F2頻點(diǎn)解決高層樓宇深度覆蓋問題的研究

朱乃豪，曹青

F2頻點(diǎn)解決高層樓宇深度覆蓋問題的研究

朱乃豪，曹青

（中國移動通信集團(tuán)江蘇有限公司揚(yáng)州分公司，江蘇 揚(yáng)州 225100）

為解決高層居民區(qū)的深度覆蓋問題，采用了一系列的優(yōu)化手段，通過對覆蓋算法和特型天線的性能參數(shù)進(jìn)行研究，分析了大量模測數(shù)據(jù)，最終提出了使用F2頻點(diǎn)與特型天線協(xié)同作戰(zhàn)的覆蓋方案。經(jīng)過實(shí)驗驗證了F2頻點(diǎn)與特型天線的協(xié)同作用，對高層居民區(qū)的深度覆蓋有顯著效果，可以極大提升用戶體驗。

深度覆蓋 F2頻點(diǎn) 高層樓宇

1 引言

目前，中國移動的絕大部分LTE業(yè)務(wù)都發(fā)生在室內(nèi)，因此良好的室內(nèi)深度覆蓋是提升用戶使用感知以及促進(jìn)LTE業(yè)務(wù)持續(xù)增長的推動力。其中越來越多的高層居民小區(qū)一直以來都是深度覆蓋的難點(diǎn)，也是用戶投訴集中爆發(fā)的典型場景?；诖?，本文創(chuàng)新性地利用已有宏站站址，增加窄波瓣高增益特型天線，開通F2頻點(diǎn)小區(qū)，優(yōu)化鄰區(qū)關(guān)系和異頻切換參數(shù)，可以極大地改善高層居民樓的深度覆蓋效果。

2 高層居民小區(qū)的F2頻點(diǎn)深度覆蓋方案

2.1 F2頻點(diǎn)的特點(diǎn)

城區(qū)居民區(qū)主要使用F1頻點(diǎn)覆蓋（Band 39，頻點(diǎn)38400，帶寬20 MHz），由于站點(diǎn)高度、需要兼顧道路覆蓋等原因，基站天線的下傾角大部分為向下覆蓋，低層居民區(qū)的用戶可以獲得較好的LTE業(yè)務(wù)感知，而高層居民樓（尤其是20層以上）的高度超過普通基站高度，室內(nèi)缺少主服務(wù)小區(qū)，處于多個F1頻點(diǎn)宏站天線的旁瓣覆蓋范圍，多個同頻小區(qū)的信號混雜造成同頻干擾，導(dǎo)致信道質(zhì)量下降，從而影響用戶感知。

如果繼續(xù)使用F1頻點(diǎn)小區(qū)對高層進(jìn)行覆蓋，依然會面臨同頻干擾的問題。若采用F2頻點(diǎn)對高層進(jìn)行覆蓋（Band 39，頻點(diǎn)38544，帶寬10 MHz），則可以避免和F1頻點(diǎn)的重疊覆蓋，大大提高了信道質(zhì)量，使用戶感知明顯提升。

2.2 F2頻點(diǎn)深度覆蓋方案優(yōu)勢

F2頻點(diǎn)深度覆蓋方案具有以下突出優(yōu)勢：

（1）覆蓋效果好

現(xiàn)網(wǎng)的實(shí)驗結(jié)果表明深度覆蓋提升明顯，可以徹底解決頻繁切換重選現(xiàn)象。投訴用戶回訪結(jié)果表明用戶使用感知提升明顯。

（2）F2頻點(diǎn)10 MHz帶寬小區(qū)提升增益

新增小區(qū)使用F2頻點(diǎn)，帶寬10 MHz，相比于20 MHz帶寬可以獲得3 dB增益，有助于提升深度覆蓋效果。

（3）降本增效

相比于傳統(tǒng)的室分覆蓋方案，采用宏站覆蓋方案成本更低，符合目前倡導(dǎo)的“降本增效”的居民小區(qū)投資原則。

（4）工程實(shí)施簡單

本方案利用原有站址，無需重新選址以及大范圍施工布線，工程改造工作量極小，實(shí)施效率高。

（5）可復(fù)制性強(qiáng)

