魯滌非

（大連科技學院電氣工程系，遼寧 大連 116052）

基于GSM數(shù)據(jù)的TD-LTE精細化站址規(guī)劃

魯滌非

（大連科技學院電氣工程系，遼寧 大連 116052）

針對TD-LTE站址規(guī)劃的特殊需求，利用現(xiàn)網(wǎng)GSM的統(tǒng)計數(shù)據(jù)及測量報告，通過不同頻段路徑損耗差異性計算分析，得出不同場景下LTE與GSM共站址的高風險站篩選標準作為精確規(guī)劃站址、準確調(diào)整工參的依據(jù)。通過仿真和現(xiàn)網(wǎng)實地測試，證明路損差異性分析方法及其結果在站址合并、干擾分析、覆蓋分析等方面應用效果明顯。

TD-LTE GSM 站址規(guī)劃 MRR NCS

1 引言

在LTE網(wǎng)絡建設中，精細化的基站站址規(guī)劃作為其中的一個重要環(huán)節(jié)，如何在保障通信質(zhì)量的前提下降低網(wǎng)絡建設成本和建設周期，是當前LTE網(wǎng)絡規(guī)劃中的一個重要課題。

本文論述了一種利用現(xiàn)網(wǎng)GSM統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行LTE精細化站址規(guī)劃的方法，即通過有效利用現(xiàn)網(wǎng)GSM的海量網(wǎng)絡指標數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)樣本選取、數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)分析等方法，推導出不同樣本模型下的LTE基站精細化站址規(guī)劃模型，為LTE建站提供了重要參考依據(jù)。

2 利用GSM數(shù)據(jù)LTE選址基礎原理

2.1 GSM數(shù)據(jù)樣本選取

為了得到更為準確的通用LTE精細化站址規(guī)劃方法，選取的GSM數(shù)據(jù)應當具有多樣性。以城區(qū)規(guī)劃為例，選取密集城區(qū)、一般城區(qū)和郊區(qū)3種場景作為樣本區(qū)域進行分析。

2.2 不同頻段路損差異性分析

Okumura-Hata模型路徑損耗計算公式為：

其中，fc為電磁波工作頻率，單位為MHz；hte為基站天線有效高度，單位為m；hre為UE有效天線高度，單位為m；d為基站和UE有效天線之間的水平距離，單位為km；α(hre)為有效天線修正因子，是覆蓋區(qū)大小的函數(shù)：

Ccell為小區(qū)類型校正因子：

Cterrain為地形因子，單位為dB。

根據(jù)Okumura-Hata模型，可以將以上公式簡化為：

其中，Lb為路徑損耗，單位為dB；A為無線傳播損耗參數(shù)；f為基站工作頻率，單位為MHz；Hb為基站天線相對高度，單位為m；Hm為UE天線相對高度，單位為m；d為UE與基站之間的距離，單位為km；α(Hm)為UE天線相對高度影響因子，α(Hm)=(1.1lgf-0.7)Hm-(1.56lg f-0.8)。

無線傳播損耗參數(shù)A各場景取值如表1所示：

表1 無線傳播損耗參數(shù)A各場景取值

由此認為900MHz和1 800MHz的Hb相同，Hm為1.5m，計算α(Hm)1800-α(Hm)900=0.028dB，可近似認為兩者相等。

在穿透損耗上考慮兩者A的差異即可。即對于密集城區(qū)和一般城區(qū)，認為1 800MHz穿透損耗比900MHz大8dB；而對于郊區(qū)，認為1 800MHz穿透損耗比900MHz大6dB。由于1 800MHz與F頻段相近，以上差異可認為是900MHz與F頻段間的路損差異。

2.3 接收電平差異性分析

影響GSM與LTE UE接收電平的因素除路損外，還包括發(fā)射功率、饋線損耗等因素。GSM與TD-LTE F頻段間電平差異的影響因素如表2所示：

表2 GSM與TD-LTE F頻段間電平差異的影響因素

基于以上分析，可定義NCS（Neighbor Cell Support，鄰小區(qū)支持）數(shù)據(jù)采集方法及NCS和MRR（Measurement Report Recording，測量報告記錄）數(shù)據(jù)處理方法。

3 利用GSM數(shù)據(jù)進行TD-LTE選址方法

3.1 站址合并

（1）GSM900和GSM1800共站，優(yōu)先保留GSM1800小區(qū)

