武琳棟, 李春明, 孫琛

（中國移動通信集團設計院有限公司，北京 100080）

LTE是一個基于同頻組網(wǎng)的網(wǎng)絡，因此超高站對網(wǎng)絡性能的影響比起2G/3G系統(tǒng)要更加顯著。超高站通過造成嚴重的重疊覆蓋和過覆蓋，干擾周邊小區(qū)，影響下載速率。所以理論上在LTE網(wǎng)絡規(guī)劃和優(yōu)化中，應該合理規(guī)劃和調(diào)整站址，避免使用超高站。

在現(xiàn)實建網(wǎng)過程中，由于站址資源緊缺，選址困難，所以在規(guī)劃中沿用了大量2G/3G時期的超高站來建設LTE基站。但是如果將已建成的超高站全部關閉，重新選址建站，則會帶來巨大的成本，對LTE網(wǎng)絡的整體發(fā)展不利。同時無線環(huán)境復雜多變，因而對于不同的超高站來說，對周邊小區(qū)的影響程度也會不同。如有些超高站周圍無明顯遮擋，則對周邊小區(qū)影響會非常顯著，需要重點關注，甚至重新選址；而有些超高站周圍建筑物平均高度較高，遮擋嚴重，則這些超高站對周邊小區(qū)的影響非常有限，在優(yōu)化時進行局部調(diào)整即可。

如何對一個超高站的影響進行評估，并根據(jù)評估結果來衡量該超高站是否應該保留，是一個非常重要的課題。這樣就可以更有針對性的處理那些真正對網(wǎng)絡造成嚴重影響的超高站，而對于那些影響有限的超高站，則可以保留下來，合理利用，節(jié)省建網(wǎng)的成本。本文提出了一種評估超高站影響的方法，能夠就某個超高站對網(wǎng)絡性能的影響程度給出一個量化的評估結果。

1 超高站對LTE網(wǎng)絡性能影響的評估方法

LTE網(wǎng)絡性能可以通過多個方面的指標來衡量。其中最主要的指標是反映覆蓋性能的RSRP和反映干擾性能的下行SINR。此外，LTE網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)業(yè)務將占很大比重，所以下載速率也是一個直接反映用戶感知的重要指標。

本節(jié)結合大量路測數(shù)據(jù)，從覆蓋、干擾、下載速率3個方面來分析超高站對LTE網(wǎng)絡性能的影響。進而通過覆蓋距離、周邊小區(qū)的平均下行SINR和平均下載速率這3個維度的指標來量化的衡量某個超高站對網(wǎng)絡的影響程度。為今后LTE網(wǎng)絡建設和優(yōu)化中超高站問題的解決提供依據(jù)。

1.1 超高站覆蓋距離的評估

覆蓋距離是一個小區(qū)的基本性能之一，覆蓋距離過小則會造成弱覆蓋，而覆蓋距離過大，則信號會覆蓋到別的小區(qū)的覆蓋范圍。一般情況下，合理的覆蓋距離不應超過350 m。超高站由于覆蓋距離較遠，往往RSRP過高，會對其他小區(qū)造成過覆蓋和重疊覆蓋，形成嚴重的干擾。

為了能夠量化超高站的覆蓋距離，我們注意到在路測時，超高站對于距離很遠的測試終端依然能夠作為服務小區(qū)。所以在統(tǒng)計時，可以從全部采樣點中篩出某個超高站作為服務小區(qū)的采樣點，并計算這些采樣點到服務小區(qū)的平均距離，依此來衡量該超高站的覆蓋距離。以某城市的路測數(shù)據(jù)為例，通過上述方法對超高站和非高站的覆蓋距離進行了對比分析，其中認為站高高于50 m的基站為超高站，站高低于50 m的基站為非高站。

表1 高站對覆蓋距離影響

圖1 高站對覆蓋距離影響對比圖

從表1和圖1的結果，可以看到超高站的平均覆蓋距離達到467.71 m，而非高站的平均覆蓋距離是286.06 m，超高站平均覆蓋距離為非高站的1.63倍。對于不同的超高站，采用上述方法得到的覆蓋距離評估結果也不相同，可以反映對網(wǎng)絡影響的嚴重程度。

