本站原创
【摘 要】LTE基站井喷式增长给无线网络射频优化带来了巨大挑战。为了提高优化效率，降低优化成本，确保LTE网络性能，需要进行LTE网络射频精细优化。针对这种情况，探讨了一种基于MR数据实现LTE天线参数自动配置的LTE网络射频精细优化方法，并通过仿真验证了有效性。
【关键词】LTE MR 射频优化
1 前言
随着移动通信技术高速发展，传统的语音怎么写作已不能满足人们日益增长的新需求，特别是在智能终端普及化的今天，移动互联网业务从早期的音乐、阅读、网站浏览为主向视频、云计算、电子商务等高带宽业务转变，这就加快了无线网络从2G/3G时代迈入LTE时代的脚步。在LTE时代，LTE基站的数量成倍增长给无线网络射频优化带来了巨大挑战，传统无线网络射频优化存在成本高、效率低的特点，无法满足LTE网络优化需求。
传统的天线参数配置是使用覆盖仿真技术来实现的，但是其突出的缺点是仿真精度较低，不能够准确反映网络的实际覆盖情况。而MR（Measurement Report，测量报告）数据是用户在执行业务过程中上报给网络的测量信息，能够准确反映网络的覆盖情况，因此本文重点探讨使用MR数据来实现天线参数自动配置的LTE网络射频精细优化的方法。由于LTE可能存在用户过少、LTE MR采用点不足的情况，故引入2G/3G MR作为补充评估，主要利用MR数据将LTE网络栅格化，以栅格为单位建立网络模型，在网络仿真条件下寻找优化区域内的小区天馈参数最佳值，达到射频精细优化的目的，从而实现网络指标的整体提升。
（1）
其中，S1…Si是某个测量报告的7个信号电平，S1′…Si′是栅格中取得7个小区覆盖仿真电平PCCPCH RSCP。
在确定MR所属栅格后，计算每个栅格的所有MR覆盖场强，取其平均值则为该栅格的怎么写作场强，并输出网络覆盖场强的地理化呈现，如图1所示。其中，颜色代表指数值，栅格为50*50米。
下面将通过TD-SCDMA的MR数据获得上下行电平、质量等信息，并仿真得出TD-LTE覆盖场强的方法。具体步骤如下：
（1）以栅格为颗粒度计算TD-LTE小区的纯路损
由于TD-LTE网络与TD-SCDMA网络使用不同频段，同一个天线到一个栅格中心点的路损值是不同的，因此将TD-SCDMA网络覆盖场强数据通过路径损耗修正、补偿得到TD-LTE网络的覆盖场强数据。具体地，可参考宏蜂窝COST231-Hata传播模型，计算出TD-LTE相对TD-SCDMA因频段差异而引起的路损修正值：
PLDELTA=LbTDL-LbTDS=3
其中，fTDL、fTDS分别为TD-LTE和TD-SCMDA下行工作频率，单位为MHz；LbTDL、LbTDS分别为TD-LTE和TD-SCDMA市区准平滑地形电波传播损耗中值，单位为dB。
由公式（2）计算TD-LTE信号从小区Cell（Sm）到栅格（n）时的无线传播路径损耗值为：
PLTDL（n）=PPCCPCH RSCP（Cell（Sm））-Gainantenna（m）-PPCCPCH RSCP（n）+
PLDELTA （3）
其中，PPCCPCH RSCP（Cell（Sm））为小区Cell（Sm）的PCCPCH信道的信号发射功率；Gainantenna（m）为栅格中心点与TD-SCDMA发射小区Cell（Sm）连线处的天线增益；PPCCPCH RSCP（n）为栅格处接收到的小区Cell（Sm）的PCCPCH RSCP信号强度。 （2）以栅格为颗粒度计算TD-LTE小区的RSRP和SINR
第n个TD-LTE小区的参考信号接收功率计算公式如下：
RS RSRP（n）=PRS_Cell（m）+Gainantenna（m）-PLTDL（n） （4）
其中，PRS_Cell（m）为TD-LTE网络小区Cell（Lm）的信号发射功率；Gainantenna（m）为栅格中心点与小区Cell（Lm）连线处的天线增益；PLTDL（n）为信号从栅格中心点n与到发射小区Cell（Lm）的无线传播损耗。
TD-SCDMA以及经过预测的TD-LTE的场强信息如图2所示。
RS-SINR（参考信号接收质量）计算公式如下：
（5）
其中，RS RSRP（n）为栅格（n）接收到的TD-LTE怎么写作小区Cell（Lm）的RS信号强度；∑RS RSRP（m）为栅格（n）接收到的所有小区RS信号强度之和。
本文提出了一种LTE天线参数自动配置方法，通过遗传算法搜索最佳天线参数配置，使网络覆盖区域内栅格的RS RSRP和RS SINR最优。
如图3所示，LTE天线参数自动配置方法有两个功能模块：自动天线参数配置模块与网络性能指标评估模块。自动天线参数配置模块针对无线网络模拟系统定位的问题来进行自动优化，优化系统采用经改良的自适应遗传算法来实现；网络性能指标评估模块对自动天线参数配置优化系统计算出的每一代优化方案进行评估，选择出最优的天线参数配置。
本模块采用基于栅格的RSRP和SINR来评估LTE网络性能，具体TD-LTE网络的评估函数定义如下：
fTDL（x）=L1×fRS RSRP（x）+L2×fRS SINR（x），L1+L2=1
（6）
其中，fRS RSRP（x）为RS RSRP覆盖满足率（栅格中最强接收RS RSRP大于阈值的栅格数/所有栅格数）；fRS SINR（x）为RS SINR质量满足率（栅格中最大接收RS SINR大于阈值的栅格数/所有栅格数）；Li（i=1，2）为对应评估函数各项的权值，代表对网络覆盖与干扰的关注程度。
自动天线配置算法具体步骤如下：
（1）初始化设置
1）优化/缓冲区域设置：优化区域中的小区天馈参数在优化过程中基于限定条件进行调整，缓冲区域内优化区域外的小区工参不做调整，优化过程中软件自动考虑其对网络的影响。
2）优化目标设置：选择需要优化的KPI指标、设定优化目标值、希望目标值达到的比例、量化各指标在自动优化时的偏重情况，设置导频污染门限和迭代次数。
3）约束条件设置：选择优化数据源（NES数据、路测数据、预测数据），或者同时参考测试数据和预测数据并设置其参考权重。
（2）无线网络环境模拟仿真
根据无线网络基础数据及其各测试数据模拟仿真实际无线网络环境，由步骤（1）中设定的网络覆盖目标值自动定位问题区域，再根据问题区域定位问题小区，将定位的问题小区输出给自动天馈参数优化系统。
（3）自动天馈参数优化（参数搜索）
天馈参数搜索采用经改良的自适应遗传算法，对小区的机械下倾角、电子下倾角、方位角、天线类型和发射功率等天馈参数进行搜索，选取遗传算法每一代中最优的参数，使仿真评估模块的评估结果fTDL（x）最大。在遗传算法的迭代次数内，如果仿真的评估结果达到预期，则退出算法；否则继续搜索，直到搜索到的方案满足预期设定的覆盖目标。
LTE天线参数自动配置算法流程图如图4所示：
6 总结
通过LTE网络射频精细优化可以在网络规划阶段保障LTE网络建设好的网络结构性能，减少以后的工程优化工作量，提高LTE网络优化的效率，缩短LTE网络的商用时间周期。同时，LTE网络射频精细优化方法基于MR数据实现，具有较高的精确性，能够保证射频精细优化对实际LTE网络结构质量的改善效果。
参考文献：
何霞. 我国TD-LTE的产业发展政策研究
徐超，方俊利，童鑫. G网络MR测量报告在网络规划中的应用[J]. 邮电设计技术， 2012（4）： 46-51.
[3] 李新. TD-LTE无线网络覆盖特性浅析[J]. 电信科学， 2009（1）： 43-47.
[4] 董健，仝玉选，张博. TD-LTE网络规划重点关注因素分析与策略探讨[J]. 电信技术， 2012（10）： 91-94.
[5] 卢卓君，彭陈发，岑曙炜. TD-LTE网络优化探讨[J]. 电信技术， 2012（7）： 52-54.
【关键词】LTE MR 射频优化
1 前言
随着移动通信技术高速发展，传统的语音怎么写作已不能满足人们日益增长的新需求，特别是在智能终端普及化的今天，移动互联网业务从早期的音乐、阅读、网站浏览为主向视频、云计算、电子商务等高带宽业务转变，这就加快了无线网络从2G/3G时代迈入LTE时代的脚步。在LTE时代，LTE基站的数量成倍增长给无线网络射频优化带来了巨大挑战，传统无线网络射频优化存在成本高、效率低的特点，无法满足LTE网络优化需求。
传统的天线参数配置是使用覆盖仿真技术来实现的，但是其突出的缺点是仿真精度较低，不能够准确反映网络的实际覆盖情况。而MR（Measurement Report，测量报告）数据是用户在执行业务过程中上报给网络的测量信息，能够准确反映网络的覆盖情况，因此本文重点探讨使用MR数据来实现天线参数自动配置的LTE网络射频精细优化的方法。由于LTE可能存在用户过少、LTE MR采用点不足的情况，故引入2G/3G MR作为补充评估，主要利用MR数据将LTE网络栅格化，以栅格为单位建立网络模型，在网络仿真条件下寻找优化区域内的小区天馈参数最佳值，达到射频精细优化的目的，从而实现网络指标的整体提升。
2 MR简介
MR是指移动终端通过控制信道在业务信道上以一定时间间隔向基站周期上报所在小区的下行信号强度、质量等物理信息，基站将终端上报的下行物理信息和自身收集的上行物理信息上传给基站控制器，并由其收集与统计。以TD-SCDMA网络为例，每个测量报告主要包括上下行接收信号码功率、上下行信噪比、时间提前量、上下行路径损耗、MS发射功率及BTS发射功率等。上报的测量报告可用于系统中无线资源控制子层完成诸如切换等事件的触发，也可用于系统操作维护，观察系统的运行状态。3 基于MR预测LTE网络覆盖场强和质量
MR数据尽管可以反映小区的覆盖情况，但是由于没有位置信息，因此其主要是按照小区级别统计应用。为了准确得到用户所在位置的网络覆盖情况，利用MR定位技术将网络栅格化，并以栅格为单位，通过路损补偿方法预测LTE网络覆盖场强和质量。3.1 MR定位实现网络覆盖场强栅格化
MR定位是指利用MR中的主怎么写作小区和邻小区电平信息结合主怎么写作小区源于：论文写法www.udooo.com
与邻区的经纬度及发射功率，确定MR发生的经纬度以及生成MR报单时用户所在位置。本文采用指纹定位算法实现MR定位：首先将场强信息栅格化，即按照一定尺度将网络划分为一个个正方形栅格，仿真得到每个栅格的指纹；然后计算MR的指纹，并根据其与仿真得出的栅格指纹之间信号距离来判断MR归属的栅格。上述信号距离定义为：（1）
其中，S1…Si是某个测量报告的7个信号电平，S1′…Si′是栅格中取得7个小区覆盖仿真电平PCCPCH RSCP。
在确定MR所属栅格后，计算每个栅格的所有MR覆盖场强，取其平均值则为该