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1、LTE高站越区覆盖优化方案研究【摘 要】针对LTE高站容易导致越区覆盖问题的背景和原因进行分析，探讨了现有解决方案的缺陷，提出了应用大下倾角电调天线的解决方案，并对方案进行了详细分析。通过对方案进行现网实验，结果表明大下倾角天线方案能够有效地解决高站越区覆盖问题，从而提升覆盖效果以及网络性能。【关键词】高站 越区覆盖 大下倾角天线 网络优化doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.02.002 中图分类号：TN929.53 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2016）02-0009-05引用格式：金勇，方志林. LTE高站越区覆盖优化方案研究. 移动通信，
2、 2016，40（2）： 9-13.Study on Optimization Scheme of Cross-Boundary Coveragefor LTE High Base StationJIN Yong1，2， FANG Zhi-lin2（1. Communication Engineering Application Research Institute， Chongqing University of Posts and Telecommunications， Chongqing 400065， China;2. Chongqing Branch of China United
3、Network Communications Co.， Ltd.， Chongqing 400042， China）The background and cause of cross-boundary coverage resulting from LTE high station were analyzed. Deficiencies of existing schemes were discussed. A scheme of applying large inclination antenna was proposed and analyzed in detail. The scheme
4、 was tested in current network and results show that the proposed scheme not only effectively solves the problem of cross-boundary coverage， but also improves coverage effect and network performance.high base station cross-boundary coverage large inclination-angle antenna network optimization1 引言随着移
5、动互联网的发展以及4G用户的日益增多，用户业务的需求也越来越大，LTE网络将面临着严峻的考验。因此，如何提升LTE网络性能及用户感知是目前运营商亟需解决的问题，而高站覆盖问题是所面临的问题之一【1】。LTE系统一般基于同频组网，容易导致邻区同频干扰【2】。对于LTE网络而言，频率更高、空间传播损耗大，且同时需要提供更高的单站容量，基站站间距会更小，越区覆盖问题也会更为显著。为了规避越区覆盖，减少重叠覆盖，必须严格控制LTE基站天线的覆盖，同时还需要注意天馈参数的设置、天面布局以及站址选择等【3】。然而在一些日益增高的高楼建筑密集区域及其他一些特殊区域，需连续覆盖区域中的高站点所占比例较高，天线
6、安装位置较高，容易发生越区覆盖，对邻区产生干扰，从而影响通信质量。如果不能解决高站导致的越区覆盖干扰问题，将严重影响网络质量，波及用户体验。因此，要提高LTE网络性能，高站导致的越区覆盖问题就必须解决。2 高站越区覆盖的原因越区覆盖是指基站小区信号越过了本小区的覆盖范围，越区覆盖到邻区，给邻区带来严重的干扰，引起掉话、频繁切换等【4】。随着城市现代化进程的加快以及经济水平的不断发展，城市人口日益增加，大量的用户需求导致城市站点数量急剧增加，站点变密且站距缩短。同时随着建筑物高度的不断攀升，城市基站的站点高度也不断增加，由于站址高、站距小，高站就很容易导致越区覆盖而产生干扰，降低了系统覆盖性能和
7、容量。由于高站容易导致越区覆盖，对邻区造成干扰，因此在规划设计阶段一般不采用高站覆盖，但是考虑到建站初期要广覆盖、对2G/3G站址资源充分利用、节约成本或其他一些客观条件限制等因素，往往不能规避高站的使用，从而导致后期容易引起越区覆盖【5】，产生同频干扰等问题。3 现有解决方案分析目前可以通过以下方案来进行优化：（1）降低天线增益，即换低增益的天线。虽然可以缩小基站覆盖范围，但这样也减小了基站近端信号覆盖强度，降低了深度覆盖效果。（2）降低天线功率。虽然可以缩小覆盖范围，但会使小区覆盖范围内的近端和远端信号强度整体下降，特别是在密集城区，会减小覆盖区域内的室内信号覆盖区域甚至覆盖不到室内【6】
8、。（3）降低天线挂高是效果最显著的一种方式。该方式虽然效果较好，但实际工程实施难度最大，需要重新选择安装位置、重立抱杆和重新布线等，所需工程量大，甚至涉及到物业谈判问题，而物业谈判是运营商最不可控的因素，所以一般不采取这种方式。（4）增大机械倾角调节或电倾角调节。机械倾角调节需要人工上塔调整，优化效率低、成本高，且容易导致天线辐射范围方向图畸变，致使小区间干扰增加，边缘用户速率下降，从而影响用户体验。电倾角调节是一种很好的方法，它可以实现远程塔下或网管调节，成本低、效率高;而目前热点区域所采用的电调天线，LTE系统主要以6518dBi天线为主，可调范围仅为012;在某些天线挂高较大的站点，常规
