許友兵，鄧賢君，姜亞蘭，唐勇，孫益輝，田原

（南華大學(xué)電氣工程學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421001）

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展，越來(lái)越多的人們對(duì)手機(jī)有很高的依賴度，不管是平時(shí)工作上，還是日常生活中，人們都喜歡用手機(jī)上網(wǎng)。隨之而來(lái)數(shù)據(jù)流量急劇增長(zhǎng)，對(duì)無(wú)線通信領(lǐng)域形成了嚴(yán)峻地挑戰(zhàn)。大數(shù)據(jù)研究數(shù)據(jù)表明，回家后依然有很多人通過(guò)3G和4G來(lái)上網(wǎng)，并且像中午和晚上這些時(shí)段人數(shù)最多。因此，在4G無(wú)線網(wǎng)時(shí)代，LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)下居民小區(qū)深度覆蓋與優(yōu)化依然是當(dāng)今通信領(lǐng)域的重點(diǎn)。

1 LTE鏈路預(yù)算

LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋估算主要涵蓋三個(gè)方面：需求分析、鏈路預(yù)算、單站覆蓋面積。

LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在居民小區(qū)中覆蓋規(guī)劃，最重要的是要做好鏈路預(yù)算這一環(huán)節(jié)。鏈路預(yù)算：通過(guò)對(duì)整體部署網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)傳播時(shí)各種影響因素進(jìn)行考察，對(duì)整體網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力范圍進(jìn)行估計(jì)，計(jì)算出保持一定通信質(zhì)量前提下的最大允許路徑傳播損耗。LTE網(wǎng)絡(luò)鏈路預(yù)算是LTE網(wǎng)絡(luò)在居民小區(qū)部署過(guò)程中既困難又核心的問(wèn)題。因?yàn)榫用裥^(qū)人口密度大，且基站數(shù)目較多，所以COST-231 Hata模型更適用于居民小區(qū)這種區(qū)域[1-2]。

根據(jù)上行和下行鏈路預(yù)算以及公式的定義，我們可以保證LTE鏈路預(yù)算的準(zhǔn)確性[3]。

2 多棟高層塔樓居民區(qū)建設(shè)方案

多棟高層塔樓居民區(qū)：內(nèi)部隔斷多，建筑結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，穿透覆蓋難度大。因?yàn)榇藞?chǎng)景的建筑物四面均有住戶，信號(hào)穿透難度大，使室外部署的宏基站無(wú)法有效覆蓋住宅樓的所有住戶，故我們采取將天線分布式地布放在所有的樓層，將類似于室外宏基站的微基站部署到各個(gè)樓層。分布式布放天線的優(yōu)點(diǎn)會(huì)使信號(hào)從多個(gè)方向?qū)ψ≌M(jìn)行有效覆蓋，從而整棟樓層也會(huì)因?yàn)樘炀€分布式布放實(shí)現(xiàn)了全面覆蓋。

天線所部署的具體位置要依據(jù)建筑樓宇的具體高度而定。對(duì)于像比較封閉的電梯這種區(qū)域，信號(hào)無(wú)法有效覆蓋，需建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋[4-7]。

3 多棟低層居民區(qū)建設(shè)方案

多棟低層居民區(qū)場(chǎng)景：內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)相對(duì)其他場(chǎng)景較簡(jiǎn)單，穿透覆蓋難度小。我們優(yōu)先選用部署室外宏基站的策略，室外部署宏基站設(shè)備時(shí)，選擇低層居民區(qū)最高樓層，將設(shè)備部署此處。我們需要將天線的方位角與下傾角以及一系列參數(shù)合理的規(guī)劃，將干擾降到最小，與周邊已有的LTE宏基站一起覆蓋所部署設(shè)備的住宅。

如果此區(qū)域不具備在室外建設(shè)宏基站要求，我們采用像上面的微基站覆蓋方案，但是需保證天線與覆蓋住宅在可視范圍內(nèi)。所以要將單天線覆蓋距離設(shè)置小于100米。微基站可以部署在樓頂或者路邊的一些燈桿。住宅區(qū)比較小且不是很密集，建設(shè)一體化的室外微基站；住宅區(qū)相對(duì)較大且人數(shù)和住宅相對(duì)比較密集，應(yīng)建設(shè)分布式的基站，并將小區(qū)進(jìn)行合并[8]。

4 高低層混合居民區(qū)建設(shè)方案

高低層混合居民區(qū)：樓宇之間有高有低，混合式建筑，居民區(qū)建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)和穿透覆蓋難度也存在很大的差異性。此場(chǎng)景的居民區(qū)部署天線和覆蓋的特性要參考前面的高層和低層天線的部署策略。

在可以選擇理想的站址下，低層的樓宇采用部署室外宏基站的統(tǒng)一策略。高層樓宇的天線部署參考上面多棟高層塔樓場(chǎng)景的部署方案。

測(cè)試結(jié)論：

（1）樓宇覆蓋效果受樓層高度很大的影響。

（2）我們?nèi)绻麊我坏闹辉跇琼敳渴鹛炀€，當(dāng)每減少一層，RSRP就會(huì)變小，降低大約2dB。最底層有90%的區(qū)域超過(guò)-110dB，覆蓋效果極差。

