宏微站3D立体组网设计研究

齐咏嘉

（中国联合网络通信有限公司上海市分公司，上海 200080）

0 引 言

4G大规模发展，仅使用宏基站组网无法解决4G网络室外连续覆盖、室内深度覆盖不足、业务分布不均以及建设维护成本居高不下等问题。因此，无线网络覆盖建设需探索宏微站3D立体组网模式，创建不同网络制式下宏基站和微基站联合的分层立体组网模式，以期为城市场景中4G网络的深度覆盖和优化提供有效参考[1]。

1 3D组网立体评估

1.1 基于MDT的数据源水平精准定位

MDT利用用户手机自动上报位置等相关测量信息，精度可以达到20～50 m。如果终端支持GPS/A-GPS打开开关，则可同时上报GPS信息和信号测量结果。

1.2 基于MR数据分析的特征库立体定位

基于MR数据分析的特征库立体定位，主要涉及以下内容：（1）利用用户上报的MDT大数据，结合高精度立体电子地图，实现3D立体定位的分析；（2）依据MDT海量数据定位并确定楼宇所在MR栅格，统计提取MR特征库，实现楼宇以及周边的MR特征库；（3）CHR提取会话信息，对每次业务会话建立特征值，建立用户位置特征值；（4）依据会话特征值与周边MR特征库计算距离，判定会话用户MR栅格的实际层高。

1.3 小站分层立体规划

以实际道路和街区为单位，根据实际建筑物布局，考虑提升覆盖、控制干扰、站址智能选择以及无线参数优化，进行小站分层立体规划[2]。第一，扫描街区，即街区边界的自动搜索功能，分析建筑物的布局和遮挡关系，进行备选站址的筛选。第二，分层规划。低层弱覆盖采用“九宫格”搜索算法，依据连续弱覆盖区域形状和建筑物遮挡情况合理选择建设位置。高层弱覆盖扫描备选站址周边楼宇匹配“高层对打”或“以低打高”等覆盖方案，大型建筑物和弱覆盖直接推荐室分。第三，干扰锁定。根据实际的楼宇建筑布局选择最优参数设置，防止信号外泄。

2 3D组网协同设计

2.1 站高方位角设计

灯杆站覆盖尽量控制在小区内，如果对端为道路，需要和覆盖目标楼宇保持一定夹角。如果有楼宇遮挡，可采用正打方式提高覆盖效率。

2.1.1 站高设计

对于地面杆体和挂墙微站，站高要低于周边建筑高度，利用周边的物体天然缩小微站覆盖范围，推荐站高低于20 m；站高要高于地面主要遮挡物，推荐站高大于6 m；对于特定场景下需要规划的楼顶微站，站高与楼层高度强相关，但不能明显高于楼顶，楼体尽量选择与周边楼宇高度相仿；站址尽量选择背靠女儿墙或北向有电梯井遮挡，防止背向泄露。

2.1.2 方位角设计

与覆盖目标楼宇保持一定夹角，尽量避免沿道路覆盖造成和周边宏站的干扰。根据覆盖区域的长度，夹角推荐30°～60°。此外，需与周边宏站方位角尽量错开，以避免对打。如果覆盖方向天然封闭，可采用正打方式提升覆盖效率。

2.2 小区合并

2.2.1 宏微小区合并

通过微站的覆盖能力和现场实际测试调整的优化结果（考虑覆盖及干扰），与宏站存在共覆盖区域时可考虑宏微小区合并（SFN）；根据容量和覆盖的要求以及实际的干扰情况，可进行小区间拆分及合并。

宏微小区合并后总吞吐量降低，切换减少，小站参数规划方便，小站干扰明显降低。宏微SFN不建议像宏站SFN一样部署，需要结合场景进行部署。

宏微SFN的适用场景总结如下：

需求场景1：微站覆盖场景为VIP区域，单用户体验要求高，需要重点照顾，可以使用宏微SFN解决微站的干扰问题。

需求场景2：移动性需求较高的场景，这种场景微站主要是做覆盖补充，可使用宏微SFN解决频繁切换问题。

需求场景3：补热场景，1+1的宏微SFN。微站部署位置宏站RSRP＞-80 dBm（微站部署位置中不建议位置），或者微站吸收负荷大于宏站和微站负荷之和的50%以上，可考虑1+1的宏微SFN。

2.2.2 微微小区合并

微微小区共用杆体，北向覆盖时推荐进行小区合并；微微小区楼顶对打，根据实测情况可选择微微小区合并；微微小区对打，配置在一个BBU下，根据干扰情况选择小区合并。

2.3 策略及特性部署

第一，用户驻留切换策略。根据频率特征和覆盖容量需求，分场景设置对应的策略。

第二，对于干扰优化，通过ICIC技术，减少上行COMP干扰。

第三，新功能特性部署。通过部署站间CA和下行256QAM，以提升速率和容量。

3 3D立体部署性能提升

以优化为核心的精准规划建设机制以问题为导向，效益驱动，精准定位，解决网络短板。

（1）三层逻辑功能，即广覆盖、深度覆盖和容量覆盖，并采用宏、杆、微、室4层建设方式部署站点。

（2）疏理整治物理结构不合理的站点。对结构层过高的站点降高，降高困难时换特制较大的下倾天线；结构层过密的站点需减密，重新规划成延伸层站并变更方位角覆盖小区；天馈平台不佳、美化天线性能不足的单点整改。

（3）控制越区覆盖和重叠覆盖，确保小区主控覆盖范围。通过精细化道路RF优化，确保每段路的主控小区覆盖处于最合理范围内；合理控制方位角，避免站内夹角过小、站内和站间的扇区过多重叠覆盖；严格控制下倾角，避免小区越区覆盖。

