小區LTE網絡覆蓋的設計與實現

古慶利

（廣州杰賽科技股份有限公司，廣東 廣州 510310）

0 引言

縱觀移動通信的發展歷程，從1986年第一套模擬移動通信系統在美國芝加哥誕生，到如今4G如火如荼，短短的30多年間，移動通信已從簡單的替代有線電話到現在LTE網絡成為人們工作、生活和娛樂不可或缺的信息通信手段。因此研究小區LTE網絡覆蓋設計成為了當前移動通信建設中必不可少的課題。在當前的LTE網絡覆蓋中，最重要的用戶群體集中在密集城區，而密集城區由于高樓林立，無線信號傳播環境復雜，導致信號深度覆蓋不足、干擾嚴重，另一方面由于大眾對自身健康關注度的增加出現“談輻射色變”的情況，居民阻撓移動通信基站建設的事情時有發生，這無疑使得通信運營商面臨越來越大的建設難度。

1 小區LTE網絡覆蓋設計流程

1.1 小區LTE網絡設計總體流程

在實際工作中，小區LTE無線網絡設計流程圖如圖1所示。其中幾個關鍵步驟說明如下。

圖1 小區LTE無線網絡設計流程圖

1.1.1 問題定位

該階段的主要任務是通過MR、DT、話務、投訴、KPI等多維度數據分析，初步定位問題區域，并對具體問題的類型進行分析歸類，初步確定解決的手段，優先排除故障，然后考慮網絡優化調整，有局部容量需求的考慮站點擴容，最后考慮新建站址解決。問題定位分析主要是針對網絡的覆蓋問題。通常分析的數據類型主要包括DT測試數據、MR測量報告數據等。DT測試數據分析是常規的線覆蓋分析方法，主要通過室外道路驅車測試（DT）得到相關數據，對于不便于通車的道路（住宅小區內部便道）和樓宇內部可進行步行打點測試或用建筑物損耗來修訂路測強度。更為準確的問題定位則是借助于MR大數據分析，該測量報告是系統側采集的、由手機終端測量并上報的當前無線信號信息，包含了當前服務小區和周邊鄰區的信號電平、質量和小區ID等信息，運用無線定位算法可對測試結果進行定位并進行地理化呈現。因此，通過海量的MR數據的分析，可以得到各區域的信號點評、信號質量、數據業務速率等指標的統計分布，了解網絡的整體覆蓋水平，幫助定位問題區域。具體的問題定位分析思路如圖2所示。

圖2 問題定位分析思路

1.1.2 現場勘查

對區域問題進行現場勘察，獲取周邊無線環境、現網站址分布、可利用站址等信息，通過測試精確定位網絡問題的區域和類型。

由于LTE微基站設備重量輕、尺寸小、安裝方式更為靈活，且多用于局部區域的補盲吸熱，主要通過近距離直射或者穿透覆蓋目標區域，燈桿、監控桿、建筑物外墻、建筑物樓頂等成為目前微基站的主要安裝位置。因此，小基站勘察設計中要注意對周邊可用的資源進行詳細的勘察，包括燈桿、監控桿、公交站牌、周邊現有站址、機房等，評估各基礎設施可安裝設備的高度和尺寸，確定天線安裝和設備引電方式等，形成系統完整的設計方案。

此外，為了支撐精細化設計和仿真，微基站勘察中要注意收集整理周邊無線環境信息，如周邊建筑物的分布、高度、結構（外墻材質、開窗大小、內部隔斷多少等）、植被、水系等其他影響無線信號傳播的因素，以及核實確定現網站點的詳細工作參數（精確到每個天線點位的具體安裝位置、高度、方向角、傾角、天線型號、饋線長度等），并對建筑物、基站等進行建模以及精細化仿真，從而對建設效果進行更為準確細致的評估，以及指導方案的優化設計。

