基于路測數(shù)據(jù)的LTE微蜂窩補點策略

張楹，王蔚

（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司上海分公司，上海 200060）

基于路測數(shù)據(jù)的LTE微蜂窩補點策略

張楹，王蔚

（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司上海分公司，上海 200060）

本文主要針對采用微站形式解決當(dāng)前規(guī)劃疑難站點的設(shè)計依據(jù)和選點策略進行了挖掘，研究了基于路測數(shù)據(jù)的室外微蜂窩補點策略，結(jié)合目前主流的微蜂窩解決方案和具體無線性能參數(shù)，通過實測數(shù)據(jù)分析和柵格化定位，合理判斷弱覆蓋補點小區(qū)建議選點區(qū)域，有效解決了部分疑難站點的建設(shè)問題，為進一步保證LTE建設(shè)進度及提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量提供了技術(shù)支撐。

掃頻數(shù)據(jù)；ATU數(shù)據(jù)；微站；弱覆蓋

LTE工程規(guī)劃階段置于網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量方面的考慮重心為建設(shè)區(qū)域的覆蓋和容量問題的解決，在規(guī)劃點選定之后進入實際落實選點和購租環(huán)節(jié)往往存在較多障礙，如業(yè)主因素、政府因素、環(huán)境因素等，使得原規(guī)劃點難以落地，產(chǎn)生建設(shè)區(qū)域的覆蓋和容量風(fēng)險。在選點完成之后的設(shè)計階段，置于網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量方面的考慮重點為基站的建設(shè)方式選定，設(shè)備種類的選定和配套資源的選定。該階段同樣存在諸多建設(shè)阻礙，如建筑物結(jié)構(gòu)因素，無線環(huán)境因素，配套資源不滿足等情況，使得選點位置的設(shè)計方案成為疑難。隨著LTE基站的大規(guī)模高效率建設(shè)，伴隨著出現(xiàn)的上述風(fēng)險和疑難也逐漸增多，矛盾主要集中在宏站的建設(shè)范圍，目前結(jié)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和深度覆蓋合理性的考慮，大多采用宏微結(jié)合的建設(shè)方式，即在宏站建設(shè)受阻的情況下，采用合理布局的微蜂窩盡可能地分擔(dān)宏站建設(shè)的覆蓋和容量目的。同樣，在已建宏站無法滿足覆蓋要求的覆蓋空洞和低層陰影區(qū)域，也可以運用室外微蜂窩進行覆蓋補點建設(shè)。

那么如何針對上述情況的微蜂窩點位進行判斷和選定呢？本文主要研究了基于路測數(shù)據(jù)的室外微蜂窩補點策略，結(jié)合了當(dāng)前主流的微蜂窩解決方案和具體無線性能參數(shù)，通過實測數(shù)據(jù)分析和柵格化定位，合理判斷弱覆蓋補點小區(qū)建議選點區(qū)域，有效解決了部分疑難站點的建設(shè)問題，為進一步保證LTE建設(shè)進度及提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量提供了技術(shù)支撐。

1 路測數(shù)據(jù)

路測數(shù)據(jù)作為一類較成熟的網(wǎng)絡(luò)測試數(shù)據(jù)，通過專業(yè)儀器儀表模擬終端或者用戶行為在道路進行規(guī)律測試、隨機測試以及定點測試采集并解析LTE各類控制信道和業(yè)務(wù)信道的電平、質(zhì)量、小區(qū)物理信息及無線參數(shù)信息后，通過數(shù)據(jù)處理技術(shù)和特定算法歸納統(tǒng)計并渲染，能夠有效反映網(wǎng)絡(luò)的真實覆蓋、質(zhì)量、業(yè)務(wù)感知情況，運用路測數(shù)據(jù)判斷弱覆蓋區(qū)間具有直觀性、準(zhǔn)確性、可操作性。本文運用的路測數(shù)據(jù)主要分為掃頻測試數(shù)據(jù)和ATU測試數(shù)據(jù)。目前該兩類數(shù)據(jù)均為周期性測試采集數(shù)據(jù)、滲透率高、數(shù)據(jù)量豐富，后期處理技術(shù)規(guī)范化，利用兩類數(shù)據(jù)的共性特征分析網(wǎng)絡(luò)狀況是補點策略的基礎(chǔ)。

