吳少宇

（中國電信股份有限公司肇慶分公司，廣東肇慶526000）

微覆蓋的LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與仿真

吳少宇

（中國電信股份有限公司肇慶分公司，廣東肇慶526000）

隨著科技的不斷進步，人們已經(jīng)步入了LTE時代，LTE建網(wǎng)架構(gòu)也從宏網(wǎng)覆蓋向宏微協(xié)同覆蓋轉(zhuǎn)變。對于宏微協(xié)同的這種異構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)，由于宏站與微站之間的發(fā)射功率差距比較大，導(dǎo)致負(fù)載嚴(yán)重不均衡。針對LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能的影響因素進行研究、分析，詳細(xì)闡述了微覆蓋的干擾協(xié)調(diào)管理技術(shù)，結(jié)合具體網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真測試，對弱覆蓋區(qū)域應(yīng)用微覆蓋技術(shù)進行補充覆蓋，并提出了相關(guān)優(yōu)化建議，以供參考借鑒。

LTE網(wǎng)絡(luò)；微覆蓋；系統(tǒng)性能；覆蓋指標(biāo)

為了滿足LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要，實現(xiàn)最好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，通過軟件仿真分析微覆蓋技術(shù)對覆蓋指標(biāo)的影響程度，用合理的規(guī)劃設(shè)計發(fā)揮出LTE網(wǎng)絡(luò)的最佳性能。

1 微覆蓋的干擾協(xié)調(diào)管理技術(shù)

所謂“微覆蓋”，就是覆蓋范圍比傳統(tǒng)的宏蜂窩覆蓋范圍小，用于宏蜂窩的覆蓋補充，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋優(yōu)化。目前，微覆蓋的主要手段是在原有無線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上用微基站或直放站等網(wǎng)絡(luò)覆蓋設(shè)備進行補充。網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋往往不是一兩種覆蓋技術(shù)就能完成的，而是根據(jù)具體情況選擇適合的覆蓋技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，避免干擾也是需要考慮的關(guān)鍵問題之一。由于微覆蓋是基于宏微協(xié)同的組網(wǎng)架構(gòu)，宏微站之間使用同頻組網(wǎng)，這就使得宏站與微站之間存在跨層干擾。

2 微覆蓋應(yīng)用場景分析和覆蓋規(guī)劃

2.1 微覆蓋應(yīng)用場景分析

微覆蓋技術(shù)可以應(yīng)用于各種需要深度覆蓋的熱點場景，不僅可以補充弱覆蓋區(qū)域，還能擴充小區(qū)容量。

場景分析1：低層商鋪密集分布在繁華商業(yè)區(qū)，信號被附近高樓所阻擋，高樓區(qū)建筑高低參差不齊，道路上信號遮擋嚴(yán)重。

解決方案：基于小靈通、市政燈桿等新形態(tài)站址，部署功率比較小的微基站進行立體式深度覆蓋。

場景分析2：交通樞紐地段，比如火車站等，人流量大且話務(wù)量大的場所。深度覆蓋不夠，小區(qū)容量不足。

解決方案：在距離宏站大于200 m，距離目標(biāo)覆蓋建筑30～60 m的范圍內(nèi)，部署室外（2×5）W微基站進行室內(nèi)深度覆蓋。

在此需要注意的是，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段，應(yīng)遵循“宏站為主、微站為輔”的建設(shè)原則，微站定位是，局部小范圍的補盲、難以獲取站址區(qū)域和室內(nèi)深度覆蓋等方面的補充手段。

2.2 覆蓋規(guī)劃

2．2．1 參數(shù)設(shè)置

2.2.1.1 傳播模型選擇

文獻建議在密集市區(qū)，LTE優(yōu)選采用SPM模型、擴展的Hata模型和COST231-Walfish-Ikegami模型，一般城區(qū)優(yōu)選擴展的Hata模型和COST231-Walfish-Ikegami模型，郊區(qū)則優(yōu)選擴展的Hata模型和SPM模型。具體選擇哪類模型還取決于路測數(shù)據(jù)和模型校正。傳播模型校正結(jié)果將直接決定LTE的業(yè)務(wù)信道或控制信道在滿足有效解調(diào)下的覆蓋范圍。由于仿真目標(biāo)是大型火車站，因此，選擇的是SPM模型。因為沒有拿到實際路測數(shù)據(jù)，所以無法進行模型矯正。

2.2.1.2 鄰區(qū)規(guī)劃

鄰區(qū)規(guī)劃是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基本內(nèi)容，系統(tǒng)切換性能和掉話率直接受到鄰區(qū)規(guī)劃質(zhì)量的影響。鄰區(qū)配置需遵循以下2個原則：①不僅要考慮空間位置上的相鄰關(guān)系，還要考慮位置上不相鄰但無線意義上相鄰的相鄰關(guān)系。地理位置上直接相鄰的小區(qū)通常作為鄰小區(qū)。②鄰區(qū)一般要求互為鄰區(qū)，即B扇區(qū)是A扇區(qū)的鄰區(qū)，A扇區(qū)也是B扇區(qū)的鄰區(qū)。但是，在某些特別的場合，或許還要配置單向鄰區(qū)。

2．2．2 覆蓋指標(biāo)

無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋評估指標(biāo)主要有RSRP和RS-SINR。RSRP指標(biāo)用于衡量公共信道的覆蓋情況，表示參考信號的接收功率強度，它也作為用戶能否正常接入的判斷依據(jù)；空載RS-SINR是系統(tǒng)空載條件下RS信號的SINR，該指標(biāo)用于衡量公共信道的覆蓋情況，它也作為用戶能否正常接入的判斷依據(jù)；滿載RSSINR就是系統(tǒng)滿載條件下RS信號的SINR，該指標(biāo)考慮的是業(yè)務(wù)信道的干擾，代表了系統(tǒng)在滿業(yè)務(wù)接入條件下的干擾情況。全網(wǎng)覆蓋指標(biāo)覆蓋率應(yīng)當(dāng)滿足RSRP≥-105 dBm且RS-SINR≥-3 dB的概率≥95%.此外，下行速率≥4 Mbps，且上行速率≥256 Kbps的概率≥95%.