本方案使用的特型天線為高鐵場景天線，取材容易。切換重選優(yōu)化策略及參數(shù)設(shè)置均建立在現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化經(jīng)驗之上，實(shí)用性、復(fù)制性強(qiáng)，可在各地市大范圍推廣實(shí)施。

2.3 F2頻點(diǎn)小區(qū)的使用

對于不具備室分覆蓋條件的、無2G/3G室分的或者已開通2G/3G室分但流量較低的高層居民小區(qū)，在高層樓宇周邊選擇中間無遮擋的宏站，新增雙通道RRU（Radio Remote Unit，射頻拉遠(yuǎn)單元），結(jié)合窄波束、定向高增益、水平波瓣角窄，將天線上仰，作為新增獨(dú)立小區(qū)用于高層部分的室內(nèi)深度覆蓋。

如果樓宇周邊沒有合適的宏站站址，可將RRU和特型天線拉遠(yuǎn)，置于高層居民樓周邊30 m以上的建筑樓頂，將天線上仰進(jìn)行高層的深度覆蓋。具體如圖1所示：

圖1 高層樓宇覆蓋示意圖

本文提出的宏站覆蓋方案對新增天線的性能要求較高，天線必須符合窄波束、定向高增益、低旁瓣的特性要求。其中，窄波束特性用于防止越區(qū)覆蓋；定向高增益特性可加強(qiáng)深度覆蓋效果；低旁瓣特性可抑制旁瓣覆蓋位置與其他小區(qū)信號重疊造成的干擾。

3 F2頻點(diǎn)深度覆蓋方案的優(yōu)化策略

根據(jù)頻點(diǎn)的特性，新增F2頻點(diǎn)小區(qū)可以獲得3 dB的增益。

新增F2頻點(diǎn)小區(qū)的連接態(tài)和空閑態(tài)優(yōu)化策略是保證高層位置用戶穩(wěn)定駐留于新增F2頻點(diǎn)小區(qū)，避免頻繁的切換和重選。

新增F2頻點(diǎn)小區(qū)的鄰區(qū)配置遵循“寬進(jìn)嚴(yán)出”原則。“寬進(jìn)”是指只配置周邊鄰區(qū)向新增F2頻點(diǎn)小區(qū)切換的單向鄰區(qū)關(guān)系，使高層位置用戶“只進(jìn)不出”；“嚴(yán)出”是指只配置新增F2頻點(diǎn)小區(qū)與低層主覆蓋小區(qū)間的雙向鄰區(qū)關(guān)系，將低層主覆蓋小區(qū)作為整棟樓宇的唯一出入口。新增F2頻點(diǎn)小區(qū)與周邊小區(qū)的切換為基于A2+A4事件的異頻切換。新增F2頻點(diǎn)小區(qū)與周邊宏站小區(qū)間的重選屬于異頻同優(yōu)先級重選，可通過降低新增F2頻點(diǎn)小區(qū)的異頻啟測門限來提升空閑態(tài)用戶駐留。

根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化經(jīng)驗提出的切換重選參數(shù)設(shè)置建議如表1所示。

在新增F2頻點(diǎn)小區(qū)后，應(yīng)在小區(qū)背向或樓宇周邊進(jìn)行測試，若發(fā)現(xiàn)新增F2頻點(diǎn)小區(qū)信號泄漏至道路上，應(yīng)在信號泄漏點(diǎn)增加與道路上最強(qiáng)鄰區(qū)間的一對切換關(guān)系，避免出現(xiàn)“孤島”現(xiàn)象。需要注意的是，該鄰區(qū)的選擇應(yīng)該是與新增F2頻點(diǎn)小區(qū)覆蓋方向相背的鄰區(qū)。

若F2頻點(diǎn)與周邊宏站使用的F1頻點(diǎn)干擾較大，影響信號質(zhì)量和切換成功率，可以采用N+M小區(qū)合并的方式，將新增F2頻點(diǎn)小區(qū)并入宏站的其中一個小區(qū)，使用相同的頻點(diǎn)和切換、重選參數(shù)配置。

