基于AOA大數(shù)據(jù)精細RF優(yōu)化方法研究

丁 博 馬傳項

中郵建技術有限公司

0 引言

傳統(tǒng)現(xiàn)場天線方位角調整主要是根據(jù)現(xiàn)場勘測的無線覆蓋環(huán)境和用戶位置分布來進行調整，能否有效提升小區(qū)覆蓋率取決于前臺人員的優(yōu)化經驗，由于勘查的準確性和前臺人員的主觀性，實際調整效果并不太理想。隨著5G 基站的大規(guī)模建設部署，現(xiàn)有2G、3G、4G 天面資源更加緊張，為了給5G網(wǎng)絡預留天面資源，對5G 建設中遇到的天面資源進行整合，總結制定基于AOA 大數(shù)據(jù)策略，實施精細RF 優(yōu)化。本策略主要在3、4G 頻段天面整合的基礎上，增加一項測量項“A0A_MESUREMENT”，用于評估基站方位角是否合理，指導實際RF 優(yōu)化工作。

1 研究背景

AOA（Angle of Arrival，到達角度）定位是一種基站定位方法，基于信號的入射角度進行定位。統(tǒng)計小區(qū)下用戶集中分布位置與天線主覆蓋偏離角度，指導現(xiàn)場人員開展精準的天線調整，確保用戶使用最優(yōu)的網(wǎng)絡資源，持續(xù)提升客戶感知。

2 數(shù)據(jù)描述

數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法：通過MR 上報AOA 數(shù)據(jù)，將天線角等分72 份，即AOA_00 到AOA_71，每個等分代表5 度夾角。以天線法線角度為AOA_00，統(tǒng)計小區(qū)下用戶所在角度，如表1所示。

表1 AOA 值方位角偏差映射關系表

終端相對服務小區(qū)的參考方位角，標準參考方位角為正北方向，逆時針方向旋轉，如圖1 所示。

圖1 MR AOA 測量用戶分布示意圖

基于海量終端MR.AOA 測量數(shù)據(jù)，通過對MR 測量數(shù)據(jù)中的天線到達角AOA 的數(shù)據(jù)進行賦權值處理，計算得到最佳的調整角度，如圖2 所示。

圖2 智能天線對用戶方跟蹤示意圖

3 方法論

主要實施方法、具體步驟有：實施天面改造、計算平均到達角、單方向角密集用戶方案、篩選重點小區(qū)、NR 天線權值優(yōu)化、精細化微調。

3.1 實施天面改造

（1）新址新建站點“天面最小化”

新址新建站點原則上每個扇區(qū)方向僅部署1 面天線，優(yōu)選4 端口或者4+4 天線；業(yè)務熱點可直接部署4488 天線，為后續(xù)擴容預留天線端口。

（2）存量站點原則上天面不新增

結合共址新建4G FDD1.8GHz 或新建5G 頻段扇區(qū)，必須選擇4488 或4+4 天線開展天面整合。僅4G 擴容時須為5G 天面整合預留相應的天線端口資源。

（3）存量站點天面整合以終為始，系統(tǒng)割接循序漸進

天面替換一步到位，為目標網(wǎng)預留桿位和天線端口，結合網(wǎng)絡的演進分階段進行天線端口接入和天線替換。

（4）各系統(tǒng)天面分配原則

整合后有兩面的天線，一面天線應包括GSM/DCS/FDD900/FDD1800（選用4+4），另一面天線包含TDD FA/D（選用FAD 天線）。

（5）天線位置分配原則

考慮面向未來5G 網(wǎng)絡的競爭力，整合后最優(yōu)天線位置應預留給5G 扇區(qū)。

（6）方位角分布原則

整合后同一扇區(qū)有兩面及以上4G 天線的，方位角應根據(jù)實際覆蓋需求進行調整，盡量避免同一網(wǎng)絡制式存在異頻共覆蓋。

（7）美化罩改造原則

應根據(jù)AAU尺寸更換合適安裝且具備散熱能力的美化罩。

3.2 計算平均到達角

輸入條件：采集數(shù)據(jù)AOA 全區(qū)間用戶數(shù)數(shù)據(jù)，經度、緯度、站高、方向角（包括電子方位角）數(shù)據(jù)精確的工程參數(shù)。

