一種新的網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量評(píng)估方法

張生，李春明，侯優(yōu)優(yōu)，姚柒零

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

1 前言

理想網(wǎng)絡(luò)的覆蓋可以用“不多不少”來概括，就是覆蓋剛剛好。所謂“多”就是過覆蓋，“少”就是弱覆蓋，總體就是要求精確覆蓋。

現(xiàn)階段的GSM網(wǎng)絡(luò)，由于選址難度較大，部分區(qū)域的弱覆蓋現(xiàn)象仍存在，但只是局部的問題，更多的是過覆蓋，多小區(qū)過覆蓋就形成交叉覆蓋，隨著頻率復(fù)用系數(shù)進(jìn)一步降低，會(huì)加劇同鄰頻干擾，抬升網(wǎng)絡(luò)干擾底噪，例如以前-95dBm通話良好，而現(xiàn)在-90dBm通話質(zhì)量惡化。

通常使用覆蓋率指標(biāo)對(duì)覆蓋進(jìn)行評(píng)估，覆蓋率主要反應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的強(qiáng)弱，無法給出覆蓋的質(zhì)量，本文使用覆蓋指數(shù)來對(duì)覆蓋質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，通過覆蓋指數(shù)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)在覆蓋方面存在的潛在問題，并可以依據(jù)覆蓋指數(shù)反應(yīng)的問題對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整。

2 覆蓋指數(shù)及物理表征意義

覆蓋指數(shù)主要評(píng)估小區(qū)的覆蓋狀況，覆蓋指數(shù)反應(yīng)了無線環(huán)境對(duì)信號(hào)傳播的影響，同時(shí)也反應(yīng)了基站平面布局和站址高低變化引起的無線覆蓋的變化。覆蓋指數(shù)主要由重疊覆蓋度、小區(qū)冗余覆蓋度、基站布局偏差系數(shù)、基站高度偏差系數(shù)等組成。主要通過MR數(shù)據(jù)和掃頻數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

2.1 道路重疊覆蓋度

通過道路掃頻數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

道路重疊覆蓋度指道路上弱于最強(qiáng)信號(hào)12dB范圍內(nèi)且電平大于-90dBm的小區(qū)數(shù)（含最強(qiáng)信號(hào)小區(qū)）。該指數(shù)反映了該路段有多少個(gè)強(qiáng)信號(hào)小區(qū)在同時(shí)覆蓋，重疊覆蓋度的值越大，表明該路段或者該小區(qū)覆蓋的信號(hào)越雜亂，越容易出現(xiàn)越區(qū)覆蓋、交叉覆蓋，在小區(qū)載頻配置比較高的區(qū)域越容易產(chǎn)生干擾。道路重疊覆蓋度超過5的路段需要進(jìn)行關(guān)注，超過10定義為過度覆蓋路段，需要進(jìn)行優(yōu)化。

圖1 道路重疊覆蓋度

該值可以以小區(qū)粒度輸出，例如小區(qū)A的重疊覆蓋度平均為5，表示在小區(qū)A的覆蓋區(qū)域內(nèi)還有其余4個(gè)滿足條件的強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行覆蓋。

圖1為某城市的道路重疊覆蓋度，從圖中可以看出該城市的大約有20處重疊覆蓋比較高的區(qū)域，在后期需要進(jìn)行覆蓋專項(xiàng)優(yōu)化。

2.2 小區(qū)冗余覆蓋度

通過道路掃頻數(shù)據(jù)計(jì)算。

小區(qū)冗余覆蓋度等于該小區(qū)在道路上滿足相關(guān)條件且非最強(qiáng)小區(qū)的采樣點(diǎn)數(shù)除以該小區(qū)在道路上滿足相關(guān)條件的總采樣點(diǎn)數(shù)（含最強(qiáng)），相關(guān)條件是指信號(hào)同時(shí)滿足電平高于-80dBm和弱于最強(qiáng)信號(hào)12dB兩個(gè)條件。

該指數(shù)反應(yīng)了小區(qū)信號(hào)是一個(gè)強(qiáng)信號(hào)，但不是最強(qiáng)信號(hào)的比例，如果該值越大，說明潛在的越容易影響其他小區(qū)，當(dāng)小區(qū)冗余覆蓋度達(dá)到85%時(shí)，認(rèn)為是高冗余覆蓋率小區(qū)，說明該小區(qū)的覆蓋范圍控制得不好，需要調(diào)整覆蓋，控制對(duì)其他小區(qū)的影響。圖2為小區(qū)冗余覆蓋度原理圖。

需要注意的是，該值與掃頻采樣點(diǎn)的密度有關(guān)，當(dāng)掃頻密度不夠時(shí)，很容易造成誤判。

2.3 小區(qū)重疊覆蓋度

通過MR測量報(bào)告數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

Xsi(12dB)為鄰區(qū)i在服務(wù)小區(qū)s的測量報(bào)告中出現(xiàn)且信號(hào)強(qiáng)度差<12dB的樣本點(diǎn)數(shù)， Xall為服務(wù)小區(qū)MR測量到的所有n個(gè)相鄰小區(qū)的樣本點(diǎn)總數(shù)。

表征的意義：該指數(shù)的值域是[0，1]，數(shù)值越大，表示該小區(qū)在有效覆蓋區(qū)域內(nèi)與其他小區(qū)信號(hào)的交疊越多。達(dá)到極限值1時(shí)意味著該小區(qū)的覆蓋可以被周圍其他小區(qū)的覆蓋代替。

圖2 小區(qū)冗余覆蓋度原理圖

圖3是某城市小區(qū)重疊覆蓋度的統(tǒng)計(jì)分布，從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，該城市小區(qū)重疊覆蓋度普遍較高，主要集中在0.3～0.66之間，占比為77.69%，0.66以上的有415個(gè)小區(qū)，對(duì)小區(qū)重疊覆蓋度影響較為明顯。

