基站工程參數(shù)對無線仿真準確度的影響及應對手段探討

摘 要：以單個基站、小規(guī)模基站為案例，分析了基站工程參數(shù)對無線仿真準確度的影響，最后提出了有效收集基站準確工程參數(shù)的重要性和工程參數(shù)核查的方法及建議。

關(guān)鍵詞：基站工程參數(shù)；無線仿真；射線跟蹤模型

中圖分類號：N945.13 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）27-0328-02

1 引 言

隨著無線仿真技術(shù)和無線信號射線跟蹤算法的日趨成熟，全球移動電信運營商、網(wǎng)絡(luò)承建商以及設(shè)備提供商都愈來愈重視無線仿真技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等各個網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護環(huán)節(jié)的深入應用。尤其在國內(nèi)的移動網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復雜、規(guī)模龐大，三大電信運營商以及中國鐵塔對無線仿真的關(guān)注度空前高漲，也都紛紛快速開始了無線仿真工具的規(guī)模應用。

無線網(wǎng)絡(luò)仿真的基本功能是基于網(wǎng)絡(luò)建模、地圖建模，利用電磁傳播模型對信號覆蓋強度和質(zhì)量進行預測。同時還具有針對用戶與業(yè)務的蒙特卡羅仿真，以及后續(xù)研發(fā)出來的基于電磁傳播預測的自動站址規(guī)劃、自動小區(qū)優(yōu)化等功能。仿真的準確度是仿真的根基，即仿真的預測結(jié)果是否與網(wǎng)絡(luò)的客觀狀況相符合。除三維數(shù)字地圖、電磁傳播模型、仿真算法因素外，描述無線網(wǎng)絡(luò)的基站工程參數(shù)是仿真的基礎(chǔ)“原料”，直接影響仿真的準確度。而目前各運營商對基站工程參數(shù)普遍地缺乏有效管理：隨著基站入網(wǎng)的工程優(yōu)化、到日常專項優(yōu)化，工程參數(shù)變化頻繁，往往無法及時準確地進行記錄；再加上測量工具的誤差和粗糙的調(diào)節(jié)手段，這些因素最終都造成了無法掌握客觀真實的基站工參參數(shù)。

本文分析了基站工程參數(shù)對無線仿真準確度的影響，并提出了有效收集基站準確工程參數(shù)、并對工程參數(shù)進行核查的方法和建議。

2 不同工程參數(shù)的仿真分析

本文所討論的基站工程參數(shù)包括扇區(qū)天線的經(jīng)緯度位置、掛高、方向角、下傾角，以下通過仿真結(jié)果來分析單個基站和小規(guī)?；驹诓煌こ虆?shù)下的覆蓋預測差異：

2.1 單個基站

對單個基站進行初始工程參數(shù)、掛高升高、下傾角增加、方向角扭轉(zhuǎn)四種不同工程參數(shù)下的覆蓋預測。這樣做的目的是使讀者可以直觀的觀察工程參數(shù)發(fā)生變化時，覆蓋電平這一基礎(chǔ)指標隨之變化的情況，不做定量分析。

各預測圖采用相同比例尺，渲染顏色的區(qū)域達良好覆蓋（LTE的RSRP≥-90dBm）。

（1）掛高升高5m：良好覆蓋區(qū)域大幅提高約40%（圖1-②）；

（2）下傾角增加5°：良好覆蓋區(qū)域大幅縮減，主要覆蓋的道路目標無法良好覆蓋（圖1-③）；

（3）方向角扭轉(zhuǎn)30°：超出天線主瓣寬度，扇區(qū)覆蓋方向明顯改變（圖1-④）。

2.2 小規(guī)模基站

2.2.1 衡量方法

小規(guī)?；镜墓こ虆?shù)對仿真準確度的影響衡量方法是，首先對目標區(qū)域進行傳播模型校正和拉網(wǎng)路測，再使用高精度地圖和射線跟蹤算法進行仿真，最后得出在路測點上預測值與實測值的吻合度（用平均誤差和標準方差兩個數(shù)學指標表征）。上述的操作共重復做七組，每組所采用不同的工程參數(shù)，分別是基站準確工參、六組故意扭曲的不實工參。

通過這樣的方法，給出小規(guī)?；竟こ虆?shù)對仿真準確度的影響示意。請讀者注意的是，本節(jié)仍然是旨在分析和展現(xiàn)基站工參對仿真結(jié)果的影響，與2.1節(jié)不同的是針對小規(guī)?；径皇菃我换荆硗膺M行了數(shù)學定量分析。此外，本節(jié)并不涉及通過仿真結(jié)果反過來去研究和評估工參的謬誤程度，相關(guān)的應對手段將在第3節(jié)探討。

2.2.2 工程參數(shù)誤差模擬

基站準確的工程參數(shù)為基準工程參數(shù)，在基準工程參數(shù)的基礎(chǔ)上，隨機抽取部分扇區(qū)，對常見的問題工程參數(shù)進行模擬：