1.1 掃頻數(shù)據(jù)介紹

掃頻測試采集的是基站下行信號信息，高靈敏度的掃頻儀通過高精度地解析LTE下行控制信道的無線參數(shù)獲取服務(wù)小區(qū)信息并與之同步，通過后臺分析能夠準(zhǔn)確地判斷出測試道路中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)情況，如道路可用信號數(shù)目、最強信號覆蓋范圍、指定小區(qū)在道路中的覆蓋情況以及采樣點的信號質(zhì)量和干擾程度。掃頻數(shù)據(jù)能夠反映非業(yè)務(wù)態(tài)的無線環(huán)境特征，結(jié)合不同時期采集的數(shù)據(jù)進行遺傳分析可以很直觀地觀察網(wǎng)絡(luò)覆蓋結(jié)構(gòu)的變化趨勢，具有一定的網(wǎng)絡(luò)評估客觀性和延展性，在規(guī)劃選點和設(shè)計查勘前期可對現(xiàn)網(wǎng)小區(qū)的覆蓋范圍進行確認(rèn)和渲染，預(yù)判出覆蓋空洞和低層弱覆蓋，是無線環(huán)境評估的重要依據(jù)之一。由于掃頻儀解析頻點和PCI使得采樣點與小區(qū)間能建立映射關(guān)系，據(jù)此判斷任意小區(qū)在被測區(qū)域的覆蓋范圍或者聯(lián)合多小區(qū)的覆蓋情況已不成問題。

1.2 ATU數(shù)據(jù)介紹

ATU（Auto Test Unit，自動測試單元）顧名思義運用自動的業(yè)務(wù)模擬平臺對網(wǎng)絡(luò)狀況進行測試，不同于掃頻測試，ATU更多傾向于模擬用戶的在網(wǎng)行為，主要測試內(nèi)容體現(xiàn)在終端撥打測試、下行業(yè)務(wù)(下載業(yè)務(wù)測試)測試、 MOS測試、 上行業(yè)務(wù)(瀏覽網(wǎng)頁)測試、切換測試等。ATU測試數(shù)據(jù)能夠有效放映用戶面的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在提升用戶感知方面具有獨到的真實性和魯棒性。在測試過程中，終端進入弱覆蓋區(qū)域后接收電平呈現(xiàn)陡降，持續(xù)業(yè)務(wù)失敗率高，速率下降，質(zhì)量劣化導(dǎo)致事件多發(fā)。后臺通過抓取測試數(shù)據(jù)中的連續(xù)低電平和異常事件點結(jié)合終端駐留小區(qū)的信息，通過樣本點與源小區(qū)關(guān)聯(lián)形成電平、質(zhì)量、事件映射主服務(wù)小區(qū)的方式定位弱覆蓋區(qū)域。ATU數(shù)據(jù)同樣具有滲透率高的特點且與精確度成正相關(guān)。樣本與小區(qū)對應(yīng)，可溯源服務(wù)小區(qū)，尤其是事件歸屬小區(qū)，能夠切實反映終端駐留小區(qū)的服務(wù)狀況，反之，連續(xù)樣本點集合的電平表征也可作為小區(qū)覆蓋的重要評估依據(jù)。

2 數(shù)據(jù)分析

路測采集數(shù)據(jù)的原始格式為一個時間一個經(jīng)緯度對應(yīng)的所有信息，簡單而言就是一個樣本點。一般的數(shù)據(jù)分析往往采用統(tǒng)計樣本點集合的方式，分別抽離電平、質(zhì)量、小區(qū)信息等來做對應(yīng)和篩選，即樣本點數(shù)量決定統(tǒng)計結(jié)果的優(yōu)劣。但是這種統(tǒng)計方式在計算弱覆蓋路段時存在一定的數(shù)據(jù)冗余，一些距離及其近的樣本點長時間駐留會造成統(tǒng)計總量大幅增長，造成數(shù)據(jù)偏差；同樣在一些距離較遠(yuǎn)的樣本點之間存在一定數(shù)據(jù)空洞形成缺失，無法保證弱覆蓋判斷的依據(jù)。所以為了回避樣本點數(shù)據(jù)分析的缺點，提升測試數(shù)據(jù)對弱覆蓋問題檢測的粘性和貢獻度，本文采用的數(shù)據(jù)分析方法為柵格化分析。