由于GSM1800與F頻段相近，因此通過GSM1800小區(qū)計算的結果相對準確性較高，對于LTE更具參考價值。

由于后續(xù)處理需要考慮話務分布，對于刪除的小區(qū)話務量分配，采用根據(jù)按切換次數(shù)占比分配的方法，即需刪除小區(qū)切出次數(shù)占前三名的目標小區(qū)，將刪除小區(qū)話務量按照比例分配到目標小區(qū)。

（2）刪除室分小區(qū)

由于本文討論內(nèi)容為宏站的規(guī)劃，因此在數(shù)據(jù)處理中要刪除室分小區(qū)數(shù)據(jù)，刪除的室分小區(qū)話務量處理方法與刪除的宏站小區(qū)相同，即根據(jù)切換次數(shù)占比將話務分配到保留小區(qū)。

（3）收集拉遠站、直放站及非獨立信源的室分小區(qū)信息

此類站點會對TA（Time Advance，時間提前量）產(chǎn)生影響，需在處理MRR數(shù)據(jù)時，拉遠站將TA平移至以0為起始，直放站及非獨立信源的室分小區(qū)則刪除該設備覆蓋區(qū)域的采樣點。

3.2 干擾分析

（1）干擾處理流程

干擾處理流程如圖1所示：

圖1 干擾處理流程

（2）NCS定義

根據(jù)對不同頻段的路損差異性分析，在不同場景下，不同頻段的服務小區(qū)和鄰區(qū)需選取不同的門限進行處理。具體計算方法如下：

◆接收電平絕對值ABSS

其中，RxLevel為終端接收到的GSM信號功率；RSRP為參考信號接收功率。

由式（5）-（6）得到：

例如：對于一般城區(qū)，若某點GSM UE接收到900MHz電平為-92dB，則LTE F頻段UE在該點的接收電平為：RSRP=-92-(43-15)+3-8=-125dBm。

◆相對門限RELSS

由于相對門限需計算同頻干擾，因此對于不同頻段的鄰區(qū)，需根據(jù)路損差異，轉(zhuǎn)換為同頻段再做比較。

根據(jù)以上計算方法，可得到表3所示的密集城區(qū)和一般城區(qū)以及郊區(qū)的NCS定義門限要求：

表3 NCS定義門限

（3）NCS干擾小區(qū)計算方法

NCS干擾小區(qū)計算公式為：

其中：

CIC：Cell Interference Coefficient（小區(qū)沖突系數(shù)）；

Creport：coefficient report數(shù)量，CellA測量CellB期間：

當CIC≥3%時，認為CellB對CellA會產(chǎn)生同頻干擾。

根據(jù)上述算法，一般情況下Creport〉20時，該小區(qū)視為過覆蓋小區(qū)。本算法中已刪除室分小區(qū)，且通過話統(tǒng)中有效鄰區(qū)計算，室分小區(qū)作為宏站鄰區(qū)的個數(shù)約占總鄰區(qū)個數(shù)的1/4，因此初步確認本算法中Creport〉15即可將該小區(qū)定義為過覆蓋，門限定為14。

（4）MRR數(shù)據(jù)處理方法

TA計算最遠覆蓋距離與第3層基站距離。計算小區(qū)覆蓋方向上65°范圍內(nèi)最遠第3層小區(qū)的距離，并與MRR中99%的TA值相比較，考慮TA測量的誤差，當兩者的距離大于550m時，視為該小區(qū)過覆蓋。

3.3 干擾高風險小區(qū)篩選

干擾高風險小區(qū)篩選流程如圖2所示：

圖2 干擾高風險小區(qū)篩選流程

按照小區(qū)風險級別劃分，分為A、B、C這3個等級進行處理：

（1）若共站3個小區(qū)中有2個或2個以上小區(qū)為A等級，且每小區(qū)話務量低于整個區(qū)域每小區(qū)話務量平均值，則建議刪除該站址；若同站僅有1個小區(qū)為A等級，則可通過調(diào)整工參進行優(yōu)化。

（2）B等級小區(qū)可參考掃頻數(shù)據(jù)及測量報告反映的過覆蓋程度進行工參調(diào)整。

（3）C等級小區(qū)可參考掃頻數(shù)據(jù)，如無明顯過覆蓋可暫不調(diào)整。

3.4 弱覆蓋處理流程

雖然G S M和LT E頻段不同，但路損是可以比擬的，可利用MRR統(tǒng)計的下行路徑損耗信息，通過不同頻段及基站發(fā)射功率的折算，得出LTE對應的路徑損耗值，從而得到該點的RSRP，篩選出弱覆蓋小區(qū)。

