以MR數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的規(guī)劃優(yōu)化研究

1 引言

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的高速發(fā)展，大量高密度LTE無線基站的出現(xiàn)，對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)優(yōu)化提出了新的挑戰(zhàn)，深度覆蓋不足、后期維護(hù)優(yōu)化成本巨大、客戶的用戶體驗(yàn)差等問題接憧而來。

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)評(píng)估與優(yōu)化主要基于DT和 CQT等測試手段，主要對(duì)有限的道路和點(diǎn)進(jìn)行測試，覆蓋面小、耗費(fèi)大量人力物力、測試成本高、并且用戶反映的是單點(diǎn)的問題，不利于系統(tǒng)性的問題定位，與用戶真實(shí)體驗(yàn)存在差距較大，不能全面反映客戶感知。

MR數(shù)據(jù)分析相較于其他網(wǎng)絡(luò)評(píng)估方法，具有數(shù)據(jù)量大、全面、完整、易取得、分析手段豐富的優(yōu)點(diǎn)，再補(bǔ)充MR定位技術(shù)，能夠清晰定位網(wǎng)絡(luò)問題，為后續(xù)網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)工作提供參考依據(jù)。經(jīng)過對(duì)MR輸出的各種數(shù)據(jù)按參數(shù)類別進(jìn)行分類，然后通過一系列算法進(jìn)行權(quán)重賦值整合，輸出一個(gè)針對(duì)柵格的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，這樣對(duì)整個(gè)地區(qū)的柵格的評(píng)價(jià)將不再是單一參數(shù)決定，而是綜合判斷，使評(píng)價(jià)更加立體，標(biāo)準(zhǔn)更加統(tǒng)一，更容易發(fā)現(xiàn)哪些柵格區(qū)域是我們應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注和解決的地方，進(jìn)而大幅提高我們的規(guī)劃優(yōu)化工作效率，使解決方案更加具有針對(duì)性。

2 研究方案

2.1 MR數(shù)據(jù)原理

MR是Measurement Report的簡稱，測量報(bào)告數(shù)據(jù)主要來自UE和基站側(cè)的物理層、RLC層，以及在無線資源管理過程中產(chǎn)生的測量報(bào)告。原始測量數(shù)據(jù)或者經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析（如圖1所示），或者直接報(bào)送到OMC-R以樣本數(shù)據(jù)形式存儲(chǔ)（如圖2所示）。

圖1 測量報(bào)告統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采集示意圖

圖2 測量報(bào)告樣本數(shù)據(jù)采集示意圖

2.2 MR數(shù)據(jù)柵格化

MR測量報(bào)告中包含有采樣點(diǎn)的 TA（Timing Advance，時(shí)間提前量）和 AoA（Arrival of Angle，到達(dá)角度）信息。時(shí)間提前量TA定義為UE用于調(diào)整其主小區(qū)PUCCH/PUSCH/SRS上行發(fā)送的時(shí)間，可用于確定UE距離基站的遠(yuǎn)近。到達(dá)角度AOA定義了一個(gè)用戶相對(duì)參考方向的估計(jì)角度。測量參考方向應(yīng)為正北，逆時(shí)針方向?？梢暂o助確定用戶所處的方位，提供定位服務(wù)，利用 TA 得出與基站的距離差，AoA估算方向，以基站站址為圓心、通過TA 估算半徑、AoA 估算方向，進(jìn)而定位到終端所處的位置,從而達(dá)到數(shù)據(jù)柵格化。（如圖3所示）

圖3 MR柵格化示意圖

2.3 弱覆蓋分析

通過整理分析某地區(qū)的MR數(shù)據(jù)，對(duì)MR數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)柵格化，并對(duì)得到的柵格化數(shù)據(jù)進(jìn)行渲染，得出以下圖層：（如圖4、5所示）

下圖是某城區(qū)的MR中RSRP分布圖,從平均電平來看,室內(nèi)外弱覆蓋區(qū)域(-110dbm以下)趨同，可以統(tǒng)籌協(xié)調(diào)解決。（如圖6、7所示）