2.1 柵格化分析

軍事柵格即將選定的地圖按照50 m×50 m的精度柵格進行預(yù)先分割并編號，每一柵格唯一確定并標(biāo)識，如此任何范圍的地圖均能表示成若干柵格化的地理表征。第二步，將路測數(shù)據(jù)的樣本點歸屬至柵格，原理是將樣本點經(jīng)緯度對應(yīng)至柵格并均化指標(biāo)。用柵格表示50 m×50 m范圍內(nèi)的樣本值平均。

運用柵格化處理方式的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在樣本點均化后可以濾除冗余信息，樣本點預(yù)測范圍地理面積擴大，規(guī)整的柵格方便不同測試之間的對比統(tǒng)計，點信息轉(zhuǎn)化為面信息對于弱覆蓋的判斷依據(jù)更加直觀，可操作強。無論是掃頻方式還是ATU方式的數(shù)據(jù)均可柵格化處理。

值得注意是，目前柵格化均值一般采用算術(shù)平均的方法統(tǒng)計電平，是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。本文采用的統(tǒng)計方法為單一柵格內(nèi)的所有同一小區(qū)樣本點電平統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為功率值，按照柵格大小如50 m×50 m來估算該小區(qū)在該柵格內(nèi)單位面積的功率(場強)然后計算出小區(qū)的平均功率轉(zhuǎn)換為平均電平，以此表示每一個小區(qū)在單一柵格內(nèi)的最終電平，分別計算出柵格內(nèi)所有歸屬小區(qū)的最終電平。這樣就得到了用于判斷弱覆蓋區(qū)域的基礎(chǔ)柵格庫以便進行下一步定位。

2.2 連續(xù)弱覆蓋路段分析

現(xiàn)行的TD-LTE弱覆蓋電平標(biāo)準(zhǔn)在室外定義為RSRP不大于-100 dBm。路測中則將連續(xù)達(dá)到弱覆蓋電平標(biāo)準(zhǔn)的連續(xù)樣本點定義為弱覆蓋路段或者區(qū)域。為了方便統(tǒng)計弱覆蓋區(qū)域，運用柵格最強電平不大于-100 dBm且連續(xù)若干個柵格的方式篩選出問題點柵格集，輸出滿足門限的柵格編號、歸屬小區(qū)、中心經(jīng)緯度、弱覆蓋電平水平和距離等信息并作出GIS框選，如圖1所示。

由GIS呈現(xiàn)可以看到被測區(qū)域存在一定程度的連續(xù)弱覆蓋，問題點定位較為明確。無論是掃頻方式還是ATU方式當(dāng)數(shù)據(jù)柵格化后均可框選出問題路段或區(qū)域，以此作為建設(shè)補點的重要依據(jù)。

3 LTE微蜂窩建設(shè)方案

室外覆蓋解決方式主要分為宏蜂窩和微蜂窩，當(dāng)宏站建設(shè)受阻或者成為疑難站點時，目前主要采取的解決方案為分布式微蜂窩補足覆蓋。微站的應(yīng)用場景很多且部署較宏站靈活，易于選點和建設(shè)，尤其在深度覆蓋的保障中起到舉足輕重的作用。近階段主流的微站形式如圖2所示。

圖1 某區(qū)域的弱覆蓋框選圖

由圖2不難發(fā)現(xiàn)，微站主要能夠解決步行街、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、市中心建筑密集區(qū)域和體育場館外場道路等場景，當(dāng)前大中型城市對宏微結(jié)合解決深度覆蓋的需求突出，合理運用微站補足覆蓋是值得關(guān)注的焦點。那么結(jié)合前文所提到弱覆蓋區(qū)域的框定，就可以根據(jù)不同微站的不同性能和種別來劃定解決方案區(qū)間，舉兩個較常用的微站實例來說明。

圖2 微站形式及解決方案場景圖

圖3 某類型微站覆蓋能力示意圖

來自某廠商的兩款主流微站配置如圖3所示，一般微站選型：站高10～15 m類型一般符合街道站需求的弱覆蓋區(qū)域，其有效覆蓋半徑為150～200 m區(qū)間，水平覆蓋能力為（80～90）m×50 m。將實際覆蓋能力對應(yīng)到弱覆蓋框選的條件中去，即為滿足連續(xù)3～4個柵格的區(qū)域可優(yōu)先考慮使用微站小區(qū)解決疑難點的建設(shè)。同理如圖4所示，皮蜂窩覆蓋能力為半徑50 ～100 m范圍且水平方向?qū)捳?0～90 m、水平深度50 m的條件下對應(yīng)柵格條件為1～2個連續(xù)柵格。

