一种新的网络覆盖质量评估方法

张生，李春明，侯优优，姚柒零

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

1 前言

理想网络的覆盖可以用“不多不少”来概括，就是覆盖刚刚好。所谓“多”就是过覆盖，“少”就是弱覆盖，总体就是要求精确覆盖。

现阶段的GSM网络，由于选址难度较大，部分区域的弱覆盖现象仍存在，但只是局部的问题，更多的是过覆盖，多小区过覆盖就形成交叉覆盖，随着频率复用系数进一步降低，会加剧同邻频干扰，抬升网络干扰底噪，例如以前-95dBm通话良好，而现在-90dBm通话质量恶化。

通常使用覆盖率指标对覆盖进行评估，覆盖率主要反应了网络信号的强弱，无法给出覆盖的质量，本文使用覆盖指数来对覆盖质量进行评估，通过覆盖指数反应网络在覆盖方面存在的潜在问题，并可以依据覆盖指数反应的问题对网络进行调整。

2 覆盖指数及物理表征意义

覆盖指数主要评估小区的覆盖状况，覆盖指数反应了无线环境对信号传播的影响，同时也反应了基站平面布局和站址高低变化引起的无线覆盖的变化。覆盖指数主要由重叠覆盖度、小区冗余覆盖度、基站布局偏差系数、基站高度偏差系数等组成。主要通过MR数据和扫频数据进行计算。

2.1 道路重叠覆盖度

通过道路扫频数据进行计算。

道路重叠覆盖度指道路上弱于最强信号12dB范围内且电平大于-90dBm的小区数（含最强信号小区）。该指数反映了该路段有多少个强信号小区在同时覆盖，重叠覆盖度的值越大，表明该路段或者该小区覆盖的信号越杂乱，越容易出现越区覆盖、交叉覆盖，在小区载频配置比较高的区域越容易产生干扰。道路重叠覆盖度超过5的路段需要进行关注，超过10定义为过度覆盖路段，需要进行优化。

图1 道路重叠覆盖度

该值可以以小区粒度输出，例如小区A的重叠覆盖度平均为5，表示在小区A的覆盖区域内还有其余4个满足条件的强信号进行覆盖。

图1为某城市的道路重叠覆盖度，从图中可以看出该城市的大约有20处重叠覆盖比较高的区域，在后期需要进行覆盖专项优化。

2.2 小区冗余覆盖度

通过道路扫频数据计算。

小区冗余覆盖度等于该小区在道路上满足相关条件且非最强小区的采样点数除以该小区在道路上满足相关条件的总采样点数（含最强），相关条件是指信号同时满足电平高于-80dBm和弱于最强信号12dB两个条件。

该指数反应了小区信号是一个强信号，但不是最强信号的比例，如果该值越大，说明潜在的越容易影响其他小区，当小区冗余覆盖度达到85%时，认为是高冗余覆盖率小区，说明该小区的覆盖范围控制得不好，需要调整覆盖，控制对其他小区的影响。图2为小区冗余覆盖度原理图。

需要注意的是，该值与扫频采样点的密度有关，当扫频密度不够时，很容易造成误判。

2.3 小区重叠覆盖度

通过MR测量报告数据进行计算。

Xsi(12dB)为邻区i在服务小区s的测量报告中出现且信号强度差<12dB的样本点数， Xall为服务小区MR测量到的所有n个相邻小区的样本点总数。

表征的意义：该指数的值域是[0，1]，数值越大，表示该小区在有效覆盖区域内与其他小区信号的交叠越多。达到极限值1时意味着该小区的覆盖可以被周围其他小区的覆盖代替。

图2 小区冗余覆盖度原理图

图3是某城市小区重叠覆盖度的统计分布，从统计数据可以看出，该城市小区重叠覆盖度普遍较高，主要集中在0.3～0.66之间，占比为77.69%，0.66以上的有415个小区，对小区重叠覆盖度影响较为明显。