3 基于ATOLL的仿真分析

通過仿真可以看出有重大的射頻泄漏、不適當(dāng)?shù)母采w范圍和不可避免的干擾，所以，在首次設(shè)計和布置安全、有效的無線網(wǎng)絡(luò)時，不用進行費時而又昂貴的現(xiàn)場測量，在投資之前，可通過仿真改進和技術(shù)升級來降低擴建和維護網(wǎng)絡(luò)的成本。本文選擇一個大型火車站作為熱點場景的仿真分析對象，大型火車站是一個人口流動量大且高話務(wù)量的熱點區(qū)域，這對無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋有更高的要求。通過ATOLL進行仿真，分析微覆蓋技術(shù)對LTE系統(tǒng)性能的影響，驗證微覆蓋技術(shù)的優(yōu)化效果。

3.1 仿真預(yù)測結(jié)果對比

此次仿真選擇某地火車站，仿真面積為15.524 km2，預(yù)先設(shè)定站點為12個，36個小區(qū)。本文主要對RSRP和RS-SINR這2個指標(biāo)進行仿真分析。接下來對比應(yīng)用微覆蓋優(yōu)化前后的效果，優(yōu)化后增加6個小基站。

3．1．1 RSRP仿真

RSRP仿真優(yōu)化前后對比如圖1所示，實驗得出覆蓋率均達(dá)標(biāo)，這與該火車站的地形有很大關(guān)系。該火車站整體比較平緩，綠地和開闊地的比例加起來有36.7%，地方越開闊，信號傳播越有利，因此，降低了信號的傳播損耗。

圖1 RSRP優(yōu)化前后

3．1．2 RS-SINR仿真

3.1.2.1 空載時RS-SINR指標(biāo)

表1 空載時RS-SINR指標(biāo)

空載時，RS-SINR指標(biāo)如表1所示。從表1中可以看出，優(yōu)化前，大于-3 dB的為87.9%，沒有達(dá)到95%的指標(biāo)。通過加微基站并調(diào)整工參，優(yōu)化后的大于-3 dB的比例上升到了90.6%.這說明，微覆蓋技術(shù)能改善業(yè)務(wù)信道的干擾情況。

3.1.2.2 滿載時RS-SINR

滿載時，RS-SINR指標(biāo)如表2所示。從表2中可以看出，優(yōu)化前大于-3 dB的為87.9%，沒有達(dá)到95%的指標(biāo)。通過加微基站并調(diào)整工參，優(yōu)化后的大于-3 dB的比例上升到了90.6%.這說明，微覆蓋技術(shù)能改善業(yè)務(wù)信道的干擾情況。

表2 滿載時RS-SINR指標(biāo)

3．1．3 小區(qū)下行平均速率

經(jīng)過100次對上下行業(yè)務(wù)信道蒙特卡羅的仿真，小區(qū)平均下行速率由優(yōu)化前的4.49 Mbps提升到了6.2 Mbps，小區(qū)平均上行速率由622.15 Kbps提升到1.12 Mbps。經(jīng)過優(yōu)化后，小區(qū)吞吐量有了明顯改善，而且均已達(dá)標(biāo)。

3.2 與其他論文比較

目前，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的文獻很多，學(xué)者們也提出了許多優(yōu)化算法，然后利用MATLAB進行系統(tǒng)級仿真或鏈路級仿真。但是，大多數(shù)算法只考慮負(fù)載平衡，忽略干擾避免，或反過來。小區(qū)開/關(guān)機制可以避免干擾，但增益的效果明顯下降。還有自適應(yīng)的分布式基站的覆蓋優(yōu)化（adfco）算法，它可以提高室內(nèi)覆蓋，但并沒有考慮干擾的問題。文章提出的微覆蓋技術(shù)既考慮了干擾避免，也提高了小區(qū)容量。

4 結(jié)束語

綜上所述，LTE網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)覆蓋性能是體現(xiàn)其網(wǎng)絡(luò)使用性能的重要部分。仿真結(jié)果表明，利用宏微結(jié)合的方式形成的覆蓋效果良好，而減小RS的發(fā)射功率也可解決導(dǎo)頻污染和越區(qū)覆蓋問題。在實際應(yīng)用中，應(yīng)控制好功率，從而提高覆蓋規(guī)劃的質(zhì)量，提高整個系統(tǒng)的性能，保證系統(tǒng)的高效運行。

［1］馮仕軍.宏微協(xié)同組網(wǎng)在LTE精品網(wǎng)建設(shè)中的實踐［J］.通信世界，2015（14）.

［2］符新，周巍.LTE異構(gòu)網(wǎng)技術(shù)分析［J］.中國新通信，2014（11）.

［3］劉金科，黎建波.LTE微基站應(yīng)用分析［J］.移動通信，2015（07）.

〔編輯：白潔〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.15.122

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