基于城市复杂环境的LTE无线网络优化方法

周宏成

（广东省电信规划设计院有限公司，510630）

基于城市复杂环境的LTE无线网络优化方法

周宏成

（广东省电信规划设计院有限公司，510630）

LTE无线网络优化是网络建设的重要环节，是为移动用户提供优质服务的保障。本文分析了LTE无线网络优化的几个难点区域，结合LTE无线网络优化的实际经验，提出了具体的优化方法。大型公共场馆无线网络优化方法主要是覆盖分区和数据流量上下行不平衡问题。商业中心区无线网络优化方法主要是解决覆盖的精细化控制，TDD/FDD协同优化。大、中学校园无线网络优化方法主要是解决话务的潮汐效应问题。沿江、沿湖道路无线网络优化方法主要是减少信号越区覆盖，控制信号干扰水平。

LTE；网络优化；覆盖优化；干扰控制；容量优化；复杂环境

0　概述

LTE无线网络优化是依据系统实际测试数据，通过对系统资源和参数的调整和优化，提升无线系统的性能，从而实现在现有配置下网络质量最优的过程。随着LTE网络扩容和升级，移动互联网业务的高速发展，LTE无线网络的优化的难度越来越大。在大中城市的密集城区中，智能手机用户的不断增加，移动用户密度高、流动性大，成为网络优化的重点。本文基于LTE网络优化的实际经验，针对无线网络优化的难点区域，包括大型公共场馆、商业中心区、大中学校园、沿江沿湖道路等，分析其无线网络覆盖特点，并提出了具体的网络优化方法。

1　大型公共场馆无线网络优化方法

（1）大型公共场馆无线网络特点

随着城市的发展和人们物质精神文化水平的提高，城市里新建了各种体育馆、图书馆、博物馆、会展中心等，在大型场馆内举办运动会、演唱会、交易会等大型活动越来越频繁，活动现场的用户主要为中青年活跃用户。随着智能手机的普及，移动互联网技术的发展，以及运营商资费的降低，用户的数据业务使用需求越来越多，通过微信、QQ、微波等各种社交软件进行影视频文件的分享和交流，对移动网络的容量和质量要求越来越高。因此，大型公共场馆具有如下无线网络特点。

1）上下行链路不平衡，上行流量比下行流量高。

在大型场馆举行活动期间，用户上传大量现场图片、视频文件，并通过社交软件进行分享，上行数据业务流量需求较下行高。

2）业务忙闲比例差异大，突发业务多

大型公共场馆在平时未举办活动期间，用户很少，业务量很低，而在举办各种运动会、演唱会、交易会期间，大量用户短时间聚集，业务量突发性增长。

3）网络质量波动较大

大型公共场馆一般内部空间开阔，活动区域直径在400米内，采取多个小区同时覆盖，干扰问题突出，容易出现传输速率下降，接通率低，掉话率高等问题。

（2）大型公共场馆无线网络优化方法

根据大型公共场馆无线网络特点，无线网络优化主要通过优化无线网络覆盖方式，控制干扰，满足容量需求。

1.1覆盖方式优化

根据实际工程优化经验，大型公共场馆的无线网络覆盖采取纵向分区和横向分区相结合的方法进行优化能够达到最佳的性价比。横向分区是在场馆的四个角或四个方向分别设置一个基站，采用两扇区覆盖看台；纵向分区是采取室内分布系统，分别对看台的上部区域和下部区域覆盖。通过实际优化测试数据分析，采取横向分区和纵向分区相结合的方式能够有效的完善覆盖，降低干扰，提升网络质量。

1.2网络容量优化

大型公共场馆的数据流量具有突发性、波动性、差异性的特点，容量优化主要通过业务模型举行预测，根据预测数据进行容量配置，并进行实测数据优化调整。具体优化步骤：首先根据以往举行大型活动的历史数据确定初步业务模型，预测未来用户吞吐量；其次根据场馆总用户数、各运营商占比确定需要优化网络的用户数和上下行业务模型，计算忙时小区容量；最后，评估设置的小区信道配置是否满足计算的小区容量，如果不满足，则需要优化小区配置，如果超出小区最大配置能力，则需进行覆盖和容量的协同优化。

