小区LTE网络覆盖的设计与实现

古庆利

（广州杰赛科技股份有限公司，广东 广州 510310）

0 引言

纵观移动通信的发展历程，从1986年第一套模拟移动通信系统在美国芝加哥诞生，到如今4G如火如荼，短短的30多年间，移动通信已从简单的替代有线电话到现在LTE网络成为人们工作、生活和娱乐不可或缺的信息通信手段。因此研究小区LTE网络覆盖设计成为了当前移动通信建设中必不可少的课题。在当前的LTE网络覆盖中，最重要的用户群体集中在密集城区，而密集城区由于高楼林立，无线信号传播环境复杂，导致信号深度覆盖不足、干扰严重，另一方面由于大众对自身健康关注度的增加出现“谈辐射色变”的情况，居民阻挠移动通信基站建设的事情时有发生，这无疑使得通信运营商面临越来越大的建设难度。

1 小区LTE网络覆盖设计流程

1.1 小区LTE网络设计总体流程

在实际工作中，小区LTE无线网络设计流程图如图1所示。其中几个关键步骤说明如下。

图1 小区LTE无线网络设计流程图

1.1.1 问题定位

该阶段的主要任务是通过MR、DT、话务、投诉、KPI等多维度数据分析，初步定位问题区域，并对具体问题的类型进行分析归类，初步确定解决的手段，优先排除故障，然后考虑网络优化调整，有局部容量需求的考虑站点扩容，最后考虑新建站址解决。问题定位分析主要是针对网络的覆盖问题。通常分析的数据类型主要包括DT测试数据、MR测量报告数据等。DT测试数据分析是常规的线覆盖分析方法，主要通过室外道路驱车测试（DT）得到相关数据，对于不便于通车的道路（住宅小区内部便道）和楼宇内部可进行步行打点测试或用建筑物损耗来修订路测强度。更为准确的问题定位则是借助于MR大数据分析，该测量报告是系统侧采集的、由手机终端测量并上报的当前无线信号信息，包含了当前服务小区和周边邻区的信号电平、质量和小区ID等信息，运用无线定位算法可对测试结果进行定位并进行地理化呈现。因此，通过海量的MR数据的分析，可以得到各区域的信号点评、信号质量、数据业务速率等指标的统计分布，了解网络的整体覆盖水平，帮助定位问题区域。具体的问题定位分析思路如图2所示。

图2 问题定位分析思路

1.1.2 现场勘查

对区域问题进行现场勘察，获取周边无线环境、现网站址分布、可利用站址等信息，通过测试精确定位网络问题的区域和类型。

由于LTE微基站设备重量轻、尺寸小、安装方式更为灵活，且多用于局部区域的补盲吸热，主要通过近距离直射或者穿透覆盖目标区域，灯杆、监控杆、建筑物外墙、建筑物楼顶等成为目前微基站的主要安装位置。因此，小基站勘察设计中要注意对周边可用的资源进行详细的勘察，包括灯杆、监控杆、公交站牌、周边现有站址、机房等，评估各基础设施可安装设备的高度和尺寸，确定天线安装和设备引电方式等，形成系统完整的设计方案。

此外，为了支撑精细化设计和仿真，微基站勘察中要注意收集整理周边无线环境信息，如周边建筑物的分布、高度、结构（外墙材质、开窗大小、内部隔断多少等）、植被、水系等其他影响无线信号传播的因素，以及核实确定现网站点的详细工作参数（精确到每个天线点位的具体安装位置、高度、方向角、倾角、天线型号、馈线长度等），并对建筑物、基站等进行建模以及精细化仿真，从而对建设效果进行更为准确细致的评估，以及指导方案的优化设计。

1.1.3 方案设计

方案设计阶段主要根据勘察情况制定具体的设计方案，包括设备选型、安装方式设计、小区划分、基站无线参数设计等。与此同时，由于LTE系统没有采用软切换，也没有扩频增益，所以同频干扰对系统性能的影响至关重要。为了保证整个网络性能更优，应当在规划设计时考虑站点的合理布局，选址时要重点考虑周边基站站址分布和无线环境等多方面的因素，所选新增站址要以覆盖效果良好，且不会对周边基站造成较大干扰为目标。因此，为了提高方案的落地性，方案设计时往往需要提供多套备选方案，并从覆盖效果、建设成本、建设难度等方面进行综合评估，给出解决方案优先级建议。

2 小区LTE网络深度覆盖的实现路径

2.1 链路预算定义

链路预算是一个功率预算，是对一条通信链路中的各种损耗和增益进行核算，计算在一个呼叫连接中，在保持一定呼叫质量下，链路所允许的最大传输损耗。

计算链路预算时，微基站和宏基站大同小异，主要区别在于微基站设备种类较多，在不同场景下的微基站设备所发射的功率和所使用的天线增益、接收机灵敏度都存在较大差异，因此，在设计中需要根据采用的设备进行参数核算。

2.2 链路预算参数

2.2.1 有效发射功率

有效发射功率是天线端发射出去的功率。有ERP和EIRP两种表示方法。两者的不同在于：ERP是有效辐射功率；EIRP是等效各向同性辐射功率。

一般情况下通常使用有效发射功率EIRP来表示。

目前主流设备厂家的微基站发射功率每个通道37dBm（5W），总共两个通道（载频）。对应单个RS的功率，还要除以整个带宽上RE的个数；用户的PDSCH信道功率，则取决于分配给该用户的RB个数占整个带宽上RB总数的比例。

2.2.2 接收机灵敏度

接收机灵敏度是当其满足一定误码率的要求时，可以解调出最小的有用信号电平值。对于RS信号，可以直接以运营商要求的RSRP门限要求作为灵敏度；对于其他信道，则根据不同的信道配置和速率要求来计算，参考以下公式。

接收机灵敏度=解调门限（SNRreq）+底部噪声

底部噪声=KTB+NF

式中，K是常数，1.38×10-20[mW/（K.Hz-1）]。表征自由电子热运动能量和温度的关系，热噪声在整个频谱范围内均匀分布。

T：地面通信环境取标准室温290K。

热噪声功率谱密度KT=1.38x10-20[mW/（K.Hz-1）]x290K=-174dBm/Hz

注：dBm/Hz是分贝值表示的功率谱密度单位，即在1Hz带宽内的单位为dBm的功率值。

B：信道带宽，取决于系统分配给用户的RB数，如分配1个RB，带宽为1.8MHz，折算为62.55dB。

NF：接收机的噪声系数，一般基站接收机取2-5dB。终端接收机取为7dB。

除此之外，小区LTE网络覆盖主要是为了解决城市小区深度覆盖不足的问题，因此，需要室外天线尽量靠近覆盖目标，但是考虑到定向天线的覆盖夹角的限制，天线也不能距离目标楼宇过近，以避免主波瓣覆盖范围过小的问题。

3 结束语

总而言之，随着全球移动通信网络的更新迭代，在移动通信领域中的技术竞争也是如火如荼。当前，我国的LTE网络覆盖正在不断完善，移动通信技术向4G+和5G网络的不断升级演进，移动通信网络的高速数据业务承载能力也在不断提升，助力了移动互联网业务应用的蓬勃发展。同时，广大移动用户对于能随时随地高速接入无线网络的要求也越来越高，如何设计并实现良好的小区LTE网络覆盖成为国内外研究的焦点。本文的研究方向是根据移动通信网络覆盖理论来进行小区LTE网络覆盖的设计，并通过实例展示了LTE网络覆盖建设方案。在今后的无线网络规划中需要对相关技术进行进一步研究。