（1）工程參數(shù)1：10%扇區(qū)的天線掛高±5m；

（2）工程參數(shù)2：10%扇區(qū)的天線下傾角±5°；

（3）工程參數(shù)3：10%扇區(qū)的方向角±30°；

（4）工程參數(shù)4：10%扇區(qū)的以上三種誤差疊加；

（5）工程參數(shù)5：30%扇區(qū)的以上三種誤差疊加；

（6）工程參數(shù)6：50%扇區(qū)的以上三種誤差疊加。

2.2.3 仿真結(jié)果及分析

（1）覆蓋指標RSRP

對基準工程參數(shù)的覆蓋指標RSRP進行仿真，實測值與預測值曲線高度擬合、平均誤差接近0、標準方差5.78。說明在經(jīng)校正的射線跟蹤模型、高精度地圖、準確的工程參數(shù)條件下，仿真的準確度非常良好。

那么，在故意加入了不同誤差程度的工程參數(shù)時，覆蓋指標變化情況如何？見表1。

分析一：工參1～3均為模擬單一工程參數(shù)謬誤的情形，對測點上實測與預測值的吻合度影響不大，一部分原因是與隨機抽取的10%部分扇區(qū)并不是實測點的主服務小區(qū)這一因素有關(guān)。

分析二：工參4～6為模擬三種工程參數(shù)同時出現(xiàn)謬誤的情形，謬誤的規(guī)模分別是10%、30%、50%的扇區(qū)。工參4平均誤差雖然接近0dB，但標準方差超過了6dB（6dB一般作為5m精度地圖+射線跟蹤模型條件下仿真準確度的閾值標準）。而工參5和6的平均誤差高企（平均誤差接近0是考量準確度的必要條件），標準方差也較差。

結(jié)論，當大比例扇區(qū)的多種工參同時存在誤差，甚至全網(wǎng)的工參普遍不準確的情況下，仿真結(jié)果的準確度將惡化的非常嚴重。

（2）干擾指標RSSINR

在故意加入了不同誤差程度的工程參數(shù)時，干擾指標變化見表2。

從仿真結(jié)果可以看出，當大比例扇區(qū)的多種工參同時存在誤差時，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被打亂，造成RSSINR的預測結(jié)果變差失真（尤其是大于0dB、10dB的高質(zhì)量占比變低）。

這就造成，一方面，干擾指標的仿真結(jié)果失去參考價值；另一方面，還會使利用仿真進行ACP（自動調(diào)優(yōu)）形成網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案變得不可行，因為對結(jié)構(gòu)復雜、規(guī)模龐大網(wǎng)絡(luò)進行ACP時往往會使用干擾指標作為調(diào)優(yōu)的目標和門限。

3 應對手段

3.1 利用仿真篩查

在2.2節(jié)中，采用路測實測值與仿真預測值對比的方法用以分析誤差工程參數(shù)與準確工程參數(shù)的差異。在實際工程中，可以采用實測值與預測值的對比實現(xiàn)問題工程參數(shù)的篩查。需要注意的是，這種方法須具備的條件同樣是高精度地圖、射線跟蹤模型并進行了模型校正。

具體來說，是首先通過PCI或者CELLID將路測點對應到主服務小區(qū)，然后在路測的測點上進行仿真預測，最終利用誤差、標準差的數(shù)學計算，統(tǒng)計出每個扇區(qū)所屬測點的預測值與實測值差異，結(jié)果示例見圖2。

對單扇區(qū)進行評估，預測值與實測值平均誤差（Meanerror）較高的，認為是工程參數(shù)誤差疑似較大，例如紅框標出的扇區(qū)。

這種方法的所帶來的好處是可以在仿真系統(tǒng)中開展篩查，然后再有針對性的上站核查，可以大大節(jié)約人力和成本。

3.2 管理手段

基站工程參數(shù)是網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)信息，加強基礎(chǔ)性管理工作無疑是最根本的手段。建議各大運營商通過網(wǎng)絡(luò)資源信息管理平臺的開發(fā)和應用，實現(xiàn)實時、有效的工程參數(shù)管理，平臺應當對基站規(guī)劃、選址、建設(shè)、入網(wǎng)、優(yōu)化等全生命周期進行完整的、電子化的工程參數(shù)采集和記錄，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)可追溯。

4 結(jié)束語

本文通過對單個基站和小規(guī)?；驹诓煌こ虆?shù)下的模擬仿真，以舉例的方式分析了基站工參對無線仿真準確度的影響。從結(jié)果可以看出，對單個基站來說，任一種工程參數(shù)的變化，對其覆蓋的仿真結(jié)果影響都是非常顯著的；而對于小規(guī)模連續(xù)基站來說，工程參數(shù)變化對干擾指標的仿真結(jié)果影響較為顯著，當多種工程參數(shù)同時出現(xiàn)謬誤時，對覆蓋指標的仿真結(jié)果影響開始顯現(xiàn)。

基站工程參數(shù)是無線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)信息資源，其準確性不但關(guān)系到日常工作的效率，還是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)精準優(yōu)化與規(guī)劃的必要條件。對于無線仿真來說，如果沒有準確的工程參數(shù)，會導致仿真結(jié)果的參考價值降低。應結(jié)合常規(guī)管理手段和仿真手段積極開展無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)信息查缺補漏。亡羊補牢，未為遲也。

參考文獻

[1]王軍威，雒江濤，黃 晶，應良佳，鄧志飛.移動通信基站參數(shù)管理系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].電信科學，2014（5）.

[2]周 君.基站天線工參監(jiān)測方案研究[J].電子測試，2018（1）.

收稿日期：2018-8-14

作者簡介：楊嘉忱（1985-），男，黑龍江寧安人，工程師，本科，主要研究方向為移動通信研究與系統(tǒng)仿真。