1.2 周邊小區(qū)平均下行SINR的評估

下行SINR，即下行信干噪比，是有效信號功率和干擾信號以及噪聲功率的比值。下行SINR能夠有效反映網(wǎng)絡的干擾情況。在調(diào)度時，下行SINR映射為CQI，直接影響MCS等級，最終決定傳輸塊大小，也就決定了下載速率。超高站由于會對其他小區(qū)造成過覆蓋和重疊覆蓋，形成嚴重的干擾，因而容易導致低SINR的問題，并且這種問題在網(wǎng)絡負載加大以后會更加明顯。

需要注意，超高站對下行SINR的影響主要體現(xiàn)在超高站作為干擾源對周邊小區(qū)下行SINR的影響，而超高站小區(qū)自身的下行SINR并沒有受到特別影響。所以為了量化超高站對下行SINR的影響程度，在路測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析時，需要從全部采樣點中篩出測量鄰區(qū)中包含某個超高站的采樣點，并計算這些采樣點的平均下行SINR，依此來衡量該超高站對周邊小區(qū)平均下行SINR的影響程度。

以某城市的路測數(shù)據(jù)為例，通過上述方法對以某個超高站作為干擾小區(qū)的所有主服務小區(qū)的平均下行SINR和無該超高站作為干擾小區(qū)的所有主服務小區(qū)的平均下行SINR進行了對比分析。并且還對網(wǎng)絡負載進行50%加載，對加載前后的情況也進行了對比分析，來研究網(wǎng)絡負載加大時超高站對下行SINR的影響，如表2和圖2所示。

從結果看到，無超高站作為干擾小區(qū)的所有主服務小區(qū)的平均下行SINR為10.7 dB，而有超高站作為干擾小區(qū)的所有主服務小區(qū)的平均下行SINR為8.25 dB。加載后有超高站影響的基站平均SINR下降更加快速；從8.25 dB下降為5.25 dB，下降率為36.36%。而無超高站影響的基站平均SINR從10.7dB下降為8.29 dB,下降率22.52%。在網(wǎng)絡負載增大的情況下，超高站的影響更加顯著。對于不同的超高站，在一定的網(wǎng)絡負載下，采用上述方法得到的周邊小區(qū)平均下行SINR評估結果也不相同。得到的下行SINR越低，說明對網(wǎng)絡的影響越嚴重。

表2 高站對下行SINR影響

圖2 加載前后下行SINR對比圖

1.3 周邊小區(qū)平均下載速率的評估

下載速率是LTE網(wǎng)絡性能的主要指標，反映LTE系統(tǒng)上/下行的傳輸性能，能夠直接體現(xiàn)用戶體驗。計算方式如下：

由于超高站會造成重疊覆蓋和過覆蓋，導致周邊小區(qū)的下行SINR較低，而較低下行SINR進而映射到較低的CQI，從而使傳輸時的MCS等級很低，這就決定了UE采用了較小的傳輸塊下載，使下載速率降低。

和對下行SINR的影響相似，超高站對下載速率的影響也是體現(xiàn)在超高站對周邊小區(qū)的下載速率的影響。因為超高站覆蓋較好，下行SINR也比較理想，所以超高站本身的下載速率并不低。為了量化超高站對下載速率的影響程度，在路測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析時，從全部采樣點篩出測量鄰區(qū)中包含某個超高站的采樣點，并計算這些采樣點的平均下載速率，依此來衡量該超高站對周邊小區(qū)平均下載速率的影響程度。

以某城市的路測數(shù)據(jù)為例，通過上述方法對以某個超高站作為干擾小區(qū)的所有主服務小區(qū)的平均下載速率和無該超高站作為干擾小區(qū)的所有主服務小區(qū)的平均下載速率進行了對比分析。并且還對網(wǎng)絡負載進行50%加載，對加載前后的情況也進行了對比分析，來研究網(wǎng)絡負載加大時超高站對下載速率的影響，如表3和圖3所示。