4 基于微站的弱覆蓋補點策略

根據(jù)路測數(shù)據(jù)分析可基本確定弱覆蓋需求，為了補充弱覆蓋問題點處理優(yōu)先級的判斷，策略引入了網(wǎng)管投訴數(shù)據(jù)和ATU事件數(shù)據(jù)的聯(lián)合判定條件，以便對解決方案的處理優(yōu)先級進行分類，主要分類為優(yōu)先、次優(yōu)、普通、可暫緩。

投訴和ATU事件并存且形成連續(xù)弱覆蓋區(qū)域為優(yōu)先。

投訴和ATU事件存在其一且形成連續(xù)弱覆蓋區(qū)域為次優(yōu)。

無投訴和ATU事件但形成連續(xù)弱覆蓋區(qū)域為普通。

無投訴和ATU事件且不連續(xù)弱覆蓋區(qū)域為可暫緩。

按照上述順位逐一分析問題點，進入解決覆蓋問題環(huán)節(jié)即微站方案規(guī)劃環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)中通過引入已規(guī)劃數(shù)據(jù)事先判斷弱覆蓋需求點位是否已經(jīng)存在現(xiàn)網(wǎng)規(guī)劃點，如果已有規(guī)劃點處于待建狀態(tài)，那么將其優(yōu)化級調(diào)整為可暫緩，如沒有規(guī)劃點則進一步判斷該弱覆蓋區(qū)域能夠通過宏站方式解決，如果宏站可行則將其優(yōu)先級調(diào)整為可暫緩并暫時排除在微站解決方案之外，使其進入宏站建設(shè)規(guī)劃設(shè)計流程。宏站不能解決的條件下策略進入疑難或者受阻程度判斷，如果選點不存在困難，可以進入微站解決方案查勘設(shè)計環(huán)節(jié)，如遇受阻，則將其優(yōu)先級調(diào)整為優(yōu)先，針對該類站點一般利用公共基礎(chǔ)建設(shè)為基礎(chǔ)的選點方案對弱覆蓋沿線或道路進行優(yōu)先解決方案輸出。

所有問題點經(jīng)過策略判定并規(guī)劃解決方案之后進行查勘設(shè)計，隨后進入覆蓋仿真驗證評估，達(dá)到要求的，流程即告結(jié)束，達(dá)不到要求的，返回弱覆蓋需求確定環(huán)節(jié)從新分析并調(diào)整弱覆蓋主要矛盾并再一次尋求解決方案，直到滿足要求結(jié)束。具體策略流程圖如圖5所示。

圖4 某類型皮站覆蓋能力示意圖

5 策略實例分享

根據(jù)2016年實際路測數(shù)據(jù)，選取了上海市浦東新區(qū)三林和北蔡地區(qū)某弱覆蓋連續(xù)區(qū)域進行策略實施。首先，統(tǒng)計ATU數(shù)據(jù)以及掃頻數(shù)據(jù)的樣本點進行柵格化處理，掃頻數(shù)據(jù)由于實際接收電平較ATU終端強，考慮到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)情況下，將掃頻數(shù)據(jù)偏置相應(yīng)dB數(shù)以校準(zhǔn)ATU數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖6所示，路測數(shù)據(jù)分別用50 m×50 m的柵格均化樣本點，渲染出電平分布情況，將連續(xù)的弱覆蓋柵格用紅框圈出。

第二步將投訴點位和ATU事件(本實例未采用)點位做GIS呈現(xiàn)。

第三步查勘優(yōu)先區(qū)域是否存在規(guī)劃點信息，將已規(guī)劃的基站點位信息做GIS呈現(xiàn)結(jié)合。

第四步下鉆問題點區(qū)域進行微站方案設(shè)計和設(shè)備選型，根據(jù)弱覆蓋柵格的連續(xù)數(shù)量和不同組合與微站解決方案的對應(yīng)關(guān)系，可以估算出需要設(shè)計的布點數(shù)量，然后預(yù)判出選點位置和覆蓋方向，將信息導(dǎo)入仿真軟件進入覆蓋預(yù)評估環(huán)節(jié)。

