LTE无线网络下居民小区覆盖优化策略研究

许友兵，邓贤君，姜亚兰，唐勇，孙益辉，田原

（南华大学电气工程学院，湖南 衡阳 421001）

0 引言

随着互联网不断发展，越来越多的人们对手机有很高的依赖度，不管是平时工作上，还是日常生活中，人们都喜欢用手机上网。随之而来数据流量急剧增长，对无线通信领域形成了严峻地挑战。大数据研究数据表明，回家后依然有很多人通过3G和4G来上网，并且像中午和晚上这些时段人数最多。因此，在4G无线网时代，LTE无线网络下居民小区深度覆盖与优化依然是当今通信领域的重点。

1 LTE链路预算

LTE网络的覆盖估算主要涵盖三个方面：需求分析、链路预算、单站覆盖面积。

LTE无线网络在居民小区中覆盖规划，最重要的是要做好链路预算这一环节。链路预算：通过对整体部署网络中信号传播时各种影响因素进行考察，对整体网络的覆盖能力范围进行估计，计算出保持一定通信质量前提下的最大允许路径传播损耗。LTE网络链路预算是LTE网络在居民小区部署过程中既困难又核心的问题。因为居民小区人口密度大，且基站数目较多，所以COST-231 Hata模型更适用于居民小区这种区域[1-2]。

根据上行和下行链路预算以及公式的定义，我们可以保证LTE链路预算的准确性[3]。

2 多栋高层塔楼居民区建设方案

多栋高层塔楼居民区：内部隔断多，建筑结构比较复杂，穿透覆盖难度大。因为此场景的建筑物四面均有住户，信号穿透难度大，使室外部署的宏基站无法有效覆盖住宅楼的所有住户，故我们采取将天线分布式地布放在所有的楼层，将类似于室外宏基站的微基站部署到各个楼层。分布式布放天线的优点会使信号从多个方向对住宅进行有效覆盖，从而整栋楼层也会因为天线分布式布放实现了全面覆盖。

天线所部署的具体位置要依据建筑楼宇的具体高度而定。对于像比较封闭的电梯这种区域，信号无法有效覆盖，需建设室内分布系统进行覆盖[4-7]。

3 多栋低层居民区建设方案

多栋低层居民区场景：内部建筑结构相对其他场景较简单，穿透覆盖难度小。我们优先选用部署室外宏基站的策略，室外部署宏基站设备时，选择低层居民区最高楼层，将设备部署此处。我们需要将天线的方位角与下倾角以及一系列参数合理的规划，将干扰降到最小，与周边已有的LTE宏基站一起覆盖所部署设备的住宅。

如果此区域不具备在室外建设宏基站要求，我们采用像上面的微基站覆盖方案，但是需保证天线与覆盖住宅在可视范围内。所以要将单天线覆盖距离设置小于100米。微基站可以部署在楼顶或者路边的一些灯杆。住宅区比较小且不是很密集，建设一体化的室外微基站；住宅区相对较大且人数和住宅相对比较密集，应建设分布式的基站，并将小区进行合并[8]。

4 高低层混合居民区建设方案

高低层混合居民区：楼宇之间有高有低，混合式建筑，居民区建筑物内部结构和穿透覆盖难度也存在很大的差异性。此场景的居民区部署天线和覆盖的特性要参考前面的高层和低层天线的部署策略。

在可以选择理想的站址下，低层的楼宇采用部署室外宏基站的统一策略。高层楼宇的天线部署参考上面多栋高层塔楼场景的部署方案。

测试结论：

（1）楼宇覆盖效果受楼层高度很大的影响。

（2）我们如果单一的只在楼顶部署天线，当每减少一层，RSRP就会变小，降低大约2dB。最底层有90%的区域超过-110dB，覆盖效果极差。

5 城中村建设方案

城中村居民区：建筑物高度大约为15米或者以下，小区内楼宇排列的比较密集，但是相对来说，建筑物内部结构不是那么复杂，信号比较容易穿透建筑物。光纤布放的方式是此场景我们优先考虑的。为了使部署的光纤的信号在小区内传播到各个方向，光纤远端应部署在小区内道路的十字路口处。天线需部署在十字路口侧面楼层最高处。根据不同小区不同的需求，选择全向或定向的天线。天线选型，增益选择10-15dBi，功率不宜选择过大，只要保证单天线能覆盖7层左右，覆盖距离大约40米左右，功率最佳设定为27dBm。将部署的小区与已有的现网小区采用合并的方式降低网内干扰。

测试结论：在没有部署光纤前，安惠小区原来的室内LTE信号非常差，LTE信号相对较好的楼层，也只有60%的区域，RSRP高于-100dBm，小区内大部分楼层信号极差，甚至测试时发现脱网，没4G信号。

6 部署方案的改进

6.1 排除同点覆盖的模三小区干扰

在测试LASC城关镇合安路机房-舒城大酒店FDD附近路段时，LA舒城合安路机房-舒城舒城大酒店FDD-1小区与LASC城关镇成辉工贸FDD-3小区存在MOD3干扰，导致问题区域内整体SINR差，下载速率低。

优化措施：将LASC城关镇合安路机房-舒城大酒店FDD基站三个小区PCI逆时针对调，此区域的模三干扰问题就会得到解决，下载速率也会明显的提高。

6.2 优化PAPB参数

皖西学院区域的下载速率可以进一步的提升，尝试着优化规划工参，核查规划工参发现周围LTE基站小区，-3/1设置为PAPB的默认值，该参数的默认值对下载速率影响较大，我们可以进行合理的优化。

选取皖西学院区域进行合理优化，现网规划工参(PA，PB)默认为（-3，1），根据15M带宽和RRU输出功率40W，将PAPB默认值进行修改，数据域中符号的最大功率也会相应提高。

共修改皖西学院区域87个小区，参数修改前后测试指标对比如下，将PAPB参数默认值修改好后，下载速率将会明显的变大，由39.64M变高到44.25M，信号强度，信号质量，上传速率这些参数值基本不受其影响。

6.3 LTE邻区优化和A2值的确定

如果部署基站小区邻区漏配，会出现弱覆盖与质差等问题，影响当地的用户体验。

邻区检测与优化原理：

（1）UE测量报告会依据邻区之间漏配定位算法，只要符合条件，所用的终端就会上报MR。解码好MR报告后，对比现网小区邻区的配置的信息，精确输出小区的漏配邻区。

（2）根据多维度综合漏配邻区算法，再结合平时的具体路测与工参相关数据，时间、空间、强度相结合，就能够精确输出漏配的邻区。

LTE必须配置地邻区：上面的两种算法匹配邻区；LTE可选配置邻区：任一种算法可以判定须配小区。

A2门限值的确定方法：异频切换使用A2+A3策略，在用户相对较少夜间时分，将在网所有基站小区的A2的阈值改成0，异频测量一直开启，我们依据A3事件，计算并统计小区间及时切换的电平的平均值，将该值定为A2的门限值。

7 结论

本文针对密集住宅小区居民对LTE业务日益增长的需求，基于COST-231 Hata模型的LTE链路预算，提出不同类型住宅区的LTE覆盖方案。并且对部署方案进行了一系列的改进与优化。

对比验证测试改善效果，居民小区内LTE信号强度有很大强度的提升，以最大程度满足了小区居民的用户需求。为运营商对居民小区网络规划和优化方案提供了借鉴。