9、天线的电倾角调节范围已无法满足控制越区覆盖的需要，因此必须增大电下倾角。为了应对这种情况，提出采用可以设置超大下倾角的天线来满足覆盖要求。4 应用大下倾电调天线的解决方案增大天线下倾角度可以达到跟降低天线挂高一样的覆盖效果，天线覆盖距离与天线挂高、下倾角度关系如下【7】：（1）其中，Dmax为天线覆盖区;h为天线挂高;β为天线下倾角度;α为天线垂直面波瓣宽度。由式（1）可知，增大天线下倾角度和降低天线挂高都可以降低天线过覆盖而产生的干扰问题。在不降低天线挂高的情况下，采用增大天线电下倾角可以达到与其一样的覆盖效果。利用天线覆盖模型仿真工具进行仿真，基站天线降高和调整俯仰角
10、覆盖效果对比如表1所示。由表1可知：（1）原先基站高度为50m，需要将覆盖距离控制在200m左右的时候，降低天线高度22m和更换大倾角基站并电调调整下倾角6效果相当。（2）原先基站高度为70m，需要将覆盖距离控制在200m左右的时候，降低天线高度42m和更换大倾角基站并电调调整下倾角11效果相当。（3）原先基站高度为100m，需要将覆盖距离控制在200m左右的时候，降低天线高度72m和更换大倾角基站并电调调整下倾角18效果相当。因此，随着站点高度的增加以及站点间距的减小，需要设置更大的下倾角，天线才能进行有效的网络覆盖。在实际工程中，更大的下倾角需要由电子下倾角与机械下倾角相结合的调节方式实现
11、，如20下倾角可以由10电子下倾角加10机械下倾角实现。某些站点的天线需要被设置为25甚至更大的下倾角度，但是普通电调基站天线的下倾角调节范围一般为10左右，且较大的机械下倾角将会导致网络覆盖区域严重畸变，对相邻扇区造成干扰，影响切换并降低网络容量，从而严重降低了网络性能。所以，更换大下倾角电调天线是对高站越区覆盖场景进行网络优化的最有效解决方案。5 大下倾角天线大下倾角电调天线的预置角度采用与普通电调天线相同的原理，实现了天线在大下倾角时覆盖波束仍集中在本扇区内，避免了机械大下倾角时所带来的干扰问题。一般情况下电调天线下倾角过大时，上旁瓣会明显增大，甚至出现波瓣分裂现象，产生越区干扰。针对此
12、问题，某天线厂家经过大量波束赋形优化试验，对天线阵子线阵的功率、相位和间距关系进行优化控制，并成功实现对大下倾角时所产生的上旁瓣的有效拟制，令较大的上旁瓣产生在60左右的位置，基本上避免了对实际覆盖效果的不良影响。6 方案实验根据上文分析，确定选用一批大下倾电调天线进行实验。在国内某运营商现网进行外场试验，通过替换现网天线，对比分析大下倾角天线的可用性、控制覆盖能力和业务提供能力，测试使用路测与统计数据相结合，长期数据为主、即时数据为辅的研究方案，实验步骤和验证方式如下：根据实验要求，分别选择挂高85m的蒲田大厦和挂高57m的世纪公寓这2个站点典型扇区进行实验，提取测试小区以及相邻小区的工参，
13、包括天线的类型、厂家、方位角、下倾角、增益、小区ID、经纬度、小区载波功率配置等信息。按照同一路线、同一时段、同一车辆、同一组测试人员、同样的路测设备对LTE进行摸底路测，提取完备的无线信息;按照同一格式，提取LTE的网优、网管平台的MR（Measurement Report，测量报告）以及话统等统计数据（2周），在保证不影响现网的情况下更换2个测试站点选定扇区的LTE天线，使用LTE大下倾电调天线，保证更换前后天线方向角、下倾角一致，再分别以3+T13/3+T17/3+T20这3种步长进行LTE天线覆盖路测;综合覆盖需求及以上测试结果，首先恢复原天线下倾角，提取网管平台统计数据进行对比分析，
14、然后在原下倾角基础上压3并提取网管平台统计数据进行分析，保证更换前后及下压3后各取一周的数据，最后对比分析路测以及统计数据，得出结论并总结经验。7 结果分析本文分别对不同天线角度下LTE系统进行了路测分析，具体如图1至图4所示。路测是一种能够测试网络性能的最常用的方式，通过路测软件采集网络的及时数据，从这些数据可以分析出系统的性能。根据路测区域内越区小区信号强度的变化来判断大下倾天线对越区覆盖的改善情况。更换大下倾天线后，越区的小区信号强度在该区域应降低。LTE主波束覆盖距离变化如表2所示：表2 LTE主波束覆盖距离变化下倾角 更换前6+T10 更换后3+T13 更换后3+T17 更换后3+T
15、20主波束覆盖距离/m 430 435 347 303上述图表给出了天线更换前6+T10、更换后3+T13/3+T17/3+T20的路测数据情况。路测结果表明同样倾角设置下，大下倾角天线主波束覆盖略好于常规天线，覆盖波形均匀，无明显越区覆盖，随着下倾角的增大，主波束方向覆盖明显收缩，副瓣方向覆盖也同步减弱，与预期相符。从MR数据的角度分析，更换天线后RSRP（Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率）的情况与更换前变化不大，压3后，好/中/差点的占比变化明显，在2%内，更换天线后SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio，信号与干扰加噪声比）值的情况与更换前变化不大，压3后，好/中/差点的占比变化较大，提升了10%左右。以上数据说明，使用大下倾电调天线后，覆盖范围变小，覆盖效果提升，尤其是在压3后变化更为明显。