1.3干扰优化和参数优化

LTE网络在满足覆盖和容量的前提下，只有控制好干扰才能发挥LTE网络的优势。大型公共场馆的干扰优化，主要依据网络测试数据，通过调整小区重叠覆盖区，优化方向角和下倾角等常规优化方法，并结合具有特殊性能的硬件设施进行优化，比如采用特殊的天线。

目前LTE网络和3G网络并存，并都能提供上下行数据业务，需要均衡两个网络的负荷和质量，通过调整LTE和3G网络最低接入门限、LTE异系统重启启动测量门限、PDCCH&PDSCH平衡调度，关闭DRX等参数进行系统优化。

2　商业中心区无线网络优化方法

2.1商业中心区无线网络特点

商业中心区称为CBD，是城市中最密集的区域，同时也是高端用户集中的区域，是运营商关键的利润来源区域。商业中心区无线网络的质量，关系着运营商的品牌形象和业务收入，是运营商网络优化重点关注区域。商业中心区LTE无线网络具有以下特点。

2.1.1无线传播环境复杂

商业中心区高楼林立，建筑物密集，建筑结构复杂，建筑物内部装修改造频繁，无线传播环境处于动态变化中。室外环境覆盖较好，但重叠覆盖率高；室内覆盖多采取室内分布系统方式，存在深度覆盖不足问题。

2.1.2业务流量高，高端用户聚集

商业中心区人流量大，主要以中青年活跃消费客户为主，语音业务和数据业务流量都较高。随着移动互联网的发展，通过移动终端进行娱乐、消费、办公等业务快速增长，在商业中心区显得尤为突出。

2.1.3基站密度高，室内多采用分布系统

商业中心区以高层建筑、大型建筑为主，无线信号损耗较大，基站设置密度高，站间距较小，一般室外基站站间距在300米左右。由于无线传播环境复杂，仅仅通过室外宏基站方式难以对室内进行有效覆盖。在商业中心区商场、写字楼都建设室内分布系统，改善室内信号质量。

2.1.4商业中心区无线网络优化方法

根据商业中心区无线网络特点，无线网络优化主要进行无线网络覆盖精细化控制，确保覆盖无视角，在满足覆盖的基础上，进行容量优化，容量优化主要进行TDD/FDD协同优化，负载平衡优化。

2.2无线网络覆盖优化

首先要进行无线基站站址优化，在网络建设初期，通过原有3G站址分布模拟LET网络覆盖进行仿真分析；在网络大规模运行期间，则主要通过网络测试数据进行站址优化；其次，在站址选定，或者考虑与3G站址共站情况下，对基站的物理配置进行优化，包括站型的选择、天线安装位置、天线类型的选择、天线隐藏与美化、方向角和下倾角调整等；再次，进行室内外覆盖协同优化，无法通过室外宏基站进行有效覆盖的，采用室内分布系统等室内方式进行覆盖，重点优化室内高层、建筑物低层和地下商场和停车场的无线覆盖；最后，进行无线配置参数的调整，优化发射功率，接入门限等，控制越区覆盖和重叠覆盖率。

2.3无线网络容量优化

商务中心区数据业务量非常高，运营商往往采用TDD/FDD混合组网的方式，网络容量优化需要进行FDD和TDD双网协同优化，通过均衡的互操作策略，使网络的利用率趋于平衡，为用户提供有效的上下行带宽，提升用户的速率感知。

