商亮，劉瑋，池剛毅，任冶冰( 中國移動通信集團公司，北京 00033; 中國移動通信集團設計院有限公司，北京 00080)

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深度覆蓋評估算法研究

商亮1，劉瑋2，池剛毅1，任冶冰2
(1 中國移動通信集團公司，北京 100033; 2 中國移動通信集團設計院有限公司，北京 100080)

摘要數(shù)據(jù)業(yè)務主要分布于室內，室內深度覆蓋質量的好壞直接反應數(shù)據(jù)業(yè)務的滿意程度。傳統(tǒng)深度覆蓋評估方法單純使用測量報告（Measure Report Ourdoor，MR）數(shù)據(jù)，LTE用戶量少、接入Wi-Fi等原因會使部分室內區(qū)域沒有MR數(shù)據(jù)從而最終導致整個區(qū)域深度覆蓋評估結果不準確。為此，本文引入系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)，提出一種MR與系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)相結合的深度覆蓋評估方法，并對整個方法的操作步驟、算法合理性和有效性進行了介紹與驗證。

關鍵詞深度覆蓋；MR；系統(tǒng)仿真

1　引言

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的迅速發(fā)展，LTE網(wǎng)絡承載的主要流量來自數(shù)據(jù)業(yè)務。然而，數(shù)據(jù)業(yè)務與傳統(tǒng)話音業(yè)務差別較為明顯，忙時用戶主要分布于室內。因此，為了進一步提高LTE網(wǎng)絡的服務質量，對于室內覆蓋（以下稱深度覆蓋）質量的要求日益提高，未來則會加大深度覆蓋建設力度。LTE網(wǎng)絡經(jīng)過幾年建設，形成了比較完善的廣覆蓋現(xiàn)狀，通過室外覆蓋室內的方法能夠吸收一部分室內數(shù)據(jù)業(yè)務，但是吸收效果如何，LTE室內深度覆蓋現(xiàn)狀如何，未來應該采取什么樣的深度覆蓋方案，是即將要解決的問題。

定義一塊區(qū)域的深度覆蓋率=滿足指標要求的室內區(qū)域面積/總室內面積，通常通過深度覆蓋率指標可以反映出該區(qū)域內深度覆蓋情況。因此，深度覆蓋評估方法的實質就是深度覆蓋率的計算，衡量深度覆蓋評估方法優(yōu)劣的標準為深度覆蓋率計算的準確性。

本文首先介紹了傳統(tǒng)的深度覆蓋評估方法，并對其存在的主要問題進行了分析；其次，引入系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)，提出了一種MR與系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)相結合的LTE深度覆蓋評估方法，并對其合理性和操作步驟進行了詳細論述；最后，通過仿真手段，驗證了本文所提方法在深度覆蓋率計算方面的合理性與優(yōu)勢。

2　LTE深度覆蓋評估方法

2.1傳統(tǒng)技術方案與分析

目前，LTE深度覆蓋評估方法大多延續(xù)了TDSCDMA、WCDMA等系統(tǒng)室外覆蓋評估的思路，單純采用室外MRO數(shù)據(jù)分析覆蓋是否達到通信質量要求。評估方法的大致思路是：先預設一個信號質量門限，再逐條MRO數(shù)據(jù)判斷導頻信號是否達到預設門限，最后綜合一個小區(qū)中所有MRO數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，判斷該小區(qū)是否存在弱覆蓋問題。

可以看出，上述完全依賴MRO數(shù)據(jù)的深度覆蓋評估方法沒有考慮到從TD-SCDMA、WCDMA到LTE，從室外場景到室內場景轉換過程中發(fā)生的網(wǎng)絡本身與場景特點的變化，即沒有考慮到覆蓋評估方法直接移植的可行性。如果將上述深度覆蓋評估方法應用于LTE網(wǎng)絡，則會出現(xiàn)以下幾點問題。

