4G网络分场景规划与建设策略研究

汤利民，徐德平，程日涛，耿鲁静

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

4G网络分场景规划与建设策略研究

汤利民，徐德平，程日涛，耿鲁静

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

本文首先介绍了分场景规划指标体系的制定过程，然后根据分场景规划指标要求，结合不同场景的传播模型特性分析了分场景的站间距要求，最后通过多场景的测试验证论证了分场景站间距要求的合理性，此外，本文还对路测遍历性与规划区域覆盖率的关系进行了测试验证。

分场景；传播模型；数字地图；覆盖概率

1 概述

中国移动通信集团公司针对4G网络一阶段工程的网络部署效率和网络性能制定了较高的标准。为达到标准，实现预计目标，确保精细化网络规划，有必要制定科学合理的分场景规划指标体系，该指标体系也是实现4G网络一阶段工程建网目标的技术基础。

为满足精细规划的要求，可以利用数字地图信息对不同目标覆盖区域实现精细化分类，在此基础上进行差异化传播模型研究，根据网络建设需求制订分场景的规划指标体系，并提出合理的站间距要求，实现建设方案与场景的深度契合，确保各场景规划的网络质量。

2 分场景规划指标研究

2.1 传播模型在网络规划中的作用

在网络规划中，传播模型的应用体现在预规划，模型校正和网络仿真环节中，网络规划流程如图1所示。

在预规划阶段，利用传统的COST231-Hata传播模型进行单站覆盖半径预测，随后基于单站覆盖半径，初步核算目标覆盖区域内基站建设规模。传统的COST 231-Hata传播模型更适用于2 GHz以下频率，对于D频段需要修正。同时传统模型更适用于大于1 km的大区制系统，对于数百米内准确性变差。此外传统模型的颗粒度较大，不能针对细分场景提供更为精细的传播预测。基于上述传统模型局限性的分析可见，应用统一、简化的模型仅能给出平均站间距，不能完全充分体现场景的差异，覆盖规划准确性下降。

在模型校正及网络仿真阶段，经站址排查将可用基站的信息输入仿真工具，通过校正的模型进行覆盖预测，并通过基站及参数等调整迭代计算（需满足覆盖规划指标要求)后，输出详细的站址规划信息。模型校正通常基于SPM传播模型，将校正后的传播模型作为网络仿真输入进行仿真，覆盖区域内选择典型环境进行模型校正，一般仅分为主城区、一般城区、郊区等场景。工程规划中主要采用SPM模型进行校准场景选择凭借经验选取，无量化标准，同时场景划分较粗，不能满足精细化网络规划的要求。

图1 网络规划流程中与传播模型相关的环节

2.2 分场景传播模型研究

电波传播过程中信号强度随距离增加而降低的现象称作信号衰落。在基于覆盖的无线网络站址、站间距规划中，主要考虑传播损耗和阴影衰落。

影响信号衰落的3种最基本的现象是反射、衍射和散射，3种传播的自身特点及不同的组合比例使得信号的路径损耗在实际传播中非常复杂，即随着距离的变化信号衰落速度可能不同，衰落的绝对值不同。同时，传播环境中地形、地貌、街道宽度，周围建筑物密集程度、建筑物高度、建筑物分布情况以及建筑物材质和几何形状等等的不同，均会产生不同程度的反射、衍射、散射的叠加效应，从而影响信号衰落的频度和深度。因此，进行无线规划时，必须要充分评估不同场景下的电波传播环境，从而合理和准确的核算路径损耗。

为得到不同场景更加准确的差异化的传播模型，必须根据该场景的无线特点及传播环境进行细分。本文经过大量测试数据的分析认为，区域内建筑物及高建筑物占比和传播特性具有极强的相关性，可以有效地反映区域内的路径损耗。因此，本文认为可以用这两项指标作为场景划分的依据和标准，即建筑物比例越高、且高建筑物比例越高的场景，其反射、衍射和散射等现象就会越严重、无线传播越复杂，路径损耗越大；反之亦然。

经过多场景相关统计和传播模型校正工作，通过多种建筑物分布情况及其对应的模型进行统计和分析，本文将规划场景细分为5类场景，同时为每个场景确定了相应的判断标准。具体如表1所示。

依据上述场景分类标准选择了数十个实际场景进行模型校正，对同类型场景进行归并后得到分类场景下的标准传播模型，如图2所示，从校正结果看，分类场景内具有较好的收敛特性，分类场景间体现出了较好的区分度。

在今后的规划中，首先应根据建筑物和高建筑物的比例，将规划区域对应到相应的无线场景，再通过该场景下较为典型和准确的传播模型进行覆盖预测，核算站间距规划要求。

2.3 分场景规划指标要求

最小接收电平门限是系统允许接入的最低电平要求，网络规划中需明确一定区域覆盖概率下的该指标数值。根据测试数据结合TD-LTE系统设备参数，可以得到RSRP要求不小于-113 dBm。

图2 分场景传播模型

表1 场景分类及划分标准

表2 分场景规划指标

同时，考虑到室外宏站覆盖室内的需求，需要折算到室外连续覆盖的指标。不同频段穿透损耗不同，F频段室外覆盖室内场景的浅层穿透损耗值约为10～13 dB，D频段在此基础上高约2 dB，即12～15 dB。