圖4 室外MR平均RSRP

圖5 室內(nèi)MR平均RSRP

圖6 室外MR弱覆蓋占比

圖7 室內(nèi)MR弱覆蓋占比

上圖是某城區(qū)的MR弱覆蓋占比圖,從數(shù)據(jù)分析結(jié)果來看,弱覆蓋區(qū)域室內(nèi)更多,集中在東部高新區(qū)附近。

針對(duì)MR弱覆蓋產(chǎn)生的原因，本文結(jié)合數(shù)據(jù)分析，同時(shí)進(jìn)行實(shí)地勘測，總結(jié)出一下幾點(diǎn)：

（1）前期基站設(shè)計(jì)偏重道路覆蓋，扇區(qū)方向多朝道路方向傾斜，造成部分室內(nèi)區(qū)域無主瓣方向覆蓋，造成MR弱覆蓋；

（2）前期基站受限于各種因素，平臺(tái)數(shù)量和天線高度受限，導(dǎo)致部分區(qū)域雖然離基站很近，但仍然出現(xiàn)弱覆蓋現(xiàn)象；

（3）規(guī)劃區(qū)域出現(xiàn)新的變化，新的建筑出現(xiàn)，原有基站設(shè)計(jì)方案目標(biāo)已經(jīng)改變，現(xiàn)有基站不能滿足新的覆蓋目標(biāo)，需要對(duì)原有方案調(diào)整并增加另外的覆蓋方案解決；

（4）室內(nèi)弱覆蓋和室外弱覆蓋不能分割來看，兩者往往都是在一起出現(xiàn)，規(guī)劃時(shí)應(yīng)該統(tǒng)一考慮，協(xié)調(diào)解決。

2.4 問題識(shí)別方法

本方法是根據(jù)MR數(shù)據(jù)的分析方法，選取MR數(shù)據(jù)中的RSRP、SINR、流量、用戶數(shù)等四個(gè)指標(biāo)，分析指標(biāo)間的相關(guān)性，從而識(shí)別出需要天面精細(xì)化設(shè)計(jì)的區(qū)域。具體步驟如下：

步驟1：對(duì)MR測試數(shù)據(jù)及仿真結(jié)果篩選，選定網(wǎng)絡(luò)問題區(qū)域；

步驟2：目標(biāo)區(qū)域場景分類，分為室外或室內(nèi)兩種；

步驟3：依據(jù)場景分析MR數(shù)據(jù)的四個(gè)指標(biāo)，不同場景下所占的權(quán)重均不相同，主要分為以下幾種情況；

步驟4（室外場景）：室外重點(diǎn)關(guān)注SINR指標(biāo)，并通過分析RSRP等指標(biāo)，確定區(qū)域?yàn)楦蓴_或覆蓋問題，并確定優(yōu)先級(jí)高低：

（1）干擾問題：如果SINR指標(biāo)差，RSRP指標(biāo)好，表明區(qū)域干擾較大，再分析流量與SINR的相關(guān)性，如果該區(qū)域流量大，業(yè)務(wù)集中，表明與SINR相關(guān)性較大，此區(qū)域?yàn)闃I(yè)務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域，優(yōu)先級(jí)高，需要對(duì)該區(qū)域進(jìn)行天面精細(xì)化設(shè)計(jì)；

（2）覆蓋問題：室外場景如果SINR指標(biāo)差，且RSRP指標(biāo)差，表明區(qū)域存在弱覆蓋，再分析 RSRP 與用戶數(shù)的相關(guān)性，若該區(qū)域用戶數(shù)量多，表明與RSRP相關(guān)性較大，則此區(qū)域?yàn)槿醺采w區(qū)域，優(yōu)先級(jí)高，需要對(duì)該區(qū)域進(jìn)行天面精細(xì)化設(shè)計(jì)；

步驟4（室內(nèi)場景）：室內(nèi)重點(diǎn)關(guān)注指標(biāo)RSRP，并通過分析用戶數(shù)、流量指標(biāo)，確定該區(qū)域網(wǎng)絡(luò)覆蓋權(quán)重：

（1）權(quán)重高：若RSRP差，區(qū)域內(nèi)用戶數(shù)較多、流量很大，則此區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)需求區(qū)域；