2.4 重叠覆盖小区数

通过MR测量报告进行计算。

重叠覆盖小区数=Xsi(12dB)/Xall>5%(门限可以调)的邻区个数，该指数表示服务小区内存在多少个强信号的邻小区。

图3 小区重叠覆盖度统计分布图

Xsi(12dB)为邻区i在服务小区s的测量报告中出现且信号强度差小于12dB的样本点数， Xall为服务小区MR测量到的所有n个相邻小区的样本点总数。

图4为某城市的重叠覆盖小区数的统计分布图，从图中可以看出该城市重叠覆盖小区数大部分处于0～5之间，占比为62.53%，属于较好状态。处于6～8的小区比例为28.59%，处于8～14之间的小区比例为8.87%，这部分小区的指标较差，需要对这部分站点区域的覆盖进行控制。

2.5 基站布局偏差系数

理想的站址布局是基站呈等间距的蜂窝状分布。在实际网络的建设中，受各种因素影响，并不是每一个基站都能选到理想位置，这就造成了基站布局稀疏不均，有的区域两个基站很近，有的区域两个基站很远。站距太近的区域，很容易导致两个小区覆盖交叠面积过大，甚至越区覆盖。站距太远的区域，往往没有主强信号，覆盖比较杂乱，甚至小区间重叠覆盖区域太小，导致弱覆盖。

为了衡量基站布局引起的网络结构问题，我们引入了基站布局偏差系数，通过该系数来量化基站布局的合理性。该系数是通过邻区基站与中心基站站距的标准差来表征。

其中：n为中心基站的第一圈邻区基站的数量，第一圈邻区基站就是直接与中心基站覆盖相交的基站。

Di为第i个基站和中心基站之间的站距。

该指数主要考虑宏蜂窝基站层，室分和街道站不纳入计算。一般而言，基站布局偏差系数较小，说明该基站站址布局合理、均匀，反之，说明基站布局不合理。

图5为某城市站点布局偏差系数的地理分布，从图中可以看出该城市站点分布总体均匀合理。

2.6 基站高度偏差系数

高站覆盖范围广，吸收的话务量多，矮站覆盖差，吸收话务能力弱。当一个区域，基站高度参差不齐、落差比较大时，造成覆盖控制困难，常常高站信号会越过矮站，造成越区覆盖，在网络规划建设时，应尽量避免这种情况。

图4 重叠覆盖小区数统计分布图

图5 基站布局偏差系数地理渲染图

为了衡量站高层次不齐对网络质量带来的潜在风险，我们引入基站高度偏差系数。

其中：n为中心基站的第一圈邻区基站的数量，第一圈邻区基站就是直接与中心基站覆盖相交的基站；hi为第一圈邻小区第i个基站的高度；h为中心基站的高度。

基站高度偏差系数主要考虑中高层基站，室分和底层站不纳入计算，一般而言，基站高度合理性系数绝对值较小，说明该基站高度与周围基站高度落差比较小，站高合理，反之，说明基站高度不合理。

图6为某城市基站高度偏差系数，从图中可以看出该城市局部区域基站高度偏差系数较大，基站与周围站点落差较大，针对这些基站，需要对天线高度和下倾角进行控制，防止越区覆盖的发生。

图6 基站高度偏差系数地理渲染图

3 结束语

影响网络质量的因素有很多，从器件质量、站点布局到频率规划、参数设置都可能对网络性能造成影响，对于蜂窝移动通信系统，覆盖是网络接续和通话连续的最基本保证，覆盖信号的强弱主要由网络建设来决定，当网络建设完成后，覆盖优化调整主要靠天线方向角、倾角和挂高的调整进行局部调整。本文不再探讨覆盖信号强度的问题，而主要是通过一系列指数来评估无线覆盖的质量，在优化项目中，已经从道路重叠覆盖度入手，展开对网络覆盖的调整工作，均取得了不错的效果。