AOA 全區(qū)間采樣點數(shù)據(jù)的算法：

AOA_000～AOA_071 用戶數(shù)求和平均到達角=（前向采樣到達角度數(shù)值*權重系數(shù)1-后向采樣到達角度數(shù)值*權重系數(shù)2）/AOA 全區(qū)間點總采樣點數(shù)。

權重系數(shù)1/2 為根據(jù)主覆蓋方向內的話務分布和覆蓋場景重要程度人工賦予的權重系數(shù)。（詳細系數(shù)不體現(xiàn)）

修正后方向角=方向角（工參）-平均到達角。

注意：最終結果需要人工審核修正，結果須轉化為0～360°之間的標準方位角坐標系度數(shù)。

3.3 單方向角密集用戶方案

通常建議單一方位夾角用戶數(shù)大于35%直接將方位角調節(jié)至對應角度區(qū)間。

第一步：單小區(qū)篩選。第二步：計算修正后方位角AOA_n=5*（n+1）。（n 值說明參見表1，取值范圍0～71。）

3.4 篩選重點小區(qū)

由于以上兩個調節(jié)計算得到的結果每個小區(qū)都需要調整數(shù)量較大，如果全部優(yōu)化存在以下幾個問題：站點多，工作量非常大；部分站點已經覆蓋非常好，調節(jié)改善效果會非常有限；改變角度過小，效果有限；采樣用戶數(shù)據(jù)太少，由于各種原因后續(xù)變化會比較大。鑒于以上問題，推薦使用以下3個條件篩選：（1）條件1：MR 覆蓋率大于96%不修改；（2）條件2：方向角絕對值小于10 不修改；（3）條件3：AOA 總采樣點小于1000 不修改。

3.5 NR 天線權值優(yōu)化

通過天線水平波瓣寬度、垂直波瓣寬度、電子方位角、電子傾角、機械方位角、機械傾角等各種參數(shù)設置驗證SSB覆蓋信號強度變化情況。

RSRP 評估：隨著水平波瓣寬度變窄，覆蓋采樣點總數(shù)逐漸降低，水平覆蓋范圍逐漸變小，主波瓣覆蓋信號強度逐漸增強，旁瓣信號覆蓋強度逐漸變弱，覆蓋差點（RSRP≤-105dBm）比例逐漸增加，覆蓋中點（-105dBm～-90dBm）比例逐漸減少，覆蓋好點（≥-90dBm）比例逐漸增加。

SINR 評估：隨著水平波瓣寬度變窄，覆蓋采樣點總數(shù)逐漸降低，水平覆蓋范圍逐漸變小。SINR 差點（≤0dB）比例逐漸增加，SINR中點（0～20dB）比例逐漸減少，SINR好點（≥20dB）比例逐漸增加。

下行MAC 速率評估：隨著水平波瓣寬度變窄，覆蓋采樣點總數(shù)逐漸降低，水平覆蓋范圍逐漸變小。平均速率和峰值速率50Mbps/100Mbps/200Mbps 占比明顯增加。

對NR 天線水平波瓣寬度、垂直波瓣寬度、電子方位角、電子下傾角、機械方位角、機械下傾角等各種參數(shù)精細化設置驗證總結如下：

（1）水平波寬105°/90°/65°/45°：隨著水平波瓣寬度變窄，覆蓋采樣點總數(shù)逐漸降低，水平覆蓋范圍逐漸變小，旁瓣方向RSRP、SINR、下行速率變得越來越差（105°>90°>65°>45°），而主瓣方向RSRP、SINR、下行速率逐漸變好（105°<90°<65°<45°）。說明寬波瓣更適合廣場等半徑小的面狀覆蓋，而窄波瓣更適合半徑大的線狀或區(qū)域增強深度覆蓋。