表3 高站對下載速率影響

圖3 加載前后下載速率對比圖

從結果看到，無超高站影響的所有主服務小區(qū)的平均下載速率為20.1 Mbit/s，而有超高站影響的所有主服務小區(qū)的平均下載速率為18.4 Mbit/s。并且從圖3看到，無超高站影響的情況下，由加載前的20.1 Mbit/s下降為加載后的19.5 Mbit/s，下降率2.98%；而有超高站影響的情況下由18.4 Mbit/s下降為14.7 Mbit/s，下降率19.91%。對于不同的超高站，在一定的網(wǎng)絡負載下，采用上述方法得到的周邊小區(qū)平均下載速率評估結果也不相同。得到的下載速率越低，說明對網(wǎng)絡的影響越嚴重。

2 超高站影響評估方法的應用

從上述分析可以看出，采用上述評估方法對現(xiàn)網(wǎng)中的超高站進行評估，根據(jù)評估結果來決定對超高站的處理方式，不僅能夠改善網(wǎng)絡性能，而且可以降低建網(wǎng)成本，提高優(yōu)化效率。下面以某地一個場景內(nèi)的5個超高站為例，基于路測數(shù)據(jù)來評估該5個超高站對網(wǎng)絡的影響程度，這里我們采用周邊小區(qū)的平均下行SINR作為衡量的維度。該地的平均下行SINR是10.7 dB。通過對所有采樣點的分類和統(tǒng)計，并計算這5個超高站影響的所有主服小區(qū)的平均下行SINR值，以及加載后下行SINR的下降率，得到結果如表4、圖4、圖5所示。

表4 五個超高站影響評估

圖4 被影響小區(qū)平均下行SINR

圖5 被影響小區(qū)平均下行SINR

從結果看到，超高站3影響的所有主服小區(qū)的平均下行SINR并不差，達到10.44 dB，只比該地全網(wǎng)平均SINR低0.3 dB左右；同時加載后下行SINR的下降率只有6.14%。所以超高站3雖然站高超過50 m，但是其對網(wǎng)絡性能的影響微乎其微，甚至可以忽略。對于這類超高站，在優(yōu)化時只需要微調(diào)，不需重選站址重復建設。從結果還可以看到，超高站2影響的所有主服小區(qū)的平均下行SINR只有3.01 dB，遠低于全網(wǎng)平均水平，并且加載后下行SINR的下降率達到74.51%。因此超高站2對網(wǎng)絡性能的影響嚴重，需要重點優(yōu)化，甚至重新選址建站。

為了驗證本文優(yōu)化方案的有效性，以某地一個網(wǎng)格作為試點，對優(yōu)化前后的下行SINR和下載速率進行了對比，結果如圖6和圖7所示。優(yōu)化后該網(wǎng)格平均SINR改善1.32 dB，平均下載速率提高4.92 Mbit/s。綜上所述，通過采用本文提出的評估方法，來定量的評估超高站對網(wǎng)絡性能的影響程度，可以為現(xiàn)網(wǎng)中超高站問題的優(yōu)化工作提供一定依據(jù)，在不犧牲網(wǎng)絡性能的前提下，降低建網(wǎng)成本，提高優(yōu)化效率，使優(yōu)化資源的分配更有針對性。

圖6 優(yōu)化前后下行SINR對比（dB）

圖7 優(yōu)化前后下載速率對比（Mbit/s）

3 結束語

LTE作為同頻組網(wǎng)的網(wǎng)絡，小區(qū)間的干擾更加嚴重。因此對于網(wǎng)絡結構的要求也更加嚴格。而由于建網(wǎng)過程中的實際困難，LTE現(xiàn)網(wǎng)中依然存在大量的超高站，導致了嚴重的重疊覆蓋和過覆蓋。如果將已建成的超高站全部關閉，重新選址建站，則會帶來巨大的成本，對LTE網(wǎng)絡的整體發(fā)展不利。本文提出一種評估超高站對網(wǎng)絡性能影響程度的方法，根據(jù)評估結果來決定對超高站的處理方式，不僅能夠改善網(wǎng)絡性能，而且可以降低建網(wǎng)成本，提高優(yōu)化效率，為更好的進行網(wǎng)絡規(guī)劃和優(yōu)化提供依據(jù)。

[1]肖清華,汪丁鼎,許光斌等.TD-LTE網(wǎng)絡規(guī)劃設計與優(yōu)化[M].北京：人民郵電出版社, 2013.

[2]王映民,孫韶輝等.TD-LTE-Advanced移動通信系統(tǒng)設計[M].北京：人民郵電出版社, 2012.