以MR数据为基础的规划优化研究

1 引言

随着移动通信技术的高速发展，大量高密度LTE无线基站的出现，对无线网络规划设计优化提出了新的挑战，深度覆盖不足、后期维护优化成本巨大、客户的用户体验差等问题接憧而来。

传统的网络评估与优化主要基于DT和 CQT等测试手段，主要对有限的道路和点进行测试，覆盖面小、耗费大量人力物力、测试成本高、并且用户反映的是单点的问题，不利于系统性的问题定位，与用户真实体验存在差距较大，不能全面反映客户感知。

MR数据分析相较于其他网络评估方法，具有数据量大、全面、完整、易取得、分析手段丰富的优点，再补充MR定位技术，能够清晰定位网络问题，为后续网规网优工作提供参考依据。经过对MR输出的各种数据按参数类别进行分类，然后通过一系列算法进行权重赋值整合，输出一个针对栅格的质量评价标准，这样对整个地区的栅格的评价将不再是单一参数决定，而是综合判断，使评价更加立体，标准更加统一，更容易发现哪些栅格区域是我们应该重点关注和解决的地方，进而大幅提高我们的规划优化工作效率，使解决方案更加具有针对性。

2 研究方案

2.1 MR数据原理

MR是Measurement Report的简称，测量报告数据主要来自UE和基站侧的物理层、RLC层，以及在无线资源管理过程中产生的测量报告。原始测量数据或者经过统计分析（如图1所示），或者直接报送到OMC-R以样本数据形式存储（如图2所示）。

图1 测量报告统计数据采集示意图

图2 测量报告样本数据采集示意图

2.2 MR数据栅格化

MR测量报告中包含有采样点的 TA（Timing Advance，时间提前量）和 AoA（Arrival of Angle，到达角度）信息。时间提前量TA定义为UE用于调整其主小区PUCCH/PUSCH/SRS上行发送的时间，可用于确定UE距离基站的远近。到达角度AOA定义了一个用户相对参考方向的估计角度。测量参考方向应为正北，逆时针方向。可以辅助确定用户所处的方位，提供定位服务，利用 TA 得出与基站的距离差，AoA估算方向，以基站站址为圆心、通过TA 估算半径、AoA 估算方向，进而定位到终端所处的位置,从而达到数据栅格化。（如图3所示）

图3 MR栅格化示意图

2.3 弱覆盖分析

通过整理分析某地区的MR数据，对MR数据进行数据栅格化，并对得到的栅格化数据进行渲染，得出以下图层：（如图4、5所示）

下图是某城区的MR中RSRP分布图,从平均电平来看,室内外弱覆盖区域(-110dbm以下)趋同，可以统筹协调解决。（如图6、7所示）

图4 室外MR平均RSRP

图5 室内MR平均RSRP

图6 室外MR弱覆盖占比

图7 室内MR弱覆盖占比

上图是某城区的MR弱覆盖占比图,从数据分析结果来看,弱覆盖区域室内更多,集中在东部高新区附近。

针对MR弱覆盖产生的原因，本文结合数据分析，同时进行实地勘测，总结出一下几点：

（1）前期基站设计偏重道路覆盖，扇区方向多朝道路方向倾斜，造成部分室内区域无主瓣方向覆盖，造成MR弱覆盖；

（2）前期基站受限于各种因素，平台数量和天线高度受限，导致部分区域虽然离基站很近，但仍然出现弱覆盖现象；

（3）规划区域出现新的变化，新的建筑出现，原有基站设计方案目标已经改变，现有基站不能满足新的覆盖目标，需要对原有方案调整并增加另外的覆盖方案解决；

（4）室内弱覆盖和室外弱覆盖不能分割来看，两者往往都是在一起出现，规划时应该统一考虑，协调解决。

2.4 问题识别方法

本方法是根据MR数据的分析方法，选取MR数据中的RSRP、SINR、流量、用户数等四个指标，分析指标间的相关性，从而识别出需要天面精细化设计的区域。具体步骤如下：

步骤1：对MR测试数据及仿真结果筛选，选定网络问题区域；

步骤2：目标区域场景分类，分为室外或室内两种；

步骤3：依据场景分析MR数据的四个指标，不同场景下所占的权重均不相同，主要分为以下几种情况；

步骤4（室外场景）：室外重点关注SINR指标，并通过分析RSRP等指标，确定区域为干扰或覆盖问题，并确定优先级高低：

（1）干扰问题：如果SINR指标差，RSRP指标好，表明区域干扰较大，再分析流量与SINR的相关性，如果该区域流量大，业务集中，表明与SINR相关性较大，此区域为业务热点区域，优先级高，需要对该区域进行天面精细化设计；

（2）覆盖问题：室外场景如果SINR指标差，且RSRP指标差，表明区域存在弱覆盖，再分析 RSRP 与用户数的相关性，若该区域用户数量多，表明与RSRP相关性较大，则此区域为弱覆盖区域，优先级高，需要对该区域进行天面精细化设计；

步骤4（室内场景）：室内重点关注指标RSRP，并通过分析用户数、流量指标，确定该区域网络覆盖权重：

（1）权重高：若RSRP差，区域内用户数较多、流量很大，则此区域为重点需求区域；

（2）权重低：若RSRP差，但区域内用户数较少、业务量很小，则此区域可暂缓实施；

（3）无权重：若RSRP好，则此区域无需天面精细化设计。（如图8所示）

3 规划设计研究方法

识别出存在深度覆盖问题的区域后，在规划设计方面，本文提出四个方向给予解决。

3.1 前期设计精细化

在前期天面精细化设计时，应具长远眼光，充分考虑后期增加天馈的需求，具备条件的话尽可能预留空间、动力，天面选取也需充分考虑后期新增系统的承重要求，为网络升级做好基础准备。