與TD-SCDMA、WCDMA相比，LTE網(wǎng)絡仍處于發(fā)展階段，用戶量有限，MRO數(shù)據(jù)樣本點數(shù)有待提高，因此會出現(xiàn)部分區(qū)域沒有MRO數(shù)據(jù)的情況。此時，如果依然采用現(xiàn)有的技術方案，則會將這些由于LTE用戶量少而缺少MRO數(shù)據(jù)的區(qū)域錯誤的視為弱覆蓋區(qū)域，最終導致深度覆蓋評估不準確。

與室外場景不同，室內用戶如果連接到Wi-Fi上則不會上報MRO數(shù)據(jù)，那么，該室內區(qū)域內則會出現(xiàn)沒有或者只有少量MRO數(shù)據(jù)的情況。此時，如果依然采用現(xiàn)有的技術方案，則會將這些由于用戶沒有接入4G網(wǎng)絡而缺少或者只有少量MRO數(shù)據(jù)的區(qū)域錯誤的視為弱覆蓋區(qū)域，最終導致深度覆蓋評估不準確。

MRO數(shù)據(jù)只能反映室外覆蓋室內的深度覆蓋情況，而LTE室內分布系統(tǒng)會上報自身的MRS數(shù)據(jù)，可以直接反映室內分布系統(tǒng)覆蓋室內的情況。室外覆蓋室內與室內分布系統(tǒng)相結合才能完全反映深度覆蓋情況，而現(xiàn)有技術方案沒有將MRS數(shù)據(jù)加以利用。

圖1　現(xiàn)有技術方案中對弱覆蓋區(qū)域的錯誤判斷

其中，第1點和第2點問題可總結為現(xiàn)有LTE深度覆蓋評估方法會將由于LTE用戶數(shù)少、用戶連接Wi-Fi等可能并非弱覆蓋的區(qū)域錯誤的判斷為弱覆蓋，如圖 1；第3點問題則為現(xiàn)有LTE深度覆蓋評估方法考慮因素不夠全面；綜上所述，現(xiàn)有LTE深度覆蓋評估方法無法準確的評估出LTE網(wǎng)絡深度覆蓋情況。

2.2MR與系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)相結合的LTE深度覆蓋評估方法

現(xiàn)有無線網(wǎng)絡規(guī)劃仿真平臺能夠基于基站工程參數(shù)、地圖、GIS系統(tǒng)、仿真參數(shù)等數(shù)據(jù)獲取到區(qū)域內覆蓋情況，已有大量數(shù)據(jù)證明，規(guī)劃仿真結果與實際路測結果相匹配，誤差能夠做到3 dB以內。

因此，為了解決上述幾點現(xiàn)有技術方案存在的問題，為了進一步提升LTE深度覆蓋評估結果的準確性，本文引入規(guī)劃仿真平臺輸出的規(guī)劃仿真數(shù)據(jù)，提出一種MR數(shù)據(jù)與規(guī)劃仿真數(shù)據(jù)相結合的LTE深度覆蓋評估方法，其中MR數(shù)據(jù)包含MRO與MRS兩種。

本方法的核心思想是：首先將待評估區(qū)域通過地圖與GIS系統(tǒng)柵格化，劃分成5 m×5 m/20 m×20 m的一系列柵格，且每個柵格均屬于一種地物類型，如Building、Open Area、Forest等，并篩選出地物類型屬性為Building的柵格集合為室內區(qū)域，即需要深度覆蓋的區(qū)域；其次將MRO與MRS數(shù)據(jù)通過定位處理等賦予其經(jīng)緯度信息，將其放置在柵格上，根據(jù)柵格上是否有足夠量的MR數(shù)據(jù)將室內區(qū)域的所有柵格劃分為有效柵格集與無效/空白柵格集兩類；最后，分別統(tǒng)計出有效柵格集與無效/空白柵格集兩類的深度覆蓋率后進行加權得到待評估區(qū)域內的總的深度覆蓋率，其中，無效/空白柵格集在計算深度覆蓋率過程中需引入規(guī)劃仿真數(shù)據(jù)，如圖2所示。本方法的具體流程如圖3。

