合肥LTE重疊覆蓋問題研究

摘要：隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)快速發(fā)展，急需速度更快、信號更穩(wěn)定，成本最低廉的高速信息公路，而LTE技術(shù)作為全球最為成熟、已被全球主流運營商認可的高速無線通信技術(shù)。在國內(nèi)各大運營商4G牌照發(fā)放前夕，都在進行大規(guī)模進行實驗網(wǎng)的建設(shè)，該文針對城市LTE大規(guī)模建設(shè)中最影響下載速度的重疊覆蓋問題進行研究，重點從站間距、站直高度、下傾角等影響因素進行實證研究，從而即將到來的LTE大規(guī)模建設(shè)提供指導(dǎo)規(guī)劃建議。

關(guān)鍵詞：重疊覆蓋；站間距；站址高度；下傾角

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）13-2937-06

Abstract：With the rapid development of mobile Internet， Internet of Things， cloud computing and big data， the information superhighway characterized by faster speed， more stable signals and lower cost is in urgent need. LTE has been widely recognized by global leading operators as the most mature high-speed wireless communication technology in the world. All major domestic operators are busy in building their experimental networks on a large scale before 4G licenses are started to be granted. This paper conducts an empirical study on the overlapping coverage problem in the large-scale construction of LTE in cities which has the greatest impact on download speed， mainly focusing on station spacing， site elevation， downtilt and other influencing factors. At last， it brings forward directions and suggestions on the upcoming large-scale construction of LTE.

Key words： overlapping coverage； station spacing；site elevation； downtilt

1 合肥LTE重疊覆蓋問題研究

1.1 重疊覆蓋問題研究目的

基于合肥D頻段LTE網(wǎng)絡(luò)研究重疊覆蓋對下行速率的影響、研究現(xiàn)網(wǎng)重疊覆蓋現(xiàn)狀、研究降低重疊覆蓋的方法。首先，通過統(tǒng)計每個采樣點鄰區(qū)數(shù)量（強度較主小區(qū)在-6DB以內(nèi)），研究D頻段組網(wǎng)下重疊覆蓋度與下載速率的關(guān)系。其次，研究合肥現(xiàn)網(wǎng)重疊覆蓋度情況，生成現(xiàn)網(wǎng)重疊覆蓋渲染圖，直觀呈現(xiàn)合肥LTE網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋情況。再次，分析總結(jié)造成重疊覆蓋度高的原因，指導(dǎo)后期LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。最后，對合肥重疊覆蓋度較差的典型區(qū)域進行下傾角調(diào)整、功率調(diào)整、站高調(diào)整（可選）等優(yōu)化，比對優(yōu)化效果。

本文旨在評測重疊覆蓋度對LTE網(wǎng)絡(luò)性能的影響、分析造成LTE重疊覆蓋度高的原因，指導(dǎo)后期LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與建設(shè)。

1.2重疊覆蓋度分析

重疊覆蓋指的是在某一位置，同時有多個電平相近的小區(qū)覆蓋，重疊覆蓋度與無線環(huán)境、基站密度、天線參數(shù)密切相關(guān)，考慮到無線環(huán)境為不可控因素，在LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)過程中，我們推斷：可控的影響重疊覆蓋度的主要因素有：站間距、站址高度、下傾角。

1.2.1 站間距

現(xiàn)網(wǎng)LTE站點利用蜂窩型方式組網(wǎng)，主要覆蓋密集城區(qū)，存在密集高層建筑，對無線信號輻射產(chǎn)生嚴(yán)重影響，根據(jù)無線環(huán)境情況實際站間距設(shè)置在150-300M。導(dǎo)致鄰區(qū)增多，造成重疊覆蓋區(qū)域增多。

1.2.2站址高度

基站過高，小區(qū)覆蓋范圍過大，會引起越區(qū)覆蓋，將導(dǎo)致越區(qū)覆蓋區(qū)域小區(qū)數(shù)的增加。站高對覆蓋影響最大，也最難整治，因此在規(guī)劃時根據(jù)以終為始，控制好初始站高，避免網(wǎng)絡(luò)不斷建設(shè)后出現(xiàn)過多高站。

