超高站对LTE网络性能影响的评估方法研究

武琳栋, 李春明, 孙琛

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

LTE是一个基于同频组网的网络，因此超高站对网络性能的影响比起2G/3G系统要更加显著。超高站通过造成严重的重叠覆盖和过覆盖，干扰周边小区，影响下载速率。所以理论上在LTE网络规划和优化中，应该合理规划和调整站址，避免使用超高站。

在现实建网过程中，由于站址资源紧缺，选址困难，所以在规划中沿用了大量2G/3G时期的超高站来建设LTE基站。但是如果将已建成的超高站全部关闭，重新选址建站，则会带来巨大的成本，对LTE网络的整体发展不利。同时无线环境复杂多变，因而对于不同的超高站来说，对周边小区的影响程度也会不同。如有些超高站周围无明显遮挡，则对周边小区影响会非常显著，需要重点关注，甚至重新选址；而有些超高站周围建筑物平均高度较高，遮挡严重，则这些超高站对周边小区的影响非常有限，在优化时进行局部调整即可。

如何对一个超高站的影响进行评估，并根据评估结果来衡量该超高站是否应该保留，是一个非常重要的课题。这样就可以更有针对性的处理那些真正对网络造成严重影响的超高站，而对于那些影响有限的超高站，则可以保留下来，合理利用，节省建网的成本。本文提出了一种评估超高站影响的方法，能够就某个超高站对网络性能的影响程度给出一个量化的评估结果。

1 超高站对LTE网络性能影响的评估方法

LTE网络性能可以通过多个方面的指标来衡量。其中最主要的指标是反映覆盖性能的RSRP和反映干扰性能的下行SINR。此外，LTE网络中数据业务将占很大比重，所以下载速率也是一个直接反映用户感知的重要指标。

本节结合大量路测数据，从覆盖、干扰、下载速率3个方面来分析超高站对LTE网络性能的影响。进而通过覆盖距离、周边小区的平均下行SINR和平均下载速率这3个维度的指标来量化的衡量某个超高站对网络的影响程度。为今后LTE网络建设和优化中超高站问题的解决提供依据。

1.1 超高站覆盖距离的评估

覆盖距离是一个小区的基本性能之一，覆盖距离过小则会造成弱覆盖，而覆盖距离过大，则信号会覆盖到别的小区的覆盖范围。一般情况下，合理的覆盖距离不应超过350 m。超高站由于覆盖距离较远，往往RSRP过高，会对其他小区造成过覆盖和重叠覆盖，形成严重的干扰。

为了能够量化超高站的覆盖距离，我们注意到在路测时，超高站对于距离很远的测试终端依然能够作为服务小区。所以在统计时，可以从全部采样点中筛出某个超高站作为服务小区的采样点，并计算这些采样点到服务小区的平均距离，依此来衡量该超高站的覆盖距离。以某城市的路测数据为例，通过上述方法对超高站和非高站的覆盖距离进行了对比分析，其中认为站高高于50 m的基站为超高站，站高低于50 m的基站为非高站。

表1 高站对覆盖距离影响

图1 高站对覆盖距离影响对比图

从表1和图1的结果，可以看到超高站的平均覆盖距离达到467.71 m，而非高站的平均覆盖距离是286.06 m，超高站平均覆盖距离为非高站的1.63倍。对于不同的超高站，采用上述方法得到的覆盖距离评估结果也不相同，可以反映对网络影响的严重程度。

1.2 周边小区平均下行SINR的评估

下行SINR，即下行信干噪比，是有效信号功率和干扰信号以及噪声功率的比值。下行SINR能够有效反映网络的干扰情况。在调度时，下行SINR映射为CQI，直接影响MCS等级，最终决定传输块大小，也就决定了下载速率。超高站由于会对其他小区造成过覆盖和重叠覆盖，形成严重的干扰，因而容易导致低SINR的问题，并且这种问题在网络负载加大以后会更加明显。

需要注意，超高站对下行SINR的影响主要体现在超高站作为干扰源对周边小区下行SINR的影响，而超高站小区自身的下行SINR并没有受到特别影响。所以为了量化超高站对下行SINR的影响程度，在路测数据统计分析时，需要从全部采样点中筛出测量邻区中包含某个超高站的采样点，并计算这些采样点的平均下行SINR，依此来衡量该超高站对周边小区平均下行SINR的影响程度。

以某城市的路测数据为例，通过上述方法对以某个超高站作为干扰小区的所有主服务小区的平均下行SINR和无该超高站作为干扰小区的所有主服务小区的平均下行SINR进行了对比分析。并且还对网络负载进行50%加载，对加载前后的情况也进行了对比分析，来研究网络负载加大时超高站对下行SINR的影响，如表2和图2所示。

从结果看到，无超高站作为干扰小区的所有主服务小区的平均下行SINR为10.7 dB，而有超高站作为干扰小区的所有主服务小区的平均下行SINR为8.25 dB。加载后有超高站影响的基站平均SINR下降更加快速；从8.25 dB下降为5.25 dB，下降率为36.36%。而无超高站影响的基站平均SINR从10.7dB下降为8.29 dB,下降率22.52%。在网络负载增大的情况下，超高站的影响更加显著。对于不同的超高站，在一定的网络负载下，采用上述方法得到的周边小区平均下行SINR评估结果也不相同。得到的下行SINR越低，说明对网络的影响越严重。