在TDD和FDD都覆盖区域，在空闲状态下进行双网平衡优化，保持终端在双网的自由驻留和重选，将小区选择驻留门限、重选优先级、异频测量启动门限设置一致；在连续状态下，连续覆盖的网络设置优先。商业中心区一般采用FDD连续覆盖，TDD热点覆盖的网络部署方案，为保证数据业务的连续性，采用FDD优先于TDD的连接策略，即TDD向FDD切换比FDD向TDD切换更容易发生，切换门限设置一般相差3-5个dB，既保持切换的有效性，又能保证业务量的均衡，设置过大则会导致网络负载的不平衡。

3　大、中学校园无线网络优化方法

3.1校园无线网络特点

大、中学校园以学生用户为主，数量多，流动性强，新业务使用较多，大多为首次入网用户或入网时间段，忠诚度低，历来是运营商市场争夺非常激烈的区域。因此，用户对网络的感知非常重要，是运营商无线网络优化的重点区域。校园LTE无线网络具有以下特点。

3.1.1用户密度高，分布集中

大、中学校园一般在较少的地理面积聚集上万人，活动的主要场所集中在教学楼、宿舍、食堂、图书馆等区域，而且不同的时间在不同的区域进行聚集。根据对某高校进行一个月24小时业务数据的统计分析表明：上午、下午和晚上上课时间段话务高峰区域是教学楼，其余时间话务则较少；上、中午、晚上就餐时间，话务高峰区域是食堂，其余时间则话务非常低，忙闲差异非常大；晚上务高峰区域是宿舍，其余时间则较均衡；图书馆全天话务较为均衡。

3.1.2话务潮汐效应明显

校园用户行为较其他用户最大的不同是学生用户具有一致性。由于受到作息时间的约束，学生的上课、就餐、自习、就寝时间都一致，使得校园话务分布具有明显的潮汐效应。根据对某高校校园的实测数据分析，校园花完了峰值出现在晚上9点-10点，数据流量峰值出现在晚上11点-12点，上午时段话务和数据流量峰值均在10点-12点，下午时段话务和数据流量峰值则在下午5点-6点。

3.2校园无线网络优化方法

根据校园LTE无线网络特点，无线网络优化的方法主要是进行容量保障，保证几个峰值的容量需求，以及室内外无线覆盖协同优化。

3.2.1校园无线网络容量优化

校园LTE无线网络的话务量和数据业务流量都比较高，容量优化的重点是在话务量和数据流量峰值提供大容量保障，主要优化方法是扩容基站小区，增加异频的TDD和FDD站点进行分流，室内分布系统通过RRU分裂等。

3.2.2校园无线网络覆盖优化

在LTE网络建设初期，无线网络覆盖优化重点是扩大有效覆盖面积，主要通过部署TDD或FDD宏基站、室内分布系统采用RRU级联方式等扩大覆盖面积。在LTE网络建设成熟期，覆盖优化的重点是对宿舍、教学楼、图书馆、食堂等话务量和数据业务量高的热点区域加强深度覆盖，室内深度覆盖主要采用合路3G、新建室内分布系统、RRU拉远和室内分布系统外引等手段进行提升。

4　沿江沿湖道路无线网络优化方法

4.1沿江沿湖道路无线网络特点

南方城市大都大都建设在湖泊、江河沿岸，沿江、沿湖道路成为城市独特资源和交通干道，聚集了大量的人流和车辆，餐饮、娱乐场所、高档住宅往往沿江而建，成为马拉松、文化节、龙舟赛等大型活动的举办地，沿江沿湖道路也是运营商网络优化的重点。沿江沿湖道路LTE无线网络具有以下特点。

4.1.1无线传播环境复杂

沿江沿湖道路往往因势而建，道路蜿蜒曲折，或者依山而建，或者沿江而建，导致沿江道路信号覆盖的连续性比较差。沿江道路两旁建有大型餐饮、娱乐设施，高档住宅小区，建筑物室内覆盖和室内覆盖有较大差异。