1.2.3下傾角

下傾角過大，導(dǎo)致本身該覆蓋的區(qū)域減小，使得小區(qū)邊緣覆蓋能力減弱，影響網(wǎng)絡(luò)下載速率、RSRP、SINR等性能；下傾角過小，導(dǎo)致越區(qū)覆蓋，增加其他區(qū)域的覆蓋信號，并且導(dǎo)致其他區(qū)域的鄰區(qū)個數(shù)增加。

我們定義站間距為可能造成重疊覆蓋度高的因素1，站址高度為可能造成重疊覆蓋高的因素2，下傾角為可能造成重疊覆蓋度高的因素3。

1.3 現(xiàn)網(wǎng)重疊覆蓋度評估

1.3.1 現(xiàn)網(wǎng)重疊覆蓋度

針對合肥LTE試驗網(wǎng)，我們定義UE在業(yè)務(wù)狀態(tài)下檢測到3個及以上鄰區(qū)且第一鄰區(qū)和主服務(wù)小區(qū)電平差異在6db以內(nèi)的區(qū)域為重疊覆蓋區(qū)。根據(jù)試驗網(wǎng)拉網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計UE小區(qū)占用情況，該課題研究前合肥LTE試驗網(wǎng)重疊覆蓋度現(xiàn)狀：

取5月4日全網(wǎng)DT數(shù)據(jù)，全網(wǎng)采樣點8730個，其中重疊覆蓋區(qū)域即超過3（含3）個鄰區(qū)采樣點2552個，占比29.23%，接近三分之一，重疊覆蓋度高，下行吞吐量僅為19.93mbps，具體統(tǒng)計如下表：

下圖可有明顯的看出：隨著重疊覆蓋度的提升，LTE網(wǎng)絡(luò)下行吞吐量逐漸降低：

[鄰區(qū)數(shù)＼&采樣點數(shù)＼&下行吞吐量mbps＼&比例＼&0＼&181＼&28.43 ＼&2.07%＼&1＼&2378＼&24.85 ＼&27.24%＼&2＼&3619＼&19.07 ＼&41.45%＼&3＼&1920＼&15.04 ＼&21.99%＼&4＼&525＼&12.85 ＼&6.01%＼&5＼&97＼&12.74 ＼&1.11%＼&6＼&10＼&10.65 ＼&0.11%＼&]

1.3.2重疊覆蓋度渲染圖

圖1 重疊覆蓋渲染圖

上圖可以看出：合肥重疊覆蓋嚴(yán)重區(qū)域主要在長江路、紅星路、宿州路、北含山路等基站密集城區(qū)。

1.3.3重疊覆蓋TOP區(qū)域分析

1）TOP區(qū)域

下圖表為合肥12個重疊覆蓋度嚴(yán)重的TOP區(qū)域：渲染圖紅色區(qū)域表征重疊覆蓋，紅色越深、面積越大則重疊覆蓋度越高：

[＼&＼&1、長江路與飛鳳街交口＼&2、銀城大廈附近＼&＼&＼&3、招商大廈附近＼&4、宿州路與壽春路交口＼&＼&＼&5、宿州路與長江路交口＼&6、紅星路與宿州路交口＼&＼&＼&7、長江路如家快捷酒店＼&8、長江大廈附近＼&＼&＼&9、北含山路＼&10、益民街與舒城路交口＼&＼&＼&11、廬江路與舒城路交口＼&12、紅星路省政府后門＼&]