（4）细致参数优化以夯实基础。在网初期对站点扰码、功率、切换门限以及重选参数进行细致规划，避免PCI冲突等问题，并定期核查调整，及时优化控制，使基站发挥最大效能。

（5）使用各种新技术新功能，降低干扰提升性能。增强小区间干扰协调，降低小区间干扰；上行CoMP减小基站内小区间干扰，降低上行干扰。

结合网络分层，针对覆盖不足、容量压力以及特殊用户感知等分场景优化，方便后续快速迭代，切实提升用户立体感知，提升宏微立体异构网络品质。

4 3D组网设计

综合考虑宏微协调模式下覆盖、容量以及移动性需求，制定合理的同频、异频组网及载波聚合配置策略，实现网络性能和用户感知的双提升。

4.1 3D组网频率设计

频率策略的选用需要考虑网络整体负荷对频率资源的需求。网络发展到一定阶段，整体网络话务较高，整网需更多的频率资源吸收话务，而小站频率资源紧张，需要考虑和大网共用频率。相反，在频率资源比较宽松、宏站覆盖较好时，单纯考虑吸收热点话务，可以选用异频频点，但需考虑异频频点的可用带宽，一般不建议单独使用10 MHz以下的异频频点，如果没有选择可使用同频。补盲时（RSRP＜-105 dBm）建议优先考虑同频组网，通过上述方式进行宏微规划及优化控制同频干扰。频率规划原则如表1所示。

表1 频率规划原则

4.2 站间CA功能研究

4.2.1 站间CA基本原理

站点CA基本原理，如图1所示。

图1 CA基本原理图

不同站点通过eX2接口交换异频载波的信令和用户数据，使同一个用户在不同站点上同时拥有两个载波资源，大幅提升了单用户速率。

站间CA在分层组网部署中具有优势，如提升整体CA占比（站间的载波资源也可利用），增强用户感知；在同一PCC覆盖范围内，SCC间的切换不会造成感知影响，特别是异频载波间的切换，如图2所示。

图2 异频载波间切换图

4.2.2 站间CA应用建议

站间CA应用于异频站点重叠区域，可有效提升复杂场景下的用户感知。对于宏微非共站部署，宏站载波覆盖半径大，微站异频载波在宏站覆盖范围内尤为适用，可有效减少异频切换带来的掉坑影响，提升用户感知。

（1）天线近处用户占用微站为主载波CA，在UE集中区域得到速率保证；

（2）非CA区域用户较少或无UE长期驻留，故速率无需太多保证，分配更多资源给重点区域[3]。

5 评估方案

评估整体方案流程，如图3所示。

6 评估标准

6.1 评估内容

评估内容包括覆盖和话务（用户数、流量、PRB利用率）。其中，覆盖评估包括MR和路测两部分，MR评估区域良好栅格占比和MR覆盖小区比例，而路测用于评估开通前后区域内覆盖、质量及速率的情况；话务评估是指评估小基站开通后吸收用户数、流量及资源使用情况。

图3 评估整体流程

6.2 评估标准

6.2.1 覆盖评估（可根据本地网适当调整）

（1）MR评估-良好栅格占比，要求评估区域内所有50 m×50 m覆盖栅格平均电平值（RSRP≥-105 dBm）比例大于90%；对于MR覆盖率占比，要求评估区域内覆盖小区（宏站+小站）RSRP≥-105 dBm的采样点比例L1800制式大于80%，L2100制式大于70%。

（2）对于路测评估覆盖，RSRP≥-100 dBm的采样点比例大于等于98%为优，94%～98%为良，90%～94%为中，小于等于90%为差；对于质量，SINR采样点不小于0的采样点比例大于等于99.5%为优，99%～99.5%为良，98%～99%为中，小于等于98%为差；对于FTP下载速率，不小于50 Mb/s为优，40～50 Mb/s为良，35～40 Mb/s为中，小于等于35 Mb/s为差。

6.2.2 话务评估（可根据场景特点适当调整）

小站单小区话务吸收标准如下：评估小基站开通后日均吸收流量及用户数、PRB利用率使用情况，缓解与宏站小区间负载不平衡的状态，提高系统资源利用率，提升用户感知。已开通小基站指标评估参考标准如表2所示（覆盖场景目标用户不同评估结果有浮动）[4]。

表2 评估参考标准

评估区域整体话务增益标准，如表3所示。

表3 评估区域整体话务增益标准

7 经济效益

7.1 利用MDT+MR室内外评估算法带来的节资效益（测试）

利用MDT+MR数据源，通过室内外区分算法，可区分室内深度覆盖和道路弱覆盖。3D立体评估可具体楼宇甚至楼层的覆盖，相比传统道路DT测试和扫楼测试评估方法节约了雇佣测试人员成本。

7.2 立体规划带来的节资效益（设计费用）

采用云平台3D立体规划，利用手术刀式楼层切片评估、360°立体沙盘分析覆盖空洞以及自动化输出小站规划方案，通过人为校正筛选直接指导设计，可提升现场勘查设计效率，节约勘查设计人员雇佣成本，预计可节约一半的人力投入。

8 结 论

3D立体网络是未来网络的发展趋势，可以利用MDT+MR数据源水平精准定位和特征库立体定位实现站点规划的分层立体，结合不同站点之间的策略和特性部署，实现宏站和微站间的3D立体组网，从而增加网络投资效能，提升现场勘查设计效率，节约运维成本。