目前，國外發(fā)達國家對礦山尾礦庫的復墾開展了大量的工作[33]；德國、俄羅斯、美國、加拿大和澳大利亞等國的礦山土地復墾率均在80%以上。近幾年，迫于環(huán)保的壓力，國內礦山企業(yè)越來越重視尾礦庫的復墾。

（1) 將待評估區(qū)域通過地圖與GIS系統(tǒng)柵格化，劃分成5 m×5 m/20 m×20 m的一系列柵格，且每個柵格均屬于一種地物類型，如Building、Open Area、Forest等；

圖2　MR數(shù)據(jù)與規(guī)劃仿真數(shù)據(jù)相結合的LTE深度覆蓋評估方法核心思想

（2) 篩選出地物類型屬性為Building的柵格集合為室內區(qū)域，即需要深度覆蓋的區(qū)域。

（3) 輸入?yún)^(qū)域內所有室內分布小區(qū)工程參數(shù)（包含經(jīng)度、緯度），將室內分布小區(qū)放置在相應的柵格上，以該柵格為中心，周圍一定數(shù)量圈數(shù)內的柵格可視為該室內分布系統(tǒng)覆蓋范圍，具體圈數(shù)依柵格大小而定，如20 m×20 m的柵格則建議采取3圈，則此時一個室內分布小區(qū)即覆蓋49個柵格。

圖3　MR數(shù)據(jù)與規(guī)劃仿真數(shù)據(jù)相結合的LTE深度覆蓋評估方法流程

（4) 輸入MRS數(shù)據(jù)，將MRS數(shù)據(jù)根據(jù)主服務小區(qū)Cell ID找到所屬的室內分布小區(qū)，最終使每條MRS數(shù)據(jù)都有所屬。

（5) 將所有室內分布小區(qū)內的MRS數(shù)據(jù)映射到柵格上，映射方法為平均映射在室內分布小區(qū)所覆蓋的范圍內，如一個室內分布系統(tǒng)內有5 000條MRS數(shù)據(jù)，采用20 m×20 m柵格大小時，這5 000條MRS數(shù)據(jù)平均分配在49個柵格上。

（6) 輸入MRO數(shù)據(jù)，通過定位處理賦予每條MRO數(shù)據(jù)經(jīng)度、緯度，根據(jù)經(jīng)緯度將其放置在柵格上。

（7) 將柵格上的MRS數(shù)據(jù)條數(shù)與MRO數(shù)據(jù)條數(shù)相加，作為該柵格的MR數(shù)據(jù)總條數(shù)，最終使室內區(qū)域內的所有柵格都有MR數(shù)據(jù)總條數(shù)。

（9) 分別統(tǒng)計步驟8得出的有效柵格總數(shù)與無效/空白柵格總數(shù)。

（10) 計算有效柵格的深度覆蓋率=∑_有效柵格集滿足指標要求的MR數(shù)據(jù)條數(shù)/總的MR數(shù)據(jù)條數(shù)，其中MR數(shù)據(jù)包含MRS與MRO。

（11) 對于無效柵格，則需引入仿真數(shù)據(jù)加以評估。輸入室外宏站的工程參數(shù)，通過網(wǎng)絡規(guī)劃仿真平臺可得出每個無效柵格覆蓋情況，計算無效柵格的深度覆蓋率=仿真結果滿足指標要求的柵格數(shù)/無效柵格總數(shù)。

（12) 加權計算區(qū)域內總的深度覆蓋率，區(qū)域內深度覆蓋率=α×有效柵格的深度覆蓋率+β×無效/空白柵格的深度覆蓋率，其中：α、β為有效柵格、無效柵格的權重。