（2）權(quán)重低：若RSRP差，但區(qū)域內(nèi)用戶數(shù)較少、業(yè)務(wù)量很小，則此區(qū)域可暫緩實(shí)施；

（3）無權(quán)重：若RSRP好，則此區(qū)域無需天面精細(xì)化設(shè)計(jì)。（如圖8所示）

3 規(guī)劃設(shè)計(jì)研究方法

識(shí)別出存在深度覆蓋問題的區(qū)域后，在規(guī)劃設(shè)計(jì)方面，本文提出四個(gè)方向給予解決。

3.1 前期設(shè)計(jì)精細(xì)化

在前期天面精細(xì)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)具長遠(yuǎn)眼光，充分考慮后期增加天饋的需求，具備條件的話盡可能預(yù)留空間、動(dòng)力，天面選取也需充分考慮后期新增系統(tǒng)的承重要求，為網(wǎng)絡(luò)升級(jí)做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備。

圖8 MR數(shù)據(jù)挖掘問題識(shí)別流程圖

對(duì)于天面條件不好的站點(diǎn)，優(yōu)選小型化合路、獨(dú)立電調(diào)、小型化合路或獨(dú)立電調(diào)的8通道天線，次選小型化獨(dú)立天線；

對(duì)于多系統(tǒng)合路情況下，優(yōu)選FA與D合路，次選GSM和FA合路、DCS與D合路。如使用DCS與FA合路時(shí)，DCS不可使用擴(kuò)展頻率。（見表1）

3.2 天線選取精細(xì)化

天線選取時(shí)，需要充分考慮天線的增益。提高天線增益，覆蓋的距離增大，但同時(shí)會(huì)壓窄波束寬度，導(dǎo)致覆蓋的均勻性變差。天線增益過小，會(huì)導(dǎo)致覆蓋的要求無法滿足，天線增益過大，會(huì)導(dǎo)致過覆蓋，所以天線增益的選取應(yīng)以波束和目標(biāo)區(qū)相配為前提。同時(shí)，需要考慮覆蓋區(qū)域的實(shí)際容量，避免容量不足。（見表2）

3.3 天線下傾角與方向角精細(xì)化

天線下傾角與方向角是保證LTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的重要參數(shù)，下傾角決定了網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)中距離覆蓋性能的好壞。天線適當(dāng)下傾，通過一定的仿真與算法，計(jì)算出最優(yōu)下傾角度，保證服務(wù)區(qū)的覆蓋范圍，又不形成覆蓋盲區(qū)。天線方向角的調(diào)整也對(duì)LTE的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量非常重要,正確的方向角能保證基站的實(shí)際覆蓋區(qū)域與規(guī)劃預(yù)期相同，達(dá)到規(guī)劃目的。

表1 前期設(shè)計(jì)天面規(guī)劃方案建議

表2 天線規(guī)劃建議

一般來說，天線下傾角的計(jì)算公式為：

其中h為天線掛高，D為覆蓋距離，θ為天線的垂直半功率張角，α為天線總下傾角（如圖9所示）

圖9 下傾角設(shè)計(jì)影響示意圖

3.4 基站設(shè)備多樣化

針對(duì)一些特殊區(qū)域，可以通過一體化皮飛、分布式皮飛、微RRU、一體化微站等靈活解決室內(nèi)外局部覆蓋問題，采用一些新型設(shè)備，使得基站建設(shè)更加容易，降低基站成本。

如果地區(qū)存在站址獲取比較困難，集城區(qū)存在盲點(diǎn)、城區(qū)覆蓋難點(diǎn)、用戶投訴較急等問題時(shí)，可以采取微基站的方式建設(shè)。微基站BBU集中設(shè)置，設(shè)備安裝便利，同時(shí)更好支持技術(shù)演進(jìn)。同時(shí)外觀友好，融入環(huán)境，外形美觀，降低公眾輻射擔(dān)憂，減少站點(diǎn)流失，同時(shí)又極致簡約，小巧強(qiáng)干，能采用抱桿、桿頂、掛墻多種安裝場景，適應(yīng)能力強(qiáng)。后期也易于維護(hù)、優(yōu)化，可方便調(diào)整燈桿天面方位角、下傾角，以及進(jìn)行其他維護(hù)（如圖10、11所示）