第五步結(jié)合微站覆蓋性能參數(shù)設(shè)計覆蓋仿真條件對重點區(qū)域在解決方案實施前后的覆蓋效果進行預(yù)評估。

得到如表1所示結(jié)果。

部署微站后該區(qū)域內(nèi)小于-100 dBm的弱覆蓋占比從24.2%降低到8.6%效果較為明顯。表明該微站解決方案能夠有效地改善區(qū)域內(nèi)的弱覆蓋情況。

最后進入現(xiàn)場查勘階段結(jié)合設(shè)備能力選型輸出解決方案設(shè)計。

圖5 微站補點策略流程圖

表1 仿真弱覆蓋率對比情況表

6 總結(jié)

圖6 實例路測數(shù)據(jù)柵格化后的弱覆蓋區(qū)域選定示意圖

通過實例的效果不難發(fā)現(xiàn)在規(guī)劃宏站受阻的情況，通過微站解決選點和覆蓋，甚至容量的問題往往不失為一種變通的方法，雖然微站可能在覆蓋范圍和容量分?jǐn)偵喜患昂暾居行В峭ㄟ^天面合理的布點和多點聯(lián)合分布等特點，微站能夠彌補宏站的深度覆蓋缺陷、特殊弱覆蓋區(qū)域的定向覆蓋、低層通道及居民區(qū)的覆蓋等，這些正是網(wǎng)絡(luò)精細(xì)化覆蓋的點睛之筆。

運用路測數(shù)據(jù)的特性對弱覆蓋需求進行抓取，是較為貼近真實無線環(huán)境的手段，通過柵格化算法進一步優(yōu)化了無線環(huán)境的地理分布特征和數(shù)據(jù)統(tǒng)計效率，使得弱覆蓋問題點的定位更加多元化，具體化，有理化。

當(dāng)微站技術(shù)與路測柵格分析結(jié)合的時候，會醞釀出因地制宜的解決方案，微站小區(qū)可以解決居民小區(qū)內(nèi)部通道上的3～4個柵格，而原先服務(wù)這條通道的宏站信號卻是被阻擋的。皮蜂窩解決了候車站臺的1～2個柵格區(qū)域，而原先這落單的一個柵格并不被引起宏站建設(shè)者的重視。燈桿微蜂窩解決了市政工程項目周邊的道路覆蓋，而原先的宏站早已被拆，優(yōu)化專家正為那些新增弱覆蓋柵格發(fā)愁。為了讓微站技術(shù)更加有效的有的放矢，為了讓疑難觸發(fā)革新，為了更好地服務(wù)于用戶，本文探索了一套微站建設(shè)補點策略。

隨著大數(shù)據(jù)的應(yīng)用和開發(fā)，傳統(tǒng)的路測必將被取而代之，更好的用戶數(shù)據(jù)，皮蜂窩數(shù)據(jù)以及航測數(shù)據(jù)等都會進一步優(yōu)化本文所述的內(nèi)容，所以本文提出的策略是一個不完善的策略，首先，路測數(shù)據(jù)具有局限性，主要解決道路或者可測及范圍內(nèi)的弱覆蓋線性問題，但是無法解決宏觀面上的問題。其次，路測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度與實際測試的方法和人員經(jīng)驗有關(guān)，樣本點不足或是失真，測試方法錯誤均會導(dǎo)致分析偏差，存在一定風(fēng)險。最后，更多數(shù)據(jù)源的引入可以更為準(zhǔn)確地定位問題。

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LTE micro cellular compensation strategy based on the road test data

ZHANG Ying, WANG Wei
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Shanghai Branch, Shanghai 200060, China)

This article is targeted at the strategies of the solution to the current planning difficult site by microcellular and the site's locations selection methods. Researched outdoor micro-cellular compensation strategy based on the test data, and combined with the current performing micro-cellular solutions and specifi c wireless performance parameters by analyzing the measured data and raster positioning. Make a reasonable judgment to weak coverage problems of the trouble locations for producing an effective solution to the diffi cult part of the site-building, in order to further ensure the LTE network construction progress and enhance the quality of technical support provided.

scanning data; ATU data; micro-cellular; weak coverage

TN929.5

A

1008-5599（2016）12-0066-06

2016-04-29