弱覆蓋處理流程如圖3所示。

3.5 弱覆蓋高風險小區(qū)篩選

根據(jù)MRR測試數(shù)據(jù)，獲取GSM各小區(qū)路徑損耗值，計算LTE對應采樣點的RSRP為：

其中，天線增益取17.5dB；參考信號發(fā)射功率取15dB；饋線及跳線損耗取1.5dB；不同頻段路損差異見表2，取-8dB或-6dB。

圖3 弱覆蓋處理流程

當弱覆蓋風險系數(shù)〈5%時，視該小區(qū)為弱覆蓋風險小區(qū)。

4 仿真結果

選取某一線城市GSM數(shù)據(jù)統(tǒng)計進行分析（一周忙時8點至11點、18點至21點），對一般城區(qū)和郊區(qū)共97個小區(qū)進行天線傾角、天線掛高等工參調(diào)整，刪除2個高風險站址，通過planet仿真及站址勘察，一般城區(qū)和郊區(qū)共確定增加4個站址補充覆蓋盲區(qū)，由于條件限制，未對密集城區(qū)進行仿真分析。

4.1 一般城區(qū)

通過分析調(diào)整，與完全基于GSM工參進行規(guī)劃的仿真結果相比，RSRP低于-110dBm的比例由0.18%降至0.00%、低于-100dBm的比例由5.06%降至2.08%，50%加擾時SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio，信號與干擾加噪聲比）低于0的比例由0.65%降至0.26%。具體如表4和表5所示：

表4 RSRP仿真結果對比（一般城區(qū)）

表5 SINR（50%加擾）仿真結果對比（一般城區(qū)）

4.2 郊區(qū)

通過分析調(diào)整，與完全基于GSM工參進行規(guī)劃的仿真結果相比，RSRP低于-110dBm的比例由3.40%降至1.48%，50%加擾時SINR低于0的比例由0.57%降至0.23%。具體如表6和表7所示：

表6 RSRP仿真結果對比（郊區(qū)）

表7 SINR（50%加擾）仿真結果對比（郊區(qū)）

5 結論

通過不同頻段差異性分析計算，基于GSM MR和話統(tǒng)進行LTE站址規(guī)劃完全可行，且有較高的準確性。通過NCS和MRR方法結合處理過覆蓋風險小區(qū)及弱覆蓋高風險小區(qū)，詳細的掃頻數(shù)據(jù)是工參調(diào)整及干擾小區(qū)個數(shù)門限確定的重要依據(jù)。

為精確定位弱覆蓋區(qū)域及準確評估調(diào)整結果，仿真過程中需對仿真區(qū)域增加保護帶，即向?qū)嶒瀰^(qū)域外延伸一層基站，仿真結果統(tǒng)計中仍只統(tǒng)計實驗區(qū)域內(nèi)不包含數(shù)據(jù)。從仿真結果可以看出，本文的規(guī)劃調(diào)整方案對一般城區(qū)和郊區(qū)的RSRP、SINR提升均較為明顯。調(diào)整過程中需核查新建站選址附近是否已有TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)或規(guī)劃站址和GSM規(guī)劃站址，以避免增加基站勘察工作量。

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Refi ned TD-LTE Site Planning Based on GSM MR and Statistics

LU Di-fei
(Dalian Institute of Science and Technology, Dalian 116052, China)

According to the special requirements of TD-LTE site planning, GSM statistics and measurement reports in existing networks were used to derive refi ned foundation of site planning and parameter adjustment by calculating path loss at different frequencies in different scenes. Simulation and fi eld test demonstrate that the proposed method has better effect in site merge, interference analysis and coverage analysis.

TD-LTE GSM site planning measurement report recording (MRR) neighbor cell support (NCS)

10.3969/j.issn.1006-1010.2015.14.005

TN929.5

A

1006-1010(2015)14-0024-05

魯滌非. 基于GSM數(shù)據(jù)的TD-LTE精細化站址規(guī)劃[J]. 移動通信, 2015,39(14): 24-28.

2015-04-13

責任編輯：袁婷 yuanting@mbcom.cn

魯滌非：助教，碩士畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學，現(xiàn)任大連科技學院電氣工程系通信工程專任教師，曾從事GSM/LTE網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)工作6年，主要研究方向為LTE/LTE-A無線網(wǎng)絡優(yōu)化。