4 F2頻點(diǎn)深度覆蓋方案的效果驗證

自2017年初以來，某小區(qū)26棟陸續(xù)出現(xiàn)10起以上LTE用戶投訴，該樓宇高度30層，未建設(shè)室分系統(tǒng)。樓宇北側(cè)100 m左右有LTE站點(diǎn)，該站點(diǎn)位于小區(qū)26棟樓頂。具體如圖2所示。

在小區(qū)26棟新增華為雙通道3172-fadRRU和窄波束、定向高增益、低旁瓣天線，天線方位角正對著待覆蓋樓宇，下傾角為-7°。

圖2 待覆蓋樓宇與宏站位置示意圖

本次實(shí)驗使用的天線是雙波束容量提升天線（僅使用其中一個波束），天線型號為HBXX-3817TB1-VTM，支持頻段為1 710 MHz～2 180 MHz，水平波束寬度為38°，增益為19 dBm，旁瓣抑制效果較好。具體如圖3和圖4所示。

F2頻點(diǎn)10 MHz帶寬小區(qū)數(shù)據(jù)配置如圖5所示。

在待覆蓋居民樓25層投訴用戶室內(nèi)進(jìn)行方案實(shí)施前后對比測試。測試內(nèi)容為F2頻點(diǎn)小區(qū)開通前后的連接態(tài)和空閑態(tài)測試，每次測試時間長度為10 min左右。

新增F2頻點(diǎn)小區(qū)開通后，連接態(tài)終端測量的平均RSRP（Reference Signal Receiving Power，參考信號接收功率）相比開通前提升8.75 dBm，SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio，信號與干擾加噪聲比）提升14.06 dB，平均下載速率提升4.45 Mb/s，切換次數(shù)從原來的47次改善至3次。具體如表2所示：

表1 高層新增F2頻點(diǎn)小區(qū)（F2）切換重選參數(shù)設(shè)置

圖4 天線傾角向上正對著樓宇覆蓋示意圖

圖5 待覆蓋樓宇網(wǎng)管數(shù)據(jù)配置

由此可知，新增F2頻點(diǎn)小區(qū)作為居民樓高層位置的主覆蓋小區(qū)，覆蓋效果較好，完全避免了頻繁切換的現(xiàn)象，對LTE業(yè)務(wù)使用感知提升極其明顯。

如表3所示，在室內(nèi)進(jìn)行方案實(shí)施前后空閑態(tài)測試對比。新增F2頻點(diǎn)小區(qū)開通后，空閑態(tài)終端測量的平均RSRP相比開通前提升5.54 dBm，SINR提升13.94 dB，重選次數(shù)降為0次。終端在測試過程中穩(wěn)定駐留新增F2頻點(diǎn)小區(qū)，有效避免了頻繁重選對用戶使用感知的影響。

為驗證新增F2頻點(diǎn)小區(qū)對周邊道路覆蓋的影響，在小區(qū)周邊道路進(jìn)行路測，測試過程中始終未出現(xiàn)占用新增26棟-2小區(qū)信號的現(xiàn)象。這表明特型天線的覆蓋控制良好，無越區(qū)覆蓋現(xiàn)象。

表2 新增F2頻點(diǎn)小區(qū)開通前后測試指標(biāo)對比（連接態(tài)）

表3 新增F2頻點(diǎn)小區(qū)開通前后測試指標(biāo)對比（空閑態(tài)）

綜上所述，26棟-2小區(qū)開通后，25棟室內(nèi)深度覆蓋明顯提升，頻繁重選和切換現(xiàn)象得到有效控制，并且對道路覆蓋無影響。在方案實(shí)施一周后，對該樓宇投訴用戶進(jìn)行回訪，多數(shù)用戶表示LTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量有明顯提升。

5 結(jié)束語

本文通過使用F2頻段結(jié)合窄波瓣角的特殊天線，對高層樓宇這種特殊場景進(jìn)行應(yīng)用，可增強(qiáng)室內(nèi)的穿透能力，加強(qiáng)深度覆蓋，從而提高用戶體驗質(zhì)量，提升系統(tǒng)指標(biāo)及用戶業(yè)務(wù)的吸納。這種覆蓋方式目前已在中國移動大力推廣，并應(yīng)用到更多的高層居民區(qū)以及寫字樓的場景中。

[1] 曾召華. LTE基礎(chǔ)原理與關(guān)鍵技術(shù)[M]. 西安: 西安電子科技大學(xué)出版社, 2010.