5 城中村建設(shè)方案

城中村居民區(qū)：建筑物高度大約為15米或者以下，小區(qū)內(nèi)樓宇排列的比較密集，但是相對(duì)來(lái)說(shuō)，建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)不是那么復(fù)雜，信號(hào)比較容易穿透建筑物。光纖布放的方式是此場(chǎng)景我們優(yōu)先考慮的。為了使部署的光纖的信號(hào)在小區(qū)內(nèi)傳播到各個(gè)方向，光纖遠(yuǎn)端應(yīng)部署在小區(qū)內(nèi)道路的十字路口處。天線需部署在十字路口側(cè)面樓層最高處。根據(jù)不同小區(qū)不同的需求，選擇全向或定向的天線。天線選型，增益選擇10-15dBi，功率不宜選擇過(guò)大，只要保證單天線能覆蓋7層左右，覆蓋距離大約40米左右，功率最佳設(shè)定為27dBm。將部署的小區(qū)與已有的現(xiàn)網(wǎng)小區(qū)采用合并的方式降低網(wǎng)內(nèi)干擾。

測(cè)試結(jié)論：在沒(méi)有部署光纖前，安惠小區(qū)原來(lái)的室內(nèi)LTE信號(hào)非常差，LTE信號(hào)相對(duì)較好的樓層，也只有60%的區(qū)域，RSRP高于-100dBm，小區(qū)內(nèi)大部分樓層信號(hào)極差，甚至測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)脫網(wǎng)，沒(méi)4G信號(hào)。

6 部署方案的改進(jìn)

6.1 排除同點(diǎn)覆蓋的模三小區(qū)干擾

在測(cè)試LASC城關(guān)鎮(zhèn)合安路機(jī)房-舒城大酒店FDD附近路段時(shí)，LA舒城合安路機(jī)房-舒城舒城大酒店FDD-1小區(qū)與LASC城關(guān)鎮(zhèn)成輝工貿(mào)FDD-3小區(qū)存在MOD3干擾，導(dǎo)致問(wèn)題區(qū)域內(nèi)整體SINR差，下載速率低。

優(yōu)化措施：將LASC城關(guān)鎮(zhèn)合安路機(jī)房-舒城大酒店FDD基站三個(gè)小區(qū)PCI逆時(shí)針對(duì)調(diào)，此區(qū)域的模三干擾問(wèn)題就會(huì)得到解決，下載速率也會(huì)明顯的提高。

6.2 優(yōu)化PAPB參數(shù)

皖西學(xué)院區(qū)域的下載速率可以進(jìn)一步的提升，嘗試著優(yōu)化規(guī)劃工參，核查規(guī)劃工參發(fā)現(xiàn)周圍LTE基站小區(qū)，-3/1設(shè)置為PAPB的默認(rèn)值，該參數(shù)的默認(rèn)值對(duì)下載速率影響較大，我們可以進(jìn)行合理的優(yōu)化。

選取皖西學(xué)院區(qū)域進(jìn)行合理優(yōu)化，現(xiàn)網(wǎng)規(guī)劃工參(PA，PB)默認(rèn)為（-3，1），根據(jù)15M帶寬和RRU輸出功率40W，將PAPB默認(rèn)值進(jìn)行修改，數(shù)據(jù)域中符號(hào)的最大功率也會(huì)相應(yīng)提高。

共修改皖西學(xué)院區(qū)域87個(gè)小區(qū)，參數(shù)修改前后測(cè)試指標(biāo)對(duì)比如下，將PAPB參數(shù)默認(rèn)值修改好后，下載速率將會(huì)明顯的變大，由39.64M變高到44.25M，信號(hào)強(qiáng)度，信號(hào)質(zhì)量，上傳速率這些參數(shù)值基本不受其影響。

6.3 LTE鄰區(qū)優(yōu)化和A2值的確定

如果部署基站小區(qū)鄰區(qū)漏配，會(huì)出現(xiàn)弱覆蓋與質(zhì)差等問(wèn)題，影響當(dāng)?shù)氐挠脩趔w驗(yàn)。

鄰區(qū)檢測(cè)與優(yōu)化原理：

（1）UE測(cè)量報(bào)告會(huì)依據(jù)鄰區(qū)之間漏配定位算法，只要符合條件，所用的終端就會(huì)上報(bào)MR。解碼好MR報(bào)告后，對(duì)比現(xiàn)網(wǎng)小區(qū)鄰區(qū)的配置的信息，精確輸出小區(qū)的漏配鄰區(qū)。

（2）根據(jù)多維度綜合漏配鄰區(qū)算法，再結(jié)合平時(shí)的具體路測(cè)與工參相關(guān)數(shù)據(jù)，時(shí)間、空間、強(qiáng)度相結(jié)合，就能夠精確輸出漏配的鄰區(qū)。

LTE必須配置地鄰區(qū)：上面的兩種算法匹配鄰區(qū)；LTE可選配置鄰區(qū)：任一種算法可以判定須配小區(qū)。

A2門限值的確定方法：異頻切換使用A2+A3策略，在用戶相對(duì)較少夜間時(shí)分，將在網(wǎng)所有基站小區(qū)的A2的閾值改成0，異頻測(cè)量一直開(kāi)啟，我們依據(jù)A3事件，計(jì)算并統(tǒng)計(jì)小區(qū)間及時(shí)切換的電平的平均值，將該值定為A2的門限值。

7 結(jié)論

本文針對(duì)密集住宅小區(qū)居民對(duì)LTE業(yè)務(wù)日益增長(zhǎng)的需求，基于COST-231 Hata模型的LTE鏈路預(yù)算，提出不同類型住宅區(qū)的LTE覆蓋方案。并且對(duì)部署方案進(jìn)行了一系列的改進(jìn)與優(yōu)化。

對(duì)比驗(yàn)證測(cè)試改善效果，居民小區(qū)內(nèi)LTE信號(hào)強(qiáng)度有很大強(qiáng)度的提升，以最大程度滿足了小區(qū)居民的用戶需求。為運(yùn)營(yíng)商對(duì)居民小區(qū)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化方案提供了借鑒。