所示：

單排序權重最大特征根向量，和準則權值向量的乘積，表示綜合業務權重，反映了室內待建樓宇的重要性[8]。相關參數計算結果如表3所示：

2.5? 形成室分站點種子庫

同樣對第二維度樓宇網絡服務指標也進行相應排序，樓宇網絡服務指標均有量化值，可按指標數值區間賦予相應權重，并按權重進行層次單排序。排序方法采取將所有樓宇的參數歸一化到0～1之間，如：第i幢樓宇的權重值為式（3）所示：

其中，Bi為第i幢樓宇的權重值;BijWj第i幢樓宇建筑重要性（W1～W3）指標權重值。

最后結合樓宇重要性及網絡服務指標進行綜合排序，形成建筑重要性排序的室分站點種子庫清單，如表4所示：

2.6? 層次總排序

由于建筑結構和隔斷不同，建設成本差距較大，需對建筑重要性層次單排序表內的樓宇進行經濟可行性分析。首先樓宇的建設必須具備經濟可行性，在滿足不低于內部收益率基礎上計算經濟可行性，財務凈現值必須大于0，不滿足的樓宇則排除在外。在滿足財務凈現值基礎上，再進行投資回收期、投資收益比等的量化分析計算并予以權重排序。然后再結合樓宇重要性、網絡服務指標2個維度的歸一化權重重新進行層次總排序，形成室內站點的最終價值排序，進入待建設的室分待建庫，如圖4所示：

對符合投資條件的樓宇進行分批建設，分批方法如下：將經過排序的室分種子庫內樓宇進行組合，組合的原則以不超過室分建設切塊投資為限，優先選取綜合排序高的樓宇進行組合，并對每個組合的投資回收期、凈現值進行量化計算，以此確定樓宇組合的經濟效益，根據樓宇組合的經濟效益選擇投資回收期短，凈現值高的優先安排建設。

3? ?結束語

層次分析法綜合考慮配樓宇室內網絡服務指標、樓宇功能性、手機用戶占比、用戶APRU水平、投資經濟可行性等多個指標，一定程度上可以避免以往室內網絡建設目標的單一化，從僅側重于網絡服務指標類的單一建設目標，轉向樓宇重要性、網絡服務質量、投資經濟價值的綜合價值取向，可以實現室內網絡建設的真正價值所在。通過層次分析法將室內建設站點進行綜合排序，另一方面也可以有利于網絡建設資金的控制以及建設投入與收益的平衡，在室內網絡規劃過程中具有一定的應用價值。

參考文獻：

[1]? ? 張炳江. 層次分析法及其應用案例[M]. 北京： 電子工業出版社， 2014.

[2]? ? 許樹柏. 實用決策方法：層次分析法原理[M]. 天津： 天津大學出版社， 1988.

[3]? ? 余藝. 基于MR指紋庫的兩步室內外綜合定位方法[J]. 信息通信， 2017（4）： 81-82.

[4]? ? 蔡林. 測量報告指紋庫立體定位及在室內規劃中的應用研究[J]. 移動通信， 2016，40（12）： 15-18.

[5]? ? ?李建中，程敏. 3D射線跟蹤模型在TDLTE密集市區規劃中的應用[J]. 移動通信， 2011，35（8）： 83-87.

[6]? ? 黃毅華，孫柳益，盧洪濤，等. 層次分析法在績效考評指標權重設定中的作用[J]. 中國科技信息， 2005（6）： 87.

[7]? ? 黃毅華，孫柳益，盧洪濤，等. 用戶感知體系優化的探討及應用[J]. 移動通信， 2018，42（4）： 90-96.

[8]? ?龔鋼軍，熊琛，許剛. 基于層次分析判斷矩陣的配用電通信業務模型的研究[J]. 電力系統保護與控制， 2013（22）： 19-24.