（2）垂直波寬3°/6°/12°/20°：隨著垂直波瓣寬度變寬，站下近點覆蓋RSRP、SINR 逐漸增強（20°>12°>6°>3°），中遠點覆蓋RSRP、SINR 由增強到變弱（12°>20°>6°>3°）。（備注：測試最遠點512 米）。說明適當增大垂直波寬可增強塔下覆蓋、中點覆蓋，如站間距小干擾或中高層小區(qū)場景較適用。

（3）電子方位角0°->10°->20°->30°：隨著數(shù)字方向角順時針調整，小區(qū)覆蓋方向明顯向順時針偏移，順時針方向覆蓋明顯增強，逆時針方向覆蓋明顯變弱。說明可通過數(shù)字方位角對廣播覆蓋調優(yōu)。

（4）電子傾角0°/4°/8°/12°：隨著數(shù)字傾角增大，站下近點覆蓋RSRP、SINR 逐漸增強（12°/8°/ 4°/ 0°），中遠點覆蓋RSRP、SINR由增強到變弱（12°>8°>4°>0°）。（備注：測試最遠點512 米）。說明適當增大下傾角可增強塔下覆蓋、中點覆蓋，如站間距小干擾或中高層小區(qū)場景較適用。

最后，根據(jù)指標與預期效果對比后，對電子方位角和下傾角進行精細化微調。

4 實施效果

4.1 MR 指標對比

對比前后涉及的135 個物理扇區(qū)方向和131 個對F1 頻點扇區(qū)，天饋整合前后F1 頻點方位角基本無變化，整合前MR覆蓋率96.69%，整合優(yōu)化后11 月上旬MR 覆蓋率98.14%，較整合前有明顯提升。

按物理扇區(qū)方向和F1 頻點小區(qū)這兩個維度具體指標對比，如圖3 所示。

圖3 實施前后MR 覆蓋率對比

4.2 TA 對比

對比扇區(qū)方向由于前后方位角發(fā)生變化并經過頻段結構調整，扇區(qū)方向TA 也明顯變化。對比F1 頻點越區(qū)覆蓋嚴重小區(qū)（覆蓋距離超過2 公里）數(shù)目從103 個下降為59 個，如圖4 所示。

圖4 實施前后F1 頻點越區(qū)覆蓋嚴重小區(qū)數(shù)對比

4.3 業(yè)務量對比

對比整合前和整合優(yōu)化后，業(yè)務量從6.64TB 上升至9.97TB，上升3.33TB，上升幅度50.2%。135 個扇區(qū)方向中有96 個小區(qū)的流量上升，占比71.11%。如圖5 所示。

圖5 實施前后業(yè)務量對比

4.4 Volte 話務量對比

對比整合前和整合優(yōu)化后，話務量從1635.7Erl 上升至2737.4Erl，上升1101.7Erl，上升幅度67.35%。135 個扇區(qū)方向中有90 個小區(qū)的Volte 話務量上升，占比51.85%，如圖6 所示。

圖6 Volte 話務量對比

4.5 用戶數(shù)對比

對比整合前和整合優(yōu)化后，平均用戶數(shù)從3542.7 上升至4597，上升1054.2，上升幅度近30%。135 個扇區(qū)方向中有87個小區(qū)的流量上升，占比64.44%，如圖7 所示。

圖7 平均用戶數(shù)對比

5 結束語

實施本策略后，經過4 個月的結構調整和優(yōu)化，31 個扇區(qū)的方位角發(fā)生了改變（占比9.77%），各頻段新增87 個扇區(qū)，MR 覆蓋率從96.69%上升至98.14%。本方法有效提升了MR覆蓋率，業(yè)務量和平均用戶數(shù)也顯著升高，實現(xiàn)了精細RF 優(yōu)化的目標。本方法依賴終端，但不受環(huán)境影響，用于評估的各項KPI 結果更接近網(wǎng)絡真實情況。優(yōu)化和實施基本都可以在后臺完成，降低網(wǎng)絡運維成本。