2.4 重疊覆蓋小區(qū)數(shù)

通過MR測量報(bào)告進(jìn)行計(jì)算。

重疊覆蓋小區(qū)數(shù)=Xsi(12dB)/Xall>5%(門限可以調(diào))的鄰區(qū)個(gè)數(shù)，該指數(shù)表示服務(wù)小區(qū)內(nèi)存在多少個(gè)強(qiáng)信號(hào)的鄰小區(qū)。

圖3 小區(qū)重疊覆蓋度統(tǒng)計(jì)分布圖

Xsi(12dB)為鄰區(qū)i在服務(wù)小區(qū)s的測量報(bào)告中出現(xiàn)且信號(hào)強(qiáng)度差小于12dB的樣本點(diǎn)數(shù)， Xall為服務(wù)小區(qū)MR測量到的所有n個(gè)相鄰小區(qū)的樣本點(diǎn)總數(shù)。

圖4為某城市的重疊覆蓋小區(qū)數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布圖，從圖中可以看出該城市重疊覆蓋小區(qū)數(shù)大部分處于0～5之間，占比為62.53%，屬于較好狀態(tài)。處于6～8的小區(qū)比例為28.59%，處于8～14之間的小區(qū)比例為8.87%，這部分小區(qū)的指標(biāo)較差，需要對(duì)這部分站點(diǎn)區(qū)域的覆蓋進(jìn)行控制。

2.5 基站布局偏差系數(shù)

理想的站址布局是基站呈等間距的蜂窩狀分布。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，受各種因素影響，并不是每一個(gè)基站都能選到理想位置，這就造成了基站布局稀疏不均，有的區(qū)域兩個(gè)基站很近，有的區(qū)域兩個(gè)基站很遠(yuǎn)。站距太近的區(qū)域，很容易導(dǎo)致兩個(gè)小區(qū)覆蓋交疊面積過大，甚至越區(qū)覆蓋。站距太遠(yuǎn)的區(qū)域，往往沒有主強(qiáng)信號(hào)，覆蓋比較雜亂，甚至小區(qū)間重疊覆蓋區(qū)域太小，導(dǎo)致弱覆蓋。

為了衡量基站布局引起的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)問題，我們引入了基站布局偏差系數(shù)，通過該系數(shù)來量化基站布局的合理性。該系數(shù)是通過鄰區(qū)基站與中心基站站距的標(biāo)準(zhǔn)差來表征。

其中：n為中心基站的第一圈鄰區(qū)基站的數(shù)量，第一圈鄰區(qū)基站就是直接與中心基站覆蓋相交的基站。

Di為第i個(gè)基站和中心基站之間的站距。

該指數(shù)主要考慮宏蜂窩基站層，室分和街道站不納入計(jì)算。一般而言，基站布局偏差系數(shù)較小，說明該基站站址布局合理、均勻，反之，說明基站布局不合理。

圖5為某城市站點(diǎn)布局偏差系數(shù)的地理分布，從圖中可以看出該城市站點(diǎn)分布總體均勻合理。

2.6 基站高度偏差系數(shù)

高站覆蓋范圍廣，吸收的話務(wù)量多，矮站覆蓋差，吸收話務(wù)能力弱。當(dāng)一個(gè)區(qū)域，基站高度參差不齊、落差比較大時(shí)，造成覆蓋控制困難，常常高站信號(hào)會(huì)越過矮站，造成越區(qū)覆蓋，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)時(shí)，應(yīng)盡量避免這種情況。

圖4 重疊覆蓋小區(qū)數(shù)統(tǒng)計(jì)分布圖

圖5 基站布局偏差系數(shù)地理渲染圖

為了衡量站高層次不齊對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)，我們引入基站高度偏差系數(shù)。

其中：n為中心基站的第一圈鄰區(qū)基站的數(shù)量，第一圈鄰區(qū)基站就是直接與中心基站覆蓋相交的基站；hi為第一圈鄰小區(qū)第i個(gè)基站的高度；h為中心基站的高度。

基站高度偏差系數(shù)主要考慮中高層基站，室分和底層站不納入計(jì)算，一般而言，基站高度合理性系數(shù)絕對(duì)值較小，說明該基站高度與周圍基站高度落差比較小，站高合理，反之，說明基站高度不合理。

圖6為某城市基站高度偏差系數(shù)，從圖中可以看出該城市局部區(qū)域基站高度偏差系數(shù)較大，基站與周圍站點(diǎn)落差較大，針對(duì)這些基站，需要對(duì)天線高度和下傾角進(jìn)行控制，防止越區(qū)覆蓋的發(fā)生。

圖6 基站高度偏差系數(shù)地理渲染圖

3 結(jié)束語

影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的因素有很多，從器件質(zhì)量、站點(diǎn)布局到頻率規(guī)劃、參數(shù)設(shè)置都可能對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能造成影響，對(duì)于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，覆蓋是網(wǎng)絡(luò)接續(xù)和通話連續(xù)的最基本保證，覆蓋信號(hào)的強(qiáng)弱主要由網(wǎng)絡(luò)建設(shè)來決定，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完成后，覆蓋優(yōu)化調(diào)整主要靠天線方向角、傾角和掛高的調(diào)整進(jìn)行局部調(diào)整。本文不再探討覆蓋信號(hào)強(qiáng)度的問題，而主要是通過一系列指數(shù)來評(píng)估無線覆蓋的質(zhì)量，在優(yōu)化項(xiàng)目中，已經(jīng)從道路重疊覆蓋度入手，展開對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的調(diào)整工作，均取得了不錯(cuò)的效果。