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 421001）

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展，越來越多的人們對手機有很高的依賴度，不管是平時工作上，還是日常生活中，人們都喜歡用手機上網(wǎng)。隨之而來數(shù)據(jù)流量急劇增長，對無線通信領(lǐng)域形成了嚴峻地挑戰(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3G和4G來上網(wǎng)，并且像中午和晚上這些時段人數(shù)最多。因此，在4G無線網(wǎng)時代，LTE無線網(wǎng)絡(luò)下居民小區(qū)深度覆蓋與優(yōu)化依然是當今通信領(lǐng)域的重點。

1 LTE鏈路預(yù)算

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

LTE無線網(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：通過對整體部署網(wǎng)絡(luò)中信號傳播時各種影響因素進行考察，對整體網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力范圍進行估計，計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)部署過程中既困難又核心的問題。因為居民小區(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。因為此場景的建筑物四面均有住戶，信號穿透難度大，使室外部署的宏基站無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樓層。分布式布放天線的優(yōu)點會使信號從多個方向?qū)ψ≌M行有效覆蓋，從而整棟樓層也會因為天線分布式布放實現(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。對于像比較封閉的電梯這種區(qū)域，信號無法有效覆蓋，需建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)進行覆蓋[4-7]。

3 多棟低層居民區(qū)建設(shè)方案

多棟低層居民區(qū)場景：內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)相對其他場景較簡單，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，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)相對較大且人數(shù)和住宅相對比較密集，應(yīng)建設(shè)分布式的基站，并將小區(qū)進行合并[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景的部署方案。

測試結(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€，當每減少一層，RSRP就會變小，降低大約2dB。最底層有90%的區(qū)域超過-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，但是相對來說，建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)不是那么復(fù)雜，信號比較容易穿透建筑物。光纖布放的方式是此場景我們優(yōu)先考慮的。為了使部署的光纖的信號在小區(qū)內(nèi)傳播到各個方向，光纖遠端應(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。

測試結(jié)論：在沒有部署光纖前，安惠小區(qū)原來的室內(nèi)LTE信號非常差，LTE信號相對較好的樓層，也只有60%的區(qū)域，RSRP高于-100dBm，小區(qū)內(nèi)大部分樓層信號極差，甚至測試時發(fā)現(xiàn)脫網(wǎng)，沒4G信號。

6 部署方案的改進

6.1 排除同點覆蓋的模三小區(qū)干擾

在測試LASC城關(guān)鎮(zhèn)合安路機房-舒城大酒店FDD附近路段時，LA舒城合安路機房-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)合安路機房-舒城大酒店FDD基站三個小區(qū)PCI逆時針對調(diào)，此區(qū)域的模三干擾問題就會得到解決，下載速率也會明顯的提高。

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的默認值，該參數(shù)的默認值對下載速率影響較大，我們可以進行合理的優(yōu)化。

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

共修改皖西學(xué)院區(qū)域87個小區(qū)，參數(shù)修改前后測試指標對比如下，將PAPB參數(shù)默認值修改好后，下載速率將會明顯的變大，由39.64M變高到44.25M，信號強度，信號質(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，會出現(xiàn)弱覆蓋與質(zhì)差等問題，影響當?shù)氐挠脩趔w驗。

鄰區(qū)檢測與優(yōu)化原理：

（1）UE測量報告會依據(jù)鄰區(qū)之間漏配定位算法，只要符合條件，所用的終端就會上報MR。解碼好MR報告后，對比現(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)合平時的具體路測與工參相關(guān)數(shù)據(jù)，時間、空間、強度相結(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，在用戶相對較少夜間時分，將在網(wǎng)所有基站小區(qū)的A2的閾值改成0，異頻測量一直開啟，我們依據(jù)A3事件，計算并統(tǒng)計小區(qū)間及時切換的電平的平均值，將該值定為A2的門限值。

7 結(jié)論

本文針對密集住宅小區(qū)居民對LTE業(yè)務(wù)日益增長的需求，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。并且對部署方案進行了一系列的改進與優(yōu)化。

對比驗證測試改善效果，居民小區(qū)內(nèi)LTE信號強度有很大強度的提升，以最大程度滿足了小區(qū)居民的用戶需求。為運營商對居民小區(qū)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化方案提供了借鑒。