（13) 可以將不滿足指標要求的柵格渲染在地圖上，可以直觀的看到弱覆蓋區(qū)域的分布與范圍。

3　仿真驗證

搭建真實外場環(huán)境進行研究驗證，往往受限于人工、時間、費用等方面因素的限制。為此，對于本文所提深度評估方法的驗證，將采用無線網(wǎng)絡規(guī)劃仿真工具APC進行仿真研究，其中本文所提方案已經(jīng)內置于APC中。首先，驗證系統(tǒng)仿真的準確性，以證明本文所提方法中引入系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)的合理性；其次，通過一個應用實例來驗證本文所提方法在解決傳統(tǒng)技術方案問題方面的有效性。

3.1系統(tǒng)仿真準確性驗證

選取某一大城市密集城區(qū)作為仿真準確性的驗證場所，如圖4所示。分別對其進行系統(tǒng)仿真與實際路測，將兩者測試結果進行對比，如圖5所示。

圖4　系統(tǒng)仿真準確性驗證區(qū)域

根據(jù)圖 6對比仿真結果，可以看出：系統(tǒng)仿真結果RSRP與實際路測結果基本一致，均值相差1 dB左右。因此，在本文提出的深度覆蓋評估方法中引入系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)是合理的。

圖5　系統(tǒng)仿真與實際路測結果

圖6　系統(tǒng)仿真與實際路測結果對比

3.2 MR數(shù)據(jù)與規(guī)劃仿真數(shù)據(jù)相結合的LTE深度覆蓋評估方法有效性驗證

利用無線網(wǎng)絡規(guī)劃仿真工具APC對圖 4區(qū)域進行深度覆蓋評估，評估結果如表1所示。

表1　LTE深度覆蓋評估方法驗證結果1

從上述仿真結果可以看出：有效柵格僅占整個區(qū)域的36.9%，也就是說該待評估區(qū)域內有63.1%的柵格上都沒有足夠的MR數(shù)據(jù)，無法用傳統(tǒng)技術方案進行深度覆蓋評估。

使用相同的研究方法，另選4個區(qū)域進行深度覆蓋評估，如表2，可以得出相同的仿真結論：有效柵格占整個區(qū)域的比例較低，平均僅為33%。

表2　LTE深度覆蓋評估方法驗證結果2

為了進一步驗證本文所提方案的準確性，需要在真實外場環(huán)境中進行實際深度覆蓋率的測試與計算，并與本方案的評估結果進行對比，這是本文下一步的工作計劃。

4　結束語

傳統(tǒng)深度覆蓋評估方法單純使用MR數(shù)據(jù)，會出現(xiàn)由于MR數(shù)據(jù)缺失而導致深度覆蓋評估不準的問題。為此，本文引入系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)，提出一種MR與系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)相結合的深度覆蓋評估方法。本文詳細介紹了該方法的核心思想與操作步驟，并通過仿真手段進行了合理性與有效性的驗證工作。

下一步將在實際外場環(huán)境中進行本方案的準確性驗證工作。

參考文獻

[1]岳磊, 王瑋, 夏龍根, 等.基于MR測量的越區(qū)覆蓋評估算法[J].通信技術,2013(7)

[2]劉德全, 胡憲華, 何志勇.基于實測數(shù)據(jù)的TD—SCDMA無線網(wǎng)覆蓋模型評估[J].電信工程技術與標準化, 2013(7).

Research on the deep coverage evaluation

SHANG Liang1, LIU Wei2, CHI Gang-yi1, REN Ye-bing2
(1 China Mobile Group Co., Ltd., Beijing 100032, China; 2 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)

AbstractData service is mainly distributed in indoor, the quality of deep coverage can refl ect the satisfaction of data service.The traditional deep coverage evaluation only uses the MR data.There are some reasons can makeno MR data in some indoor area, like a little LTE user, Wi-Fi access.And then, the result of the assessment is not accurate.In this paper, there is a new deep coverage evaluation of LTE system.Joining the system simulation data is to solve this problem.Introducing the operation steps, researching the rationality and validity are all the main contents of this paper.

Keywordsdeep coverage; MR; system simulation

收稿日期：2016-01-07

中圖分類號TN929.5

文獻標識碼A

文章編號1008-5599（2016）03-0006-05