1.1.3 方案設計

方案設計階段主要根據勘察情況制定具體的設計方案，包括設備選型、安裝方式設計、小區劃分、基站無線參數設計等。與此同時，由于LTE系統沒有采用軟切換，也沒有擴頻增益，所以同頻干擾對系統性能的影響至關重要。為了保證整個網絡性能更優，應當在規劃設計時考慮站點的合理布局，選址時要重點考慮周邊基站站址分布和無線環境等多方面的因素，所選新增站址要以覆蓋效果良好，且不會對周邊基站造成較大干擾為目標。因此，為了提高方案的落地性，方案設計時往往需要提供多套備選方案，并從覆蓋效果、建設成本、建設難度等方面進行綜合評估，給出解決方案優先級建議。

2 小區LTE網絡深度覆蓋的實現路徑

2.1 鏈路預算定義

鏈路預算是一個功率預算，是對一條通信鏈路中的各種損耗和增益進行核算，計算在一個呼叫連接中，在保持一定呼叫質量下，鏈路所允許的最大傳輸損耗。

計算鏈路預算時，微基站和宏基站大同小異，主要區別在于微基站設備種類較多，在不同場景下的微基站設備所發射的功率和所使用的天線增益、接收機靈敏度都存在較大差異，因此，在設計中需要根據采用的設備進行參數核算。

2.2 鏈路預算參數

2.2.1 有效發射功率

有效發射功率是天線端發射出去的功率。有ERP和EIRP兩種表示方法。兩者的不同在于：ERP是有效輻射功率；EIRP是等效各向同性輻射功率。

一般情況下通常使用有效發射功率EIRP來表示。

目前主流設備廠家的微基站發射功率每個通道37dBm（5W），總共兩個通道（載頻）。對應單個RS的功率，還要除以整個帶寬上RE的個數；用戶的PDSCH信道功率，則取決于分配給該用戶的RB個數占整個帶寬上RB總數的比例。

2.2.2 接收機靈敏度

接收機靈敏度是當其滿足一定誤碼率的要求時，可以解調出最小的有用信號電平值。對于RS信號，可以直接以運營商要求的RSRP門限要求作為靈敏度；對于其他信道，則根據不同的信道配置和速率要求來計算，參考以下公式。

接收機靈敏度=解調門限（SNRreq）+底部噪聲

底部噪聲=KTB+NF

式中，K是常數，1.38×10-20[mW/（K.Hz-1）]。表征自由電子熱運動能量和溫度的關系，熱噪聲在整個頻譜范圍內均勻分布。

T：地面通信環境取標準室溫290K。

熱噪聲功率譜密度KT=1.38x10-20[mW/（K.Hz-1）]x290K=-174dBm/Hz

注：dBm/Hz是分貝值表示的功率譜密度單位，即在1Hz帶寬內的單位為dBm的功率值。

B：信道帶寬，取決于系統分配給用戶的RB數，如分配1個RB，帶寬為1.8MHz，折算為62.55dB。

NF：接收機的噪聲系數，一般基站接收機取2-5dB。終端接收機取為7dB。

除此之外，小區LTE網絡覆蓋主要是為了解決城市小區深度覆蓋不足的問題，因此，需要室外天線盡量靠近覆蓋目標，但是考慮到定向天線的覆蓋夾角的限制，天線也不能距離目標樓宇過近，以避免主波瓣覆蓋范圍過小的問題。

3 結束語

總而言之，隨著全球移動通信網絡的更新迭代，在移動通信領域中的技術競爭也是如火如荼。當前，我國的LTE網絡覆蓋正在不斷完善，移動通信技術向4G+和5G網絡的不斷升級演進，移動通信網絡的高速數據業務承載能力也在不斷提升，助力了移動互聯網業務應用的蓬勃發展。同時，廣大移動用戶對于能隨時隨地高速接入無線網絡的要求也越來越高，如何設計并實現良好的小區LTE網絡覆蓋成為國內外研究的焦點。本文的研究方向是根據移動通信網絡覆蓋理論來進行小區LTE網絡覆蓋的設計，并通過實例展示了LTE網絡覆蓋建設方案。在今后的無線網絡規劃中需要對相關技術進行進一步研究。