2）統(tǒng)計分析

（1）合肥密集城區(qū)LTE試驗網(wǎng)平均站間距約為340M，若站間距低于300米則認為站間距過小；

（2） 合肥LTE試驗網(wǎng)站高平均為29米，若基站高度大于35米則定義為高站；

統(tǒng)計合肥12個重疊覆蓋TOP區(qū)域，針對上文推斷的造成“重疊覆蓋度高”的因素1、因素2、因素3綜合分析：

若站間距小于300米，即站間距小，則因素1成立；

若存在高站，則因素2成立；

若存在下傾角不可調(diào)整，則因素3成立。

[序號＼&TOP重疊覆蓋區(qū)域＼&因素1＼&因素2＼&因素3＼&因素成立數(shù)量＼&站間距＼&高站數(shù)＼&下傾角不可調(diào)整站數(shù)＼&1＼&長江路與飛鳳街交口 ＼&205＼&1＼&1＼&3＼&2＼&銀城大廈附近 ＼&215＼&0＼&1＼&2＼&3＼&招商大廈附近＼&190＼&1＼&1＼&3＼&4＼&宿州路和壽春路交口＼&210＼&1＼&2＼&3＼&5＼&宿州路與長江路交口＼&250＼&0＼&2＼&2＼&6＼&紅星路與宿州路交口＼&240＼&1＼&2＼&3＼&7＼&長江路如家快捷酒店＼&190＼&0＼&1＼&2＼&8＼&長江大廈附近＼&215＼&1＼&2＼&3＼&9＼&北含山路＼&250＼&2＼&0＼&2＼&10＼&益民街與舒城路交口＼&210＼&3＼&0＼&2＼&11＼&廬江路與舒城路交口＼&290＼&3＼&0＼&2＼&12＼&紅星路省政府后門＼&280＼&3＼&2＼&3＼&]

上表可以看出，合肥現(xiàn)網(wǎng)12個重疊覆蓋度TOP區(qū)域，均至少滿足課題之初提出的因素1、因素2、因素3中的兩個。

綜述所述，課題之初對造成重疊覆蓋度高的3個因素的推斷完全正確。

1.4 效果評估

1.4.1 重疊覆蓋度對比

對比專題優(yōu)化前全網(wǎng)DT數(shù)據(jù)與優(yōu)化后全網(wǎng)DT數(shù)據(jù)，從重疊覆蓋采樣點占比方面分析：優(yōu)化前大于等于3個鄰區(qū)數(shù)的采樣點數(shù)有2552個，占全網(wǎng)29.23%。優(yōu)化后大于3個鄰區(qū)數(shù)的采樣點數(shù)為1523個，占全網(wǎng)24.18%，下降5個百分點，具體數(shù)據(jù)表如下：

[鄰區(qū)數(shù)＼&優(yōu)化前采樣點數(shù)＼&優(yōu)化后采樣點數(shù)＼&優(yōu)化前占比＼&優(yōu)化后占比＼&0＼&181＼&696＼&2.07%＼&11.05%＼&1＼&2378＼&2017＼&27.24%＼&32.03%＼&2＼&3619＼&2062＼&41.45%＼&32.74%＼&3＼&1920＼&1156＼&21.99%＼&18.36%＼&4＼&525＼&321＼&6.01%＼&5.10%＼&5＼&97＼&41＼&1.11%＼&0.65%＼&6＼&10＼&5＼&0.11%＼&0.08%＼&總計＼&8730＼&6298＼&100.00%＼&100.00%＼&]

通過優(yōu)化前后渲染圖可以直觀反映網(wǎng)絡(luò)中重疊覆蓋變化情況：可以直觀地看到優(yōu)化后重疊覆蓋TOP區(qū)域有所減少，重疊覆蓋嚴(yán)重區(qū)域明顯下降，如下圖紅圈標(biāo)記區(qū)域：

1.4.2 優(yōu)化后速率對比

重疊覆蓋度降低最直觀的表現(xiàn)是LTE網(wǎng)絡(luò)性能的提升，即下行吞吐量的提升：

優(yōu)化前PDCP層平均下載速率19.93mbps，重疊覆蓋專題優(yōu)化后提升到41.41mbps：PDCP層平均下載速率提升21.48mbps，提升效果明顯。

[Element＼&PDCP Throughput DL優(yōu)化前＼&PDCP Throughput DL優(yōu)化后＼&Average＼&19930.50kbit/s＼&41412.69kbit/s＼&Maximum＼&62080.00kbit/s＼&106488.00kbit/s＼&]

重疊覆蓋專題優(yōu)化前后各區(qū)間采樣點速率分布統(tǒng)計如下：

[Element＼&PDCP Throughput DL優(yōu)化前＼&PDCP Throughput DL優(yōu)化后＼&優(yōu)化前占比＼&優(yōu)化后占比＼&[0，500）＼&246＼&93＼&2.83%＼&1.49%＼&[500，5000）＼&371＼&64＼&4.27%＼&1.02%＼&[5000，10000）＼&856＼&180＼&9.84%＼&2.88%＼&[10000，15000）＼&1491＼&319＼&17.15%＼&5.11%＼&[15000，20000）＼&1668＼&488＼&19.18%＼&7.81%＼&[20000，25000）＼&1434＼&541＼&16.49%＼&8.66%＼&[25000，30000）＼&1135＼&625＼&13.05%＼&10.00%＼&[30000，40000）＼&1226＼&994＼&14.10%＼&15.91%＼&[40000，100000）＼&269＼&2944＼&3.09%＼&47.12%＼&Sum Total＼&8696＼&6248＼&100.00%＼&100.00%＼&]