表2 高站对下行SINR影响

图2 加载前后下行SINR对比图

1.3 周边小区平均下载速率的评估

下载速率是LTE网络性能的主要指标，反映LTE系统上/下行的传输性能，能够直接体现用户体验。计算方式如下：

由于超高站会造成重叠覆盖和过覆盖，导致周边小区的下行SINR较低，而较低下行SINR进而映射到较低的CQI，从而使传输时的MCS等级很低，这就决定了UE采用了较小的传输块下载，使下载速率降低。

和对下行SINR的影响相似，超高站对下载速率的影响也是体现在超高站对周边小区的下载速率的影响。因为超高站覆盖较好，下行SINR也比较理想，所以超高站本身的下载速率并不低。为了量化超高站对下载速率的影响程度，在路测数据统计分析时，从全部采样点筛出测量邻区中包含某个超高站的采样点，并计算这些采样点的平均下载速率，依此来衡量该超高站对周边小区平均下载速率的影响程度。

以某城市的路测数据为例，通过上述方法对以某个超高站作为干扰小区的所有主服务小区的平均下载速率和无该超高站作为干扰小区的所有主服务小区的平均下载速率进行了对比分析。并且还对网络负载进行50%加载，对加载前后的情况也进行了对比分析，来研究网络负载加大时超高站对下载速率的影响，如表3和图3所示。

表3 高站对下载速率影响

图3 加载前后下载速率对比图

从结果看到，无超高站影响的所有主服务小区的平均下载速率为20.1 Mbit/s，而有超高站影响的所有主服务小区的平均下载速率为18.4 Mbit/s。并且从图3看到，无超高站影响的情况下，由加载前的20.1 Mbit/s下降为加载后的19.5 Mbit/s，下降率2.98%；而有超高站影响的情况下由18.4 Mbit/s下降为14.7 Mbit/s，下降率19.91%。对于不同的超高站，在一定的网络负载下，采用上述方法得到的周边小区平均下载速率评估结果也不相同。得到的下载速率越低，说明对网络的影响越严重。

2 超高站影响评估方法的应用

从上述分析可以看出，采用上述评估方法对现网中的超高站进行评估，根据评估结果来决定对超高站的处理方式，不仅能够改善网络性能，而且可以降低建网成本，提高优化效率。下面以某地一个场景内的5个超高站为例，基于路测数据来评估该5个超高站对网络的影响程度，这里我们采用周边小区的平均下行SINR作为衡量的维度。该地的平均下行SINR是10.7 dB。通过对所有采样点的分类和统计，并计算这5个超高站影响的所有主服小区的平均下行SINR值，以及加载后下行SINR的下降率，得到结果如表4、图4、图5所示。

表4 五个超高站影响评估

图4 被影响小区平均下行SINR

图5 被影响小区平均下行SINR

从结果看到，超高站3影响的所有主服小区的平均下行SINR并不差，达到10.44 dB，只比该地全网平均SINR低0.3 dB左右；同时加载后下行SINR的下降率只有6.14%。所以超高站3虽然站高超过50 m，但是其对网络性能的影响微乎其微，甚至可以忽略。对于这类超高站，在优化时只需要微调，不需重选站址重复建设。从结果还可以看到，超高站2影响的所有主服小区的平均下行SINR只有3.01 dB，远低于全网平均水平，并且加载后下行SINR的下降率达到74.51%。因此超高站2对网络性能的影响严重，需要重点优化，甚至重新选址建站。

为了验证本文优化方案的有效性，以某地一个网格作为试点，对优化前后的下行SINR和下载速率进行了对比，结果如图6和图7所示。优化后该网格平均SINR改善1.32 dB，平均下载速率提高4.92 Mbit/s。综上所述，通过采用本文提出的评估方法，来定量的评估超高站对网络性能的影响程度，可以为现网中超高站问题的优化工作提供一定依据，在不牺牲网络性能的前提下，降低建网成本，提高优化效率，使优化资源的分配更有针对性。

图6 优化前后下行SINR对比（dB）

图7 优化前后下载速率对比（Mbit/s）

3 结束语

LTE作为同频组网的网络，小区间的干扰更加严重。因此对于网络结构的要求也更加严格。而由于建网过程中的实际困难，LTE现网中依然存在大量的超高站，导致了严重的重叠覆盖和过覆盖。如果将已建成的超高站全部关闭，重新选址建站，则会带来巨大的成本，对LTE网络的整体发展不利。本文提出一种评估超高站对网络性能影响程度的方法，根据评估结果来决定对超高站的处理方式，不仅能够改善网络性能，而且可以降低建网成本，提高优化效率，为更好的进行网络规划和优化提供依据。

[1]肖清华,汪丁鼎,许光斌等.TD-LTE网络规划设计与优化[M].北京：人民邮电出版社, 2013.

[2]王映民,孙韶辉等.TD-LTE-Advanced移动通信系统设计[M].北京：人民邮电出版社, 2012.