基于AOA大數(shù)據(jù)精細(xì)RF優(yōu)化方法研究

丁 博 馬傳項(xiàng)

中郵建技術(shù)有限公司

0 引言

傳統(tǒng)現(xiàn)場天線方位角調(diào)整主要是根據(jù)現(xiàn)場勘測(cè)的無線覆蓋環(huán)境和用戶位置分布來進(jìn)行調(diào)整，能否有效提升小區(qū)覆蓋率取決于前臺(tái)人員的優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)，由于勘查的準(zhǔn)確性和前臺(tái)人員的主觀性，實(shí)際調(diào)整效果并不太理想。隨著5G 基站的大規(guī)模建設(shè)部署，現(xiàn)有2G、3G、4G 天面資源更加緊張，為了給5G網(wǎng)絡(luò)預(yù)留天面資源，對(duì)5G 建設(shè)中遇到的天面資源進(jìn)行整合，總結(jié)制定基于AOA 大數(shù)據(jù)策略，實(shí)施精細(xì)RF 優(yōu)化。本策略主要在3、4G 頻段天面整合的基礎(chǔ)上，增加一項(xiàng)測(cè)量項(xiàng)“A0A_MESUREMENT”，用于評(píng)估基站方位角是否合理，指導(dǎo)實(shí)際RF 優(yōu)化工作。

1 研究背景

AOA（Angle of Arrival，到達(dá)角度）定位是一種基站定位方法，基于信號(hào)的入射角度進(jìn)行定位。統(tǒng)計(jì)小區(qū)下用戶集中分布位置與天線主覆蓋偏離角度，指導(dǎo)現(xiàn)場人員開展精準(zhǔn)的天線調(diào)整，確保用戶使用最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)資源，持續(xù)提升客戶感知。

2 數(shù)據(jù)描述

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法：通過MR 上報(bào)AOA 數(shù)據(jù)，將天線角等分72 份，即AOA_00 到AOA_71，每個(gè)等分代表5 度夾角。以天線法線角度為AOA_00，統(tǒng)計(jì)小區(qū)下用戶所在角度，如表1所示。

表1 AOA 值方位角偏差映射關(guān)系表

終端相對(duì)服務(wù)小區(qū)的參考方位角，標(biāo)準(zhǔn)參考方位角為正北方向，逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，如圖1 所示。

圖1 MR AOA 測(cè)量用戶分布示意圖

基于海量終端MR.AOA 測(cè)量數(shù)據(jù)，通過對(duì)MR 測(cè)量數(shù)據(jù)中的天線到達(dá)角AOA 的數(shù)據(jù)進(jìn)行賦權(quán)值處理，計(jì)算得到最佳的調(diào)整角度，如圖2 所示。

圖2 智能天線對(duì)用戶方跟蹤示意圖

3 方法論

主要實(shí)施方法、具體步驟有：實(shí)施天面改造、計(jì)算平均到達(dá)角、單方向角密集用戶方案、篩選重點(diǎn)小區(qū)、NR 天線權(quán)值優(yōu)化、精細(xì)化微調(diào)。

3.1 實(shí)施天面改造

（1）新址新建站點(diǎn)“天面最小化”

新址新建站點(diǎn)原則上每個(gè)扇區(qū)方向僅部署1 面天線，優(yōu)選4 端口或者4+4 天線；業(yè)務(wù)熱點(diǎn)可直接部署4488 天線，為后續(xù)擴(kuò)容預(yù)留天線端口。

（2）存量站點(diǎn)原則上天面不新增

結(jié)合共址新建4G FDD1.8GHz 或新建5G 頻段扇區(qū)，必須選擇4488 或4+4 天線開展天面整合。僅4G 擴(kuò)容時(shí)須為5G 天面整合預(yù)留相應(yīng)的天線端口資源。

（3）存量站點(diǎn)天面整合以終為始，系統(tǒng)割接循序漸進(jìn)

天面替換一步到位，為目標(biāo)網(wǎng)預(yù)留桿位和天線端口，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)分階段進(jìn)行天線端口接入和天線替換。

（4）各系統(tǒng)天面分配原則

整合后有兩面的天線，一面天線應(yīng)包括GSM/DCS/FDD900/FDD1800（選用4+4），另一面天線包含TDD FA/D（選用FAD 天線）。

（5）天線位置分配原則

考慮面向未來5G 網(wǎng)絡(luò)的競爭力，整合后最優(yōu)天線位置應(yīng)預(yù)留給5G 扇區(qū)。

（6）方位角分布原則

整合后同一扇區(qū)有兩面及以上4G 天線的，方位角應(yīng)根據(jù)實(shí)際覆蓋需求進(jìn)行調(diào)整，盡量避免同一網(wǎng)絡(luò)制式存在異頻共覆蓋。