2 研究結(jié)論

通過半年重疊覆蓋專題優(yōu)化工作，合肥LTE試驗網(wǎng)重疊覆蓋度顯著降低，網(wǎng)絡(luò)性能有所提升，初步表明本專題實施的降低重疊覆蓋度的思路和方案基本有效，但鑒于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模小，仍需進一步驗證、完善與研究。

1） 重疊覆蓋度對LTE網(wǎng)絡(luò)性能有較大的影響，隨著重疊覆蓋的小區(qū)數(shù)目的增加，LTE網(wǎng)絡(luò)吞吐量下降顯著；

2） 造成重疊覆蓋度原因有：站間距、站址高度、下傾角，這些因素在LTE網(wǎng)絡(luò)建成后難以調(diào)整，特別是站址高度、站間距，在后期LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)時，建議站高不超過35米，站間距不要低于300米；

3） 在后期LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，建議不使用或減少使用各類美化天線，非使用不可使，要確保天線下傾角可控、易調(diào)整。

參考文獻：

[1] 林雁.LTE無線通信系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 北京：北京郵電大學(xué)，2011.

[2] 裴皎.TD-SCDMA系統(tǒng)干擾及解決方案[J].電信技術(shù)，2010（12）.

通過優(yōu)化前后渲染圖可以直觀反映網(wǎng)絡(luò)中重疊覆蓋變化情況：可以直觀地看到優(yōu)化后重疊覆蓋TOP區(qū)域有所減少，重疊覆蓋嚴(yán)重區(qū)域明顯下降，如下圖紅圈標(biāo)記區(qū)域：

1.4.2 優(yōu)化后速率對比

重疊覆蓋度降低最直觀的表現(xiàn)是LTE網(wǎng)絡(luò)性能的提升，即下行吞吐量的提升：

優(yōu)化前PDCP層平均下載速率19.93mbps，重疊覆蓋專題優(yōu)化后提升到41.41mbps：PDCP層平均下載速率提升21.48mbps，提升效果明顯。

[Element＼&PDCP Throughput DL優(yōu)化前＼&PDCP Throughput DL優(yōu)化后＼&Average＼&19930.50kbit/s＼&41412.69kbit/s＼&Maximum＼&62080.00kbit/s＼&106488.00kbit/s＼&]

重疊覆蓋專題優(yōu)化前后各區(qū)間采樣點速率分布統(tǒng)計如下：

[Element＼&PDCP Throughput DL優(yōu)化前＼&PDCP Throughput DL優(yōu)化后＼&優(yōu)化前占比＼&優(yōu)化后占比＼&[0，500）＼&246＼&93＼&2.83%＼&1.49%＼&[500，5000）＼&371＼&64＼&4.27%＼&1.02%＼&[5000，10000）＼&856＼&180＼&9.84%＼&2.88%＼&[10000，15000）＼&1491＼&319＼&17.15%＼&5.11%＼&[15000，20000）＼&1668＼&488＼&19.18%＼&7.81%＼&[20000，25000）＼&1434＼&541＼&16.49%＼&8.66%＼&[25000，30000）＼&1135＼&625＼&13.05%＼&10.00%＼&[30000，40000）＼&1226＼&994＼&14.10%＼&15.91%＼&[40000，100000）＼&269＼&2944＼&3.09%＼&47.12%＼&Sum Total＼&8696＼&6248＼&100.00%＼&100.00%＼&]

2 研究結(jié)論

通過半年重疊覆蓋專題優(yōu)化工作，合肥LTE試驗網(wǎng)重疊覆蓋度顯著降低，網(wǎng)絡(luò)性能有所提升，初步表明本專題實施的降低重疊覆蓋度的思路和方案基本有效，但鑒于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模小，仍需進一步驗證、完善與研究。