作为面向PS业务的TD-LTE网络，用户速率与RS-SINR具有较强的相关性，应明确满足特定速率要求的边缘用户RS-SINR指标。通过不同城市、不同场景、不同加载比例以及不同厂家设备下的大量数据看出RS-SINR与业务速率（100RB）之间CDF达到某一门限的比例具有较稳定的对应关系，即存在较强的相关性。同时，网络规划通常按照50%负荷考虑，因此，SINR及边缘业务速率分别为-3 dB和1 Mbit/s（50%负荷/50RB）。

分场景规划指标体系如表2所示。

3 分场景建设策略

3.1 分场景站间距预算

在分场景传播模型校正的基础上，利用链路预算方法对各场景进行覆盖预测，并得到站间距要求如表3所示。

3.2 测试验证

为验证站间距要求的合理性，本体系按精细化场景划分标准和工程计算对应的站间距要求进行了测试验证。测试区域以簇为单位，每簇要求19个以上连片基站，且站点分布基本均匀。测试采用道路遍历测试（不仅测试主要道路），RSRP采用道路测试数值减去车的穿透损耗（车体穿透损耗按6 dB考虑），D频段按覆盖区域内95%概率高于-98 dBm，F频段按覆盖区域内95%概率高于-100 dBm考量。

如表4所示，测试验证了F、D频段分场景站间距设置原则是合理的。同时一些其他因素也对覆盖指标有明显的影响，共天馈比例较高的场景，由于合路器差损及协同优先限制等原因，覆盖指标有下降的趋势。当建筑物物比例高时，其传播模型也会相对恶化，导致覆盖指标相对较差。

3.3 路测遍历性与规划区域覆盖率的分析

无线信道传播损耗由空间传播损耗、慢衰落损耗、快衰落损耗及其他损耗共同构成，是具有概率分布性质的随机过程。在网络规划中，一般使用通信概率来反映无线信道衰落的随机过程。在4G无线网络规划中使用95%的区域覆盖概率作为通信概率指标。

表3 分场景站间距要求

表4 站间距测试验证结果

本文通过测试对路测遍历性与规划区域覆盖率的关系进行了分析，在主干路测试中，选择城市主干路及行车比较遍历的道路进行测试，在主干路+小路遍历测试中，在主干路测试路线的基础上，遍历几乎所有具备行车条件的路线，选取5个D频段部署场景得到的测试结果如表5所示。

从测试结果看，覆盖区域遍历性越高，95%概率的RSRP测试结果越差，该结果意味着应尽可能提高路测的遍历性以准确体现信号的覆盖能力，同时也更好体现用户的真实业务感受。

某区域测试路线对比情况如图3所示。

4 总结及建议

分场景规划与建设策略研究体系是TD-LTE精确建网的前提条件和基本要求，相对于传统的覆盖预测方法，本研究体系在其基础上进行了必要的补充和完善，通过合理的场景细分可以有效的选择更准确、合理的传播模型，避免了单一和经验化的传统模型在实际网络预测中误差较大的弊端。

表5 路测遍历性与规划区域覆盖率测试结果

图3 测试路线对比

本研究成果已在中国移动4G网络一期工程中应用，通过此技术应用实现了精确规划的目标，对不同目标覆盖区域实现了差异化的规划方案，并提出了合理的站间距指标，有效指导网络规划工作，此专有技术的应用有效保证了网络的规划质量，降低了建网成本。

[1] Jhong Sam Lee, Leonard E. Miller著. CDMA系统工程手册[M]. 许希斌, 周世东, 赵明, 李刚等译. 北京：人民邮电出版社.

[2] Henry L. Bertoni著. 现代无线通信系统电波传播[M]. 顾金星,南亲良, 王尔为等译. 北京：电子工业出版社.

2013中国移动全球合作伙伴大会召开

2013年12月18日上午，2013中国移动全球合作伙伴大会在广州召开。中国移动集团公司奚国华董事长、李跃总裁、沙跃家副总裁、李慧镝副总裁出席大会。大会的主题是“和梦想一起 汇聚创新力量”，包括终端制造商、社会渠道合作商和应用开发者等在内的超过5000位产业代表参加，共同携手打造一条4G时代的绿色生态产业链，加速产业链发展。

奚国华董事长发表了《和中国移动一起 和梦想一起》的主题演讲，介绍中国移动在移动互联网和4G时代的战略思考和合作思路，阐述了“智能管道、开放平台、特色业务、友好界面”的移动互联网发展战略，表示将以开放和分享为原则，积极推进终端、渠道、平台和应用的深度合作，共建产业合作新生态，更好地服务广大消费者，共同实现繁荣发展。

会上，李跃总裁正式发布了我公司商业主品牌“和”，并阐述了新商业品牌的意义和内涵。中国移动将在4G时代重塑形象，给用户形成一个全新的、清晰的全业务品牌认知，让客户享受到中国移动带来的全新移动互联生活。

沙跃家副总裁、李慧镝副总裁还与产业链合作伙伴代表共同探讨4G带来的改变。此次大会上，发布了2014年市场营销策略、数据业务产品与合作策略以及TD终端产品规划。

Research on planning and construct strategy of 4G network based on the scenes

TANG Li-min, XU De-ping, CHENG Ri-tao, GENG Lu-jing (China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)

This paper frst introduced the process of the planning index system based on the scenes, then according to the planning requirements, analysed the station spacing requirements combined with propagation model properties of different scenes, the rationality, verifes the station spacing requirements of different scenes, in addition, this paper also verifes the relationship between DT ergodicity and the coverage probability of the planning regional. Keywords based on the scenes; propagation model; digital map; coverage probability

TN929.5

A

1008-5599（2014）01-0001-05

2014-01-07