图8 MR数据挖掘问题识别流程图

对于天面条件不好的站点，优选小型化合路、独立电调、小型化合路或独立电调的8通道天线，次选小型化独立天线；

对于多系统合路情况下，优选FA与D合路，次选GSM和FA合路、DCS与D合路。如使用DCS与FA合路时，DCS不可使用扩展频率。（见表1）

3.2 天线选取精细化

天线选取时，需要充分考虑天线的增益。提高天线增益，覆盖的距离增大，但同时会压窄波束宽度，导致覆盖的均匀性变差。天线增益过小，会导致覆盖的要求无法满足，天线增益过大，会导致过覆盖，所以天线增益的选取应以波束和目标区相配为前提。同时，需要考虑覆盖区域的实际容量，避免容量不足。（见表2）

3.3 天线下倾角与方向角精细化

天线下倾角与方向角是保证LTE网络质量的重要参数，下倾角决定了网络覆盖区中距离覆盖性能的好坏。天线适当下倾，通过一定的仿真与算法，计算出最优下倾角度，保证服务区的覆盖范围，又不形成覆盖盲区。天线方向角的调整也对LTE的网络质量非常重要,正确的方向角能保证基站的实际覆盖区域与规划预期相同，达到规划目的。

表1 前期设计天面规划方案建议

表2 天线规划建议

一般来说，天线下倾角的计算公式为：

其中h为天线挂高，D为覆盖距离，θ为天线的垂直半功率张角，α为天线总下倾角（如图9所示）

图9 下倾角设计影响示意图

3.4 基站设备多样化

针对一些特殊区域，可以通过一体化皮飞、分布式皮飞、微RRU、一体化微站等灵活解决室内外局部覆盖问题，采用一些新型设备，使得基站建设更加容易，降低基站成本。

如果地区存在站址获取比较困难，集城区存在盲点、城区覆盖难点、用户投诉较急等问题时，可以采取微基站的方式建设。微基站BBU集中设置，设备安装便利，同时更好支持技术演进。同时外观友好，融入环境，外形美观，降低公众辐射担忧，减少站点流失，同时又极致简约，小巧强干，能采用抱杆、杆顶、挂墙多种安装场景，适应能力强。后期也易于维护、优化，可方便调整灯杆天面方位角、下倾角，以及进行其他维护（如图10、11所示）

图10 微基站设备示意图

图11 微基站建设场景示意图

如果存在传输无法到位的问题，可以采用RELAY-设备。RELAY-设备采用的是宿主基站的无线回传链路，部署Relay不依赖于光纤、微波等其它传输资源。针对一些覆盖范围有限，人烟稀少的村落/景区深处，传输光缆难以到达，可以用Relay来覆盖降低成本。（如图12所示）

图12 Relay建设场景示意图

图13 一体化管体及汇聚电源配套建设场景示意图

如果存在电力与传输费用，维护成本等问题，可以多种新型基站设备。如华为提供的内置设备空间的管塔站，比同等容量宏站的总成本降低了66%，道路连续覆盖和小区深度覆盖显著提升。在道路两边部署电源汇聚柜，可以集中供电，DC280V拉远给新型BOOK RRU，解决市电引入困难，周期长成本高的问题。（如图13所示）

4 案例分析

根据上述提出的规划设计方法，下面将以某地区为例，通过具体案例来分析如何通过精细化设计来解决深度覆盖问题：

4.1 前期设计精细化（如图14、15所示）

从下图可以看出，从栅格级结果MR150条以上v1栅格室内弱覆盖MR占比20%-60%，分布比例来看，该片区室内弱覆盖严重，MR覆盖率为85.97%。

解决方案：

图14 MR 数据分析

图15 路测情况

针对与该片区区域，主要是由于厂区、宿舍间等高楼阻挡、周边宏站站间距较大，导致该区域覆盖差。这三个问题区域距离较近，附近又没有相应宏站，因此建议新增宏站来解决弱覆盖问题。所选新增宏站位置天面条件良好，可以将LTE D频、F频、GSM系统独立设计，基站间距离大约在300米，采用水平半功率角65°，±45°双极化天线，同时根据下倾角计算公式，可以计算出总下倾角大约为7°，主要覆盖问题1、2、3这三个区域，方向角为50°、140°、250°。

4.2 天线下倾角与方向角精细化（如图16、17所示）

从下图可以看出，从栅格级结果MR150条以上v1栅格室内弱覆盖MR占比60%-100%分布比例来看，墩头村的东北侧室内弱覆盖明显。统计该片区的MR覆盖率在68%左右,离目标有较大的差距。

图16 MR数据分析

图17 路测情况

解决方案：

现场勘查情况，结合周边无线环境与站点分布，发现红色站点方位角不合理，调整其方向角1方向角由90°调整为50°,下倾角由6°调整至8°，方向角2由190°调整为150°，增强该区域覆盖。

5 结论

本研究课题基于MR数据进行分析，具有较高的精确性，对目标区域能进行有效识别，分析其存在问题，能够保证对实际LTE网络结构质量的改善效果。在网络规划阶段就可以合理规划网络结构和资源配置，使得覆盖分析更加立体，标准更加统一，减少以后的工程优化工作量，提高LTE网络优化的效率。本课题改变了传统的规划设计模式，充分发挥设计工作的前瞻性优势，使得设计工作更加具有依据性，提高工作效率。