（7）美化罩改造原則

應(yīng)根據(jù)AAU尺寸更換合適安裝且具備散熱能力的美化罩。

3.2 計(jì)算平均到達(dá)角

輸入條件：采集數(shù)據(jù)AOA 全區(qū)間用戶數(shù)數(shù)據(jù)，經(jīng)度、緯度、站高、方向角（包括電子方位角）數(shù)據(jù)精確的工程參數(shù)。

AOA 全區(qū)間采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的算法：

AOA_000～AOA_071 用戶數(shù)求和平均到達(dá)角=（前向采樣到達(dá)角度數(shù)值*權(quán)重系數(shù)1-后向采樣到達(dá)角度數(shù)值*權(quán)重系數(shù)2）/AOA 全區(qū)間點(diǎn)總采樣點(diǎn)數(shù)。

權(quán)重系數(shù)1/2 為根據(jù)主覆蓋方向內(nèi)的話務(wù)分布和覆蓋場景重要程度人工賦予的權(quán)重系數(shù)。（詳細(xì)系數(shù)不體現(xiàn)）

修正后方向角=方向角（工參）-平均到達(dá)角。

注意：最終結(jié)果需要人工審核修正，結(jié)果須轉(zhuǎn)化為0～360°之間的標(biāo)準(zhǔn)方位角坐標(biāo)系度數(shù)。

3.3 單方向角密集用戶方案

通常建議單一方位夾角用戶數(shù)大于35%直接將方位角調(diào)節(jié)至對(duì)應(yīng)角度區(qū)間。

第一步：單小區(qū)篩選。第二步：計(jì)算修正后方位角AOA_n=5*（n+1）。（n 值說明參見表1，取值范圍0～71。）

3.4 篩選重點(diǎn)小區(qū)

由于以上兩個(gè)調(diào)節(jié)計(jì)算得到的結(jié)果每個(gè)小區(qū)都需要調(diào)整數(shù)量較大，如果全部優(yōu)化存在以下幾個(gè)問題：站點(diǎn)多，工作量非常大；部分站點(diǎn)已經(jīng)覆蓋非常好，調(diào)節(jié)改善效果會(huì)非常有限；改變角度過小，效果有限；采樣用戶數(shù)據(jù)太少，由于各種原因后續(xù)變化會(huì)比較大。鑒于以上問題，推薦使用以下3個(gè)條件篩選：（1）條件1：MR 覆蓋率大于96%不修改；（2）條件2：方向角絕對(duì)值小于10 不修改；（3）條件3：AOA 總采樣點(diǎn)小于1000 不修改。

3.5 NR 天線權(quán)值優(yōu)化

通過天線水平波瓣寬度、垂直波瓣寬度、電子方位角、電子傾角、機(jī)械方位角、機(jī)械傾角等各種參數(shù)設(shè)置驗(yàn)證SSB覆蓋信號(hào)強(qiáng)度變化情況。

RSRP 評(píng)估：隨著水平波瓣寬度變窄，覆蓋采樣點(diǎn)總數(shù)逐漸降低，水平覆蓋范圍逐漸變小，主波瓣覆蓋信號(hào)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，旁瓣信號(hào)覆蓋強(qiáng)度逐漸變?nèi)酰采w差點(diǎn)（RSRP≤-105dBm）比例逐漸增加，覆蓋中點(diǎn)（-105dBm～-90dBm）比例逐漸減少，覆蓋好點(diǎn)（≥-90dBm）比例逐漸增加。

SINR 評(píng)估：隨著水平波瓣寬度變窄，覆蓋采樣點(diǎn)總數(shù)逐漸降低，水平覆蓋范圍逐漸變小。SINR 差點(diǎn)（≤0dB）比例逐漸增加，SINR中點(diǎn)（0～20dB）比例逐漸減少，SINR好點(diǎn)（≥20dB）比例逐漸增加。

下行MAC 速率評(píng)估：隨著水平波瓣寬度變窄，覆蓋采樣點(diǎn)總數(shù)逐漸降低，水平覆蓋范圍逐漸變小。平均速率和峰值速率50Mbps/100Mbps/200Mbps 占比明顯增加。

對(duì)NR 天線水平波瓣寬度、垂直波瓣寬度、電子方位角、電子下傾角、機(jī)械方位角、機(jī)械下傾角等各種參數(shù)精細(xì)化設(shè)置驗(yàn)證總結(jié)如下：

（1）水平波寬105°/90°/65°/45°：隨著水平波瓣寬度變窄，覆蓋采樣點(diǎn)總數(shù)逐漸降低，水平覆蓋范圍逐漸變小，旁瓣方向RSRP、SINR、下行速率變得越來越差（105°>90°>65°>45°），而主瓣方向RSRP、SINR、下行速率逐漸變好（105°<90°<65°<45°）。說明寬波瓣更適合廣場等半徑小的面狀覆蓋，而窄波瓣更適合半徑大的線狀或區(qū)域增強(qiáng)深度覆蓋。