[2] 陳宇恒,肖竹,王洪. LTE協(xié)議棧與信令分析[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2013.

[3] 陳新竹,姜媛媛,舒汀,等. 非矩形相控陣的抗主瓣干擾與單脈沖測角技術(shù)[J]. 現(xiàn)代雷達(dá), 2016,38(6): 39-44.

[4] 王映民,孫韶輝. TD-LTE技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計[M]. 北京:人民郵電出版社, 2010.

[5] 劉光毅,張勇,姜大潔,等. 智能天線及其在TD-LTE中的應(yīng)用[J]. 電信科學(xué), 2009,25(12): 67-71.

[6] 中國移動通信集團(tuán)公司. 移動TD-LTE天線技術(shù)要求-電氣[S]. 2014.

[7] 王強(qiáng),郭波. 基于示樣轉(zhuǎn)發(fā)的干擾效果分析[J]. 現(xiàn)代雷達(dá), 2017,39(2): 97-100.

[8] 趙康成,王國梁,李鳳花. TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)中重疊覆蓋優(yōu)化解決方案分析[J]. 山東通信技術(shù), 2014,34(3): 40-43.

[9] 龍青良,張磊. 基于用戶感知的LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化關(guān)鍵問題研究[J]. 郵電設(shè)計技術(shù), 2014(10): 14-20.

[10] Stefania Sesia, Issam Toufi k, Matthew Baker. LTE/LTEAdvanced——UMTS長期演進(jìn)理論與實(shí)踐[M]. 馬霓,夏斌,譯. 北京: 人民郵電出版社, 2012.

[11] 舒汀,陳新竹,余啟波,等. 子陣級數(shù)字波束形成抗多主副瓣干擾及測角技術(shù)[J]. 現(xiàn)代雷達(dá), 2016,38(12):22-26.

[12] 張明和. 深入淺出4G網(wǎng)絡(luò)——LTE/EPC[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2016.

[13] 達(dá)爾曼,巴克浮,斯科德. 4G移動通信技術(shù)權(quán)威指南LTE與LTE-Advanced[M]. 2版. 朱敏,堵久輝,繆慶育,等譯. 北京: 人民郵電出版社, 2015.★

Study on Deep Coverage Using F2 Frequency Point for High-Rise Buildings

ZHU Naihao, CAO Qing
(China Mobile Group Jiangsu Co., Ltd., Yangzhou Branch, Yangzhou 225100, China)

In order to cope with the deep coverage of high-rise residential areas, a series of optimization methods were used.The performance parameters of the coverage algorithm and special antenna were studied and massive amounts of model testing data were analyzed. The collaborative coverage solution combined the F2 frequency point with the special antenna was ultimately proposed. The collaboration of the F2 frequency point and the special antenna was verifi ed through experiments, which has the evident effect to the deep coverage for high-rise residential areas and highly improves the user experience.

deep coverage F2 frequency point high-rise building

10.3969/j.issn.1006-1010.2017.22.002

TN929.53

A

1006-1010(2017)22-0005-05

朱乃豪,曹青. F2頻點(diǎn)解決高層樓宇深度覆蓋問題的研究[J]. 移動通信, 2017,41(22): 5-9.

2017-10-18

袁婷 yuanting@mbcom.cn

朱乃豪：高級工程師，學(xué)士畢業(yè)于南京航空航天大學(xué)，現(xiàn)任中國移動通信集團(tuán)江蘇有限公司揚(yáng)州分公司工維部經(jīng)理，長期從事無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、建設(shè)、優(yōu)化相關(guān)工作，目前主要研究方向為LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化。

曹青：碩士畢業(yè)于南京郵電大學(xué)，現(xiàn)任中國移動通信集團(tuán)江蘇有限公司揚(yáng)州分公司工維部網(wǎng)優(yōu)班班長，長期從事無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、優(yōu)化相關(guān)工作，目前主要研究方向為LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化。