基于AHP的LTE室内规划

卢国潇 王凌风

【摘  要】针对室内场景网络服务提升的业务需求，在识别“弱覆盖”建筑的基础上，进行楼宇重要性排序，探讨层次分析法在LTE室内规划中的应用。通过建筑的网络服务指标、功能定位、市场重要性、投资可行性等多层面进行评估，形成楼宇的价值排序，可以为室内网络建设提供参考借鉴，尤其适用于资源受限的投资匹配需求，从而避免投资建设盲目性，同时一定程度可以提升室内网络建设的市场价值，达到差异化竞争需求的目的。

【关键词】层次分析法;立体仿真;建筑重要性;站点种子库;投资可行性

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2020.10.017        中图分类号：TN929.5

文献标志码：A        文章编号：1006-1010（2020）10-0092-05

引用格式：卢国潇，王凌风. 基于AHP的LTE室内规划[J]. 移动通信， 2020，44（10）： 92-96.

0   引言

层次分析法（AHP， Analytic Hierarchy Process）是将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法[1]。层次分析法比较适合于具有分层交错评价指标的目标系统，而且目标值又难于定量描述的决策问题[2]。在LTE室内规划过程中，建设站点的确定，需考虑网络服务指标、功能定位、市场重要性、投资可行性等多方面的决策因素，并根据各因素的相互关联作用以及彼此重要性，来决策确定建设需求。而在这些决策因素中既有可以量化的网络服务类指标，如覆盖、容量、质量指标等，也有难以量化的功能定位、建筑重要性等因素，如何就多层次多目标的决策因素，进行LTE室内规划建设，一直是网络规划过程中需要重点考虑的问题。针对室内规划多因素决策条件的影响特点，通过结合分层交错评价指标进行基于AHP的规划站址的确定，适合于室内LTE规划多评价指标的综合评估。

随着LTE网络建设的逐步完善，网络建设的重心也由广覆盖逐步转向深度覆盖，特别是800 M/900 M低频段频率重耕，极大地改善了全网LTE覆盖质量，目前在城区面覆盖上基本已达无缝覆盖。但深度覆盖能力却仍然不足，存在大量如地下车库、电梯等区域的LTE覆盖盲区。同时城市新增开发区、旧城改造、轨道交通、交通枢纽、商圈扩能等建设也带来了大量的覆盖盲区和弱覆盖区。此外物联网的发展，城市的智慧升级产生海量的数据和应用亟需无线网络支撑。因此持续提升LTE深度覆盖能力，也是网络精细化建设的关键所在。

为更好匹配投资效益，甄选高市场价值的楼宇进行室内针对性建设尤为重要。通过结合大数据分析，根据不同地域场景的经济发展、用户分布、业务发展以及应用差异性，建立基于AHP的站点重要性评估模型，实现面向应用的智慧型节约型室内规划体系。

1   识别室内待建站点库

在进行基于AHP的LTE室内规划之前，需首先筛选出待建的室内站点库，室内站点库主要基于网络覆盖、质量等服务类指标予以筛选。通过对室内外LTE信号基于MR数据指纹库的综合定位[3]，可有效区分室内外弱覆盖。同时采用高精度立体覆盖仿真技术来构建立体指纹库，还可将用户终端上报的测量报告指纹与指纹库进行相关性判断，实现测量报告的立体定位[4]，从而实现MR数据在室内环境下的立体定位。

经过立体定位识别出的弱覆盖建筑，需要确认覆盖方式，通过室外现网和规划基站的仿真预估室外基站覆盖室内效果。采用3D射线追踪模型[5]可得到室外规划站点对室内建筑的覆盖效果，进行室内LTE网络覆盖预测，并将不能被室外站有效覆盖的建筑纳入室内站点待建库，室外站能覆盖的站点则纳入室内站点跟踪库。

根据仿真结果，将室内站点待建库的建筑进行重要性评估，以便匹配投资完成室内规划和建设。

2   基于APH的建筑重要性评估

鉴于投资规模，室内站点待建库内的建筑不可能全部予以实施解决。当前移动通信服务的竞争日益激烈，而用户体验的提升是留住用户的重要手段[6]，因此还需以用户感知为核心，结合建筑重要性、网络服务能力、投资价值等多方面因素进行室内站点价值的综合评估，既满足重要楼宇建设不遗漏，又满足用户网络服务感知，同时也满足站点建设的投资价值，以此打造差异化竞争优势。

室内站点价值评估从建筑重要性、网络服务能力、投资价值3个维度进行分析评估，各个维度又按各自影响指标分别进行重要性评估，最后根据3个维度各自对应的权重进行整体价值排序，完成基于AHP的室内规划站点库。

2.1  建立层次结构模型

首先按评价目标的不同，影响目标功能实现的差异，将评价系统分为几个等级层次[6]，如图2所示，就是以阶梯层次表示的层次结构模型图。其中第一级指标S1、S2、S3为整体评价指标的权重，第二级指标W相当于指标S的权重。

对于建筑重要性维度权重S1的确定，可根据市场潜力和经济效益，建立大数据模型，结合宽带营销沙盘从建筑内的宽带用户占比、入住率、手机用户占比、用户手机ARPU水平[7]、主覆盖区流量等维度评估建筑的市场潜力和经济效益，进行确定该建筑的重要性程度，如图3所示。然后与其他2个维度的权重进行归一化处理，确定彼此之间的相对权重。

（1）手機用户占比W1：建筑内手机用户/建筑房间数。通过比较单位空间内手机用户数量，来反映建筑的重要程度，单位空间内手机用户越多则覆盖需求越迫切（为防止小建筑干扰，计算时可设置建筑最小起点房间数）。