4.1.2信号干扰现象明显

江面或湖面宽阔的水域具有很强的发射性，岸上基站信号经过水面的多次反射使得沿江沿湖道路的信号杂乱，带来较大的干扰问题。另一方面，一般沿江道路地势较低，处于城市立体网络的下层，本岸和对岸的高层基站信号容易越区覆盖到沿江道路，给网络优化带来较大的困难。

4.2沿江沿湖无线网络优化方法

根据沿江沿湖道路LTE无线网络特点，无线网络优化方法主要是进行覆盖优化和干扰控制，减少信号越区覆盖，避免信号经过水面多次放射形成对沿江道路的干扰。

4.2.1沿江道路无线网络覆盖优化

沿江道路的覆盖优化一方面要完善弱覆盖区，另一方面又要减少覆盖重叠区域。完善弱覆盖区主要通过基站补点、视频拉远的方式，并避免高站的建设，合理控制覆盖区域；小区方向应避免正对江面方向，避免因新增站点信号经江面多次反射后给其他区域带来干扰。减少覆盖重叠区，主要对现有站点基站参数进行优化，控制基站高度、选用合适波瓣宽度天线、调整天线方向角和下倾角等方式控制每个小区的覆盖范围。

4.2.2沿江道路干扰控制优化

沿江道路的干扰控制是无线网络优化的重点，核心思想是减少较强的无线信号覆盖到沿江道路，每段道路只允许一个强信号覆盖，具体优化方法是将沿江道路进行划段，每段道路设置主覆盖信号，并设置切换区域，减少因信号杂乱导致的乒乓切换。对信号杂乱问题，还需要对沿江道路周围基站进行优化，避免高层基站和江面对岸基站信号越区覆盖，具体办法包括选用窄波束天线，控制基站高度、方向角、下倾角，设置控制控制参数、切换参数等。

5　结论

随着LTE网络建设的完善，移动互联网业务的快速增长，对LTE无线网络进行动态优化是运营商的一项重要工作。本文分析了城市复杂环境的几种典型场景，并提出了具体无线网络优化方法。大型公共场馆具有上下链路不平衡，业务忙闲比例差异大，突发业务多，网络质量波动大等无线网络特点，优化方法主要从覆盖控制、容量保障、干扰和参数优化等方面进行。商业中心区具有无线传播环境复杂，业务量高，高端用户聚集，基站密度高等特点，无线网络优化的方法主要是进行覆盖精细化控制，在满足覆盖的基础上进行容量优化，TDD/FDD协调优化。大、中学校园具有用户密度高，分布集中，话务潮汐效应明显等特点，无线网络优化的方法主要是进行容量保障，保证峰值的容量需求，室内外覆盖协同优化。沿江沿湖道路具有无线传播环境复杂，信号干扰现象明显等特点，无线网络优化方法主要是进行覆盖优化和干扰控制，减少信号越区覆盖，避免信号经过水面多次放反形成对沿江道路的干扰。

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周宏成（1973- ）：男，硕士研究生，高级工程师，国家一级注册建造师，国家注册咨询工程师，主要从事网络规划设计、优化、咨询评估及项目管理工作。

City complex environment optimization method based on LTE wireless network

Zhou Hongcheng
（Guangdong Planning and Design Institute of Telecommunication Co.Ltd.，510630）

LTE wireless network optimization is an important part of network construction，is to provide quality services to the user's mobile security.This paper analyzes several difficult area wireless network optimization LTE，combined with the practical experience of LTE wireless network optimization，put forward specific optimization methods.Large public venues wireless network optimization is the main method of partitioning and data flow coverage downlink imbalance.Wireless network optimization method of the central business district is mainly to solve the fine control coverage，TDD/FDD collaborative optimization.Large and middle school campus wireless network optimization method is mainly to solve the problem of traffic tidal effect.The river and the lake road network optimization is the main method to reduce the signal the coverage area，the control signal interference level.

LTE；Network optimization；Coverage optimization；Interference control；Capacity optimization；Complex environment

TN929.5

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