（2）垂直波寬3°/6°/12°/20°：隨著垂直波瓣寬度變寬，站下近點(diǎn)覆蓋RSRP、SINR 逐漸增強(qiáng)（20°>12°>6°>3°），中遠(yuǎn)點(diǎn)覆蓋RSRP、SINR 由增強(qiáng)到變?nèi)酰?2°>20°>6°>3°）。（備注：測(cè)試最遠(yuǎn)點(diǎn)512 米）。說明適當(dāng)增大垂直波寬可增強(qiáng)塔下覆蓋、中點(diǎn)覆蓋，如站間距小干擾或中高層小區(qū)場景較適用。

（3）電子方位角0°->10°->20°->30°：隨著數(shù)字方向角順時(shí)針調(diào)整，小區(qū)覆蓋方向明顯向順時(shí)針偏移，順時(shí)針方向覆蓋明顯增強(qiáng)，逆時(shí)針方向覆蓋明顯變?nèi)酢Ｕf明可通過數(shù)字方位角對(duì)廣播覆蓋調(diào)優(yōu)。

（4）電子傾角0°/4°/8°/12°：隨著數(shù)字傾角增大，站下近點(diǎn)覆蓋RSRP、SINR 逐漸增強(qiáng)（12°/8°/ 4°/ 0°），中遠(yuǎn)點(diǎn)覆蓋RSRP、SINR由增強(qiáng)到變?nèi)酰?2°>8°>4°>0°）。（備注：測(cè)試最遠(yuǎn)點(diǎn)512 米）。說明適當(dāng)增大下傾角可增強(qiáng)塔下覆蓋、中點(diǎn)覆蓋，如站間距小干擾或中高層小區(qū)場景較適用。

最后，根據(jù)指標(biāo)與預(yù)期效果對(duì)比后，對(duì)電子方位角和下傾角進(jìn)行精細(xì)化微調(diào)。

4 實(shí)施效果

4.1 MR 指標(biāo)對(duì)比

對(duì)比前后涉及的135 個(gè)物理扇區(qū)方向和131 個(gè)對(duì)F1 頻點(diǎn)扇區(qū)，天饋整合前后F1 頻點(diǎn)方位角基本無變化，整合前MR覆蓋率96.69%，整合優(yōu)化后11 月上旬MR 覆蓋率98.14%，較整合前有明顯提升。

按物理扇區(qū)方向和F1 頻點(diǎn)小區(qū)這兩個(gè)維度具體指標(biāo)對(duì)比，如圖3 所示。

圖3 實(shí)施前后MR 覆蓋率對(duì)比

4.2 TA 對(duì)比

對(duì)比扇區(qū)方向由于前后方位角發(fā)生變化并經(jīng)過頻段結(jié)構(gòu)調(diào)整，扇區(qū)方向TA 也明顯變化。對(duì)比F1 頻點(diǎn)越區(qū)覆蓋嚴(yán)重小區(qū)（覆蓋距離超過2 公里）數(shù)目從103 個(gè)下降為59 個(gè)，如圖4 所示。

圖4 實(shí)施前后F1 頻點(diǎn)越區(qū)覆蓋嚴(yán)重小區(qū)數(shù)對(duì)比

4.3 業(yè)務(wù)量對(duì)比

對(duì)比整合前和整合優(yōu)化后，業(yè)務(wù)量從6.64TB 上升至9.97TB，上升3.33TB，上升幅度50.2%。135 個(gè)扇區(qū)方向中有96 個(gè)小區(qū)的流量上升，占比71.11%。如圖5 所示。

圖5 實(shí)施前后業(yè)務(wù)量對(duì)比

4.4 Volte 話務(wù)量對(duì)比

對(duì)比整合前和整合優(yōu)化后，話務(wù)量從1635.7Erl 上升至2737.4Erl，上升1101.7Erl，上升幅度67.35%。135 個(gè)扇區(qū)方向中有90 個(gè)小區(qū)的Volte 話務(wù)量上升，占比51.85%，如圖6 所示。

圖6 Volte 話務(wù)量對(duì)比

4.5 用戶數(shù)對(duì)比

對(duì)比整合前和整合優(yōu)化后，平均用戶數(shù)從3542.7 上升至4597，上升1054.2，上升幅度近30%。135 個(gè)扇區(qū)方向中有87個(gè)小區(qū)的流量上升，占比64.44%，如圖7 所示。

圖7 平均用戶數(shù)對(duì)比

5 結(jié)束語

實(shí)施本策略后，經(jīng)過4 個(gè)月的結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化，31 個(gè)扇區(qū)的方位角發(fā)生了改變（占比9.77%），各頻段新增87 個(gè)扇區(qū)，MR 覆蓋率從96.69%上升至98.14%。本方法有效提升了MR覆蓋率，業(yè)務(wù)量和平均用戶數(shù)也顯著升高，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)RF 優(yōu)化的目標(biāo)。本方法依賴終端，但不受環(huán)境影響，用于評(píng)估的各項(xiàng)KPI 結(jié)果更接近網(wǎng)絡(luò)真實(shí)情況。優(yōu)化和實(shí)施基本都可以在后臺(tái)完成，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本。