1） 重疊覆蓋度對LTE網(wǎng)絡(luò)性能有較大的影響，隨著重疊覆蓋的小區(qū)數(shù)目的增加，LTE網(wǎng)絡(luò)吞吐量下降顯著；

2） 造成重疊覆蓋度原因有：站間距、站址高度、下傾角，這些因素在LTE網(wǎng)絡(luò)建成后難以調(diào)整，特別是站址高度、站間距，在后期LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)時，建議站高不超過35米，站間距不要低于300米；

3） 在后期LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，建議不使用或減少使用各類美化天線，非使用不可使，要確保天線下傾角可控、易調(diào)整。

參考文獻：

[1] 林雁.LTE無線通信系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 北京：北京郵電大學(xué)，2011.

[2] 裴皎.TD-SCDMA系統(tǒng)干擾及解決方案[J].電信技術(shù)，2010（12）.

通過優(yōu)化前后渲染圖可以直觀反映網(wǎng)絡(luò)中重疊覆蓋變化情況：可以直觀地看到優(yōu)化后重疊覆蓋TOP區(qū)域有所減少，重疊覆蓋嚴(yán)重區(qū)域明顯下降，如下圖紅圈標(biāo)記區(qū)域：

1.4.2 優(yōu)化后速率對比

重疊覆蓋度降低最直觀的表現(xiàn)是LTE網(wǎng)絡(luò)性能的提升，即下行吞吐量的提升：

優(yōu)化前PDCP層平均下載速率19.93mbps，重疊覆蓋專題優(yōu)化后提升到41.41mbps：PDCP層平均下載速率提升21.48mbps，提升效果明顯。

[Element＼&PDCP Throughput DL優(yōu)化前＼&PDCP Throughput DL優(yōu)化后＼&Average＼&19930.50kbit/s＼&41412.69kbit/s＼&Maximum＼&62080.00kbit/s＼&106488.00kbit/s＼&]

重疊覆蓋專題優(yōu)化前后各區(qū)間采樣點速率分布統(tǒng)計如下：

[Element＼&PDCP Throughput DL優(yōu)化前＼&PDCP Throughput DL優(yōu)化后＼&優(yōu)化前占比＼&優(yōu)化后占比＼&[0，500）＼&246＼&93＼&2.83%＼&1.49%＼&[500，5000）＼&371＼&64＼&4.27%＼&1.02%＼&[5000，10000）＼&856＼&180＼&9.84%＼&2.88%＼&[10000，15000）＼&1491＼&319＼&17.15%＼&5.11%＼&[15000，20000）＼&1668＼&488＼&19.18%＼&7.81%＼&[20000，25000）＼&1434＼&541＼&16.49%＼&8.66%＼&[25000，30000）＼&1135＼&625＼&13.05%＼&10.00%＼&[30000，40000）＼&1226＼&994＼&14.10%＼&15.91%＼&[40000，100000）＼&269＼&2944＼&3.09%＼&47.12%＼&Sum Total＼&8696＼&6248＼&100.00%＼&100.00%＼&]

2 研究結(jié)論

通過半年重疊覆蓋專題優(yōu)化工作，合肥LTE試驗網(wǎng)重疊覆蓋度顯著降低，網(wǎng)絡(luò)性能有所提升，初步表明本專題實施的降低重疊覆蓋度的思路和方案基本有效，但鑒于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模小，仍需進一步驗證、完善與研究。

1） 重疊覆蓋度對LTE網(wǎng)絡(luò)性能有較大的影響，隨著重疊覆蓋的小區(qū)數(shù)目的增加，LTE網(wǎng)絡(luò)吞吐量下降顯著；

2） 造成重疊覆蓋度原因有：站間距、站址高度、下傾角，這些因素在LTE網(wǎng)絡(luò)建成后難以調(diào)整，特別是站址高度、站間距，在后期LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)時，建議站高不超過35米，站間距不要低于300米；

3） 在后期LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，建議不使用或減少使用各類美化天線，非使用不可使，要確保天線下傾角可控、易調(diào)整。

參考文獻：

[1] 林雁.LTE無線通信系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 北京：北京郵電大學(xué)，2011.

[2] 裴皎.TD-SCDMA系統(tǒng)干擾及解決方案[J].電信技術(shù)，2010（12）.