（2）用户手机ARPU水平W2：建筑内手机用户ARPU值的高低。通过比较用户中高价值用户的比例，来反映建筑内用户的质量（不同套餐加成系数不一样，套餐费用越高系数越大;为防止个别用户总体数量极少，但高价值用户占比高的建筑干扰，计算时应设置用户最少起点基数）。

（3）宽带用户占比W3：建筑内宽带用户/建筑房间数。通过统计比较单位空间内宽带用户数量，来反映建筑的市场潜力和重要程度，单位空间内宽带用户越多则覆盖需求越迫切（为防止小建筑干扰，计算时可设置建筑最小起点房间数）。

（4）入住率W4：建筑入住率，入住率越高则覆盖需求越迫切。

（5）主覆盖区流量W5：覆盖该建筑的基站扇区的忙时流量，供投资决策参考，流量越高，则覆盖价值越大。

2.2  构造判断矩阵

在确定各层次各因素之间的权重时，需将定性描述的因素予以一定的定量化赋值，以便可以进行量化的计算和对比，一般可以采取一致矩阵法，来构建判断矩阵。判断矩阵是表示本层所有元素针对上一层某一个因素的相对重要性的比较。

构建第一维度建筑重要性权重矩阵如下：

对于W1～W5，采取专家判断法和调查法结合，评估权重参数比值如表1所示：

2.3  层次单排序

层次单排序主要是为了确定该层各因素对上层某因素影响程度的过程，能否通过层次单排序，需要进行一致性检验。根据矩阵理论，一致性检验通常通过计算最大特征值与特征向量来予以判断。一般来讲，在AHP法中计算判断矩阵的最大特征值与特征向量，并不需要较高的精度，用求和法或求根法可以计算特征值的近似值。

根据建筑重要性的权重矩阵通过求根法计算特征值：

（1）首先需求出层次因素权重比值表每一行元素乘积的n次方根。

如：第一行元素乘積为：

（2）对每有行向量进行归一化处理，有：

依次求得W1、W2、W3、W4，所求得的特征向量即为：[0.285714， 0.428751， 0.142857， 0.071429]T。

（3）计算矩阵的特征根：

2.4  判断矩阵的一致性检验

对比一致性检验指标如表2所示：

单排序权重最大特征根向量，和准则权值向量的乘积，表示综合业务权重，反映了室内待建楼宇的重要性[8]。相关参数计算结果如表3所示：

2.5  形成室分站点种子库

同样对第二维度楼宇网络服务指标也进行相应排序，楼宇网络服务指标均有量化值，可按指标数值区间赋予相应权重，并按权重进行层次单排序。排序方法采取将所有楼宇的参数归一化到0～1之间，如：第i幢楼宇的权重值为式（3）所示：

其中，Bi为第i幢楼宇的权重值;BijWj第i幢楼宇建筑重要性（W1～W3）指标权重值。

最后结合楼宇重要性及网络服务指标进行综合排序，形成建筑重要性排序的室分站点种子库清单，如表4所示：

2.6  层次总排序

由于建筑结构和隔断不同，建设成本差距较大，需对建筑重要性层次单排序表内的楼宇进行经济可行性分析。首先楼宇的建设必须具备经济可行性，在满足不低于内部收益率基础上计算经济可行性，财务净现值必须大于0，不满足的楼宇则排除在外。在满足财务净现值基础上，再进行投资回收期、投资收益比等的量化分析计算并予以权重排序。然后再结合楼宇重要性、网络服务指标2个维度的归一化权重重新进行层次总排序，形成室内站点的最终价值排序，进入待建设的室分待建库，如图4所示：

对符合投资条件的楼宇进行分批建设，分批方法如下：将经过排序的室分种子库内楼宇进行组合，组合的原则以不超过室分建设切块投资为限，优先选取综合排序高的楼宇进行组合，并对每个组合的投资回收期、净现值进行量化计算，以此确定楼宇组合的经济效益，根据楼宇组合的经济效益选择投资回收期短，净现值高的优先安排建设。

3   结束语

层次分析法综合考虑配楼宇室内网络服务指标、楼宇功能性、手机用户占比、用户APRU水平、投资经济可行性等多个指标，一定程度上可以避免以往室内网络建设目标的单一化，从仅侧重于网络服务指标类的单一建设目标，转向楼宇重要性、网络服务质量、投资经济价值的综合价值取向，可以实现室内网络建设的真正价值所在。通过层次分析法将室内建设站点进行综合排序，另一方面也可以有利于网络建设资金的控制以及建设投入与收益的平衡，在室内网络规划过程中具有一定的应用价值。

参考文献：

[1]    张炳江. 层次分析法及其应用案例[M]. 北京： 电子工业出版社， 2014.

[2]    许树柏. 实用决策方法：层次分析法原理[M]. 天津： 天津大学出版社， 1988.

[3]    余艺. 基于MR指纹库的两步室内外综合定位方法[J]. 信息通信， 2017（4）： 81-82.

[4]    蔡林. 测量报告指纹库立体定位及在室内规划中的应用研究[J]. 移动通信， 2016，40（12）： 15-18.

[5]     李建中，程敏. 3D射线跟踪模型在TDLTE密集市区规划中的应用[J]. 移动通信， 2011，35（8）： 83-87.

[6]    黄毅华，孙柳益，卢洪涛，等. 层次分析法在绩效考评指标权重设定中的作用[J]. 中国科技信息， 2005（6）： 87.

[7]    黄毅华，孙柳益，卢洪涛，等. 用户感知体系优化的探讨及应用[J]. 移动通信， 2018，42（4）： 90-96.

[8]   龚钢军，熊琛，许刚. 基于层次分析判断矩阵的配用电通信业务模型的研究[J]. 电力系统保护与控制， 2013（22）： 19-24.