圖10 微基站設(shè)備示意圖

圖11 微基站建設(shè)場景示意圖

如果存在傳輸無法到位的問題，可以采用RELAY-設(shè)備。RELAY-設(shè)備采用的是宿主基站的無線回傳鏈路，部署Relay不依賴于光纖、微波等其它傳輸資源。針對(duì)一些覆蓋范圍有限，人煙稀少的村落/景區(qū)深處，傳輸光纜難以到達(dá)，可以用Relay來覆蓋降低成本。（如圖12所示）

圖12 Relay建設(shè)場景示意圖

圖13 一體化管體及匯聚電源配套建設(shè)場景示意圖

如果存在電力與傳輸費(fèi)用，維護(hù)成本等問題，可以多種新型基站設(shè)備。如華為提供的內(nèi)置設(shè)備空間的管塔站，比同等容量宏站的總成本降低了66%，道路連續(xù)覆蓋和小區(qū)深度覆蓋顯著提升。在道路兩邊部署電源匯聚柜，可以集中供電，DC280V拉遠(yuǎn)給新型BOOK RRU，解決市電引入困難，周期長成本高的問題。（如圖13所示）

4 案例分析

根據(jù)上述提出的規(guī)劃設(shè)計(jì)方法，下面將以某地區(qū)為例，通過具體案例來分析如何通過精細(xì)化設(shè)計(jì)來解決深度覆蓋問題：

4.1 前期設(shè)計(jì)精細(xì)化（如圖14、15所示）

從下圖可以看出，從柵格級(jí)結(jié)果MR150條以上v1柵格室內(nèi)弱覆蓋MR占比20%-60%，分布比例來看，該片區(qū)室內(nèi)弱覆蓋嚴(yán)重，MR覆蓋率為85.97%。

解決方案：

圖14 MR 數(shù)據(jù)分析

圖15 路測情況

針對(duì)與該片區(qū)區(qū)域，主要是由于廠區(qū)、宿舍間等高樓阻擋、周邊宏站站間距較大，導(dǎo)致該區(qū)域覆蓋差。這三個(gè)問題區(qū)域距離較近，附近又沒有相應(yīng)宏站，因此建議新增宏站來解決弱覆蓋問題。所選新增宏站位置天面條件良好，可以將LTE D頻、F頻、GSM系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)計(jì)，基站間距離大約在300米，采用水平半功率角65°，±45°雙極化天線，同時(shí)根據(jù)下傾角計(jì)算公式，可以計(jì)算出總下傾角大約為7°，主要覆蓋問題1、2、3這三個(gè)區(qū)域，方向角為50°、140°、250°。

4.2 天線下傾角與方向角精細(xì)化（如圖16、17所示）

從下圖可以看出，從柵格級(jí)結(jié)果MR150條以上v1柵格室內(nèi)弱覆蓋MR占比60%-100%分布比例來看，墩頭村的東北側(cè)室內(nèi)弱覆蓋明顯。統(tǒng)計(jì)該片區(qū)的MR覆蓋率在68%左右,離目標(biāo)有較大的差距。

圖16 MR數(shù)據(jù)分析

圖17 路測情況

解決方案：

現(xiàn)場勘查情況，結(jié)合周邊無線環(huán)境與站點(diǎn)分布，發(fā)現(xiàn)紅色站點(diǎn)方位角不合理，調(diào)整其方向角1方向角由90°調(diào)整為50°,下傾角由6°調(diào)整至8°，方向角2由190°調(diào)整為150°，增強(qiáng)該區(qū)域覆蓋。

5 結(jié)論

本研究課題基于MR數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，具有較高的精確性，對(duì)目標(biāo)區(qū)域能進(jìn)行有效識(shí)別，分析其存在問題，能夠保證對(duì)實(shí)際LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的改善效果。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段就可以合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和資源配置，使得覆蓋分析更加立體，標(biāo)準(zhǔn)更加統(tǒng)一，減少以后的工程優(yōu)化工作量，提高LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的效率。本課題改變了傳統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)模式，充分發(fā)揮設(shè)計(jì)工作的前瞻性優(yōu)勢，使得設(shè)計(jì)工作更加具有依據(jù)性，提高工作效率。