基于优化的分布式深度覆盖研究

邓巍

认为电磁辐射和用户感知矛盾日益突出，导致高档社区面临网络覆盖差和宏基站无法建设。通过模拟无线环境、评估现有网络资源，提出了一种分布式基站加美化庭院型路灯天线的新模式。采用该模式，网络开通优化后，网络质量由差提升为优，随机回访10位投诉用户完全解决率达到90%、基本解决率达到10%，有效提升了用户感知。

分布式；深度覆盖；用户感知；优化；仿真

近年来，随着移动互联网业务的蓬勃发展，在繁华都市中用户对3G网络质量的期望也越来越高。虽然每年网络建设的投入在不断加大，但城市水泥森林中的住宅小区特别是高档社区由于建站困难，用户经常抱怨网络深度覆盖差、业务体验感知不好等问题，分布式基站采用“小覆盖，广分布”建设方式[1-2]，合理优化后，能有效消除覆盖空洞，增强用户感知。

1 网络覆盖分析

1.1 传播模型分析

参照Walfisch-Ikegami[3]无线模型，可对3G网络小区覆盖分析：

（1）自由空间损耗

[L0=32.45+20logdkm+20logfMHz]

（2）屋顶到街道损耗

[Lrts=-16.9-10logw+10logfMHz+ 20log（hr-h2）+Lori]

（3）方向损耗

[Lori=-10+0.354φ，2.5+0.075φ-35，4.0-0.114φ-55，0≤?<3535≤?<5555≤?≤]（4）多重衍射

[Lmsd=Lbsh+ka+kdlogdkm+kflogfMHz-9logb]

住宅小区因楼距近、入射角度有限、基站与建筑物高差参差、多重衍射，同时3G网络频率高传播损耗大，综合分析住宅小区覆盖困难、信号比较杂乱。

1.2 建设方案论证

（1）建站方式

室外宏基站主要包含灯塔式照射基站和分布式基站两类，两类基站各有利弊。

灯塔照射式基站，大功率、高容量，可控制覆盖范围，广泛应用于郊区、城市道路等广覆盖、受限建筑物分布、室内深度覆盖较差的地方，建设方便。

分布式基站，狭义指射频模块线性或面性分布式放置，如远端无线射频单元（RRU）；同时也包含天馈系统物理位置相对独立，如室分外引、单小区多天线等方式；建设方式灵活，功率、容量可配置，布防位置合理可有效规避覆盖阴影，广泛应用与深度覆盖、线带状区域覆盖等[4]。

居民区采用何种覆盖完全取决于目标覆盖区域地理图形、建筑物分布和周边基础无线环境。但必须包含点、线、面广度覆盖需求，并不断用路测和呼叫质量拨打测试（DT&CQT）、数据分析挖掘等手段向用户深度需求挖掘。相关方案思路如图1所示。

（2）信源选取

结合主流基站建设方式，可以选取宏基站作为信源、单独RRU信源、室分外引信源、一体化未功率设备信源和无容量RRU（类似直放站）作为信源。信源选取需首先满足容量需求，其次考虑工程实施。

（3）天馈选型

照射式基站推荐高增益宽波束天线，尽量解决住宅小区边缘一层及道路覆盖；分布式基站推荐使用中低增益美化天线，方面工程实施，减少信号外泄。

1.3 规划前端优化

方案规划需同时考虑网络质量，因此优化必须前移接入规划，主要考虑3个方面：

（1）覆盖控制

各规划小区必须控制在各自覆盖半径内，避免过覆盖和覆盖收缩，控制小区干扰，提升小区业务质量，对用户感知有较大帮助。

（2）邻区设置

分布式基站布放小区过多，受邻区列表影响，部分邻区无法添加，因此在规划前端必须控制小区数量和覆盖交叠范围，减少后期因邻区受限导致语音掉话、数据业务掉线。

（3）容量规划

容量规划需结合用户数、小区覆盖半径、规划信源和邻区数量，根据用户数大小合理配置小区半径和小区信源，建议小区资源利用率达到总容量60%。

1.4 覆盖仿真

覆盖方案必须经过严密的仿真才能实施，仿真环境选取3D传播模型，并结合实测楼宇矢量图对3G频段模型实测校正，模型误差和标准方差控制在较小方位内。

2 高档小区优化分布式

建站案例

某高档小区由13栋高层和52栋别墅组团组成，小区内房屋布局亭台楼榭交错，人群聚集地绿化植被茂密，无线信号传播损耗大，在多次呼叫质量拨打测试（CQT）网络测试评估中质量评级为差。小区用户投诉严重，月底投诉高达85例。

2.1 小区覆盖测试及仿真

某高档小区DT&CQT测试后，主要是底层深度覆盖差、车库无覆盖和高层信号杂乱问题。住宅小区覆盖问题分布如图2所示。

获取小区3D信息图，通过选取目标小区楼宇CQT抽测和小区道路DT测试后，得到小区点、线模拟覆盖仿真效果如图3所示。

仿真后找到的问题可划分为7个区域，如图4所示。区域1、2室内弱覆盖连片，区域3、4、5、6零星覆盖较差，区域7信号杂乱。

区域1，附近有高层建筑，建议方案实施灯塔照射式基站，天馈建议采用楼顶美化、室内天线、外阳台隐蔽天线。区域2，建筑物较矮且高度基本同高，建议安装室外一体化小基站或独立RRU，天馈安装位置可选择楼中部露台空调伪装或选择相对较矮的临街楼顶或绿化带内路灯杆伪装天线。区域3、4、5、6，建议新增室分外引方式。

2.2 验证测试

实施优化后的分布式建站方式后，网络覆盖率由57%提升到90.8%，信号外泄率接近为零，干扰水平由67%提升至96%，质量评级由“差”提升为“优”；随机回访投诉用户完全解决率达到90%、基本解决率达到10%；语音和数据话务量较原来分别增加了150%和100%。测试验证效果如图5所示。

2.3 后台数据挖掘分析

测量报告（MR）数据包含小区标示、小区扰码、公共导频信道（CPICH）每码片能量比干扰功率谱密度（Ec/Io）、CPICH信道接收信号码功率（RSCP）、事件类型、业务类型、传送时延（TP）值、用户终端设备（UE）发射功率、误码率、无线接入承载（RAB）信息等，结合MR数据和话统指标，可以优化小区过弱覆盖、导频干扰、切换和业务指标等[5]。

提取小区业务指标，根据MR数据筛选业务问题点TP、RSCP和Ec/Io情况，分析导致业务指标差的原因。Site-D_1小区的自适应多速率（AMR）统计周期一周内掉话152次，AMR掉话集中在无线侧，其中空口无响应66次、信令无线承载（SRB）复位53次，上行失步33次。统计RSCP、Ec/Io、TP数据，该小区AMR业务TP大于3、RSCP小区-90 dBm、Ec/Io小于-10 dB采样点较多。分析该扇区干扰情况，得出结果：该小区的AMR业务掉话采样点导频污染。掉话点问题分析结果如图6所示。

深度分析掉话采样点，导频污染区域所有小区覆盖都较差，RSCP低于-90 dBm，Ec/Io低于-12 dB，弱覆盖是导致掉话的主要原因，可以采用增加小区功率、射频（RF）调整等提升覆盖手段解决。

3 结束语

优化分布式建站方案，结合灯塔式照射基站形成立体纵深覆盖，利用了拉远基站设备的灵活性，与庭院美化天线配合，既减少了对小区环境的影响，降低了建设难度，又实现了信号覆盖均匀分布，避免信号外泄对宏站的干扰[6-15]，为解决别墅高档住宅区的深度覆盖提供了一条新思路。

参考文献

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[13] 盛国. 室内分布系统设计中干扰问题的分析与研究 [J]. 宿州教育学院学报， 2010，8（2）：6-9

[14] 何英哲. 通辽联通WCDMA无线网络分析与优化 [D]. 北京邮电大学， 2012

[15] 李合菊. 基于WCDMA无线网络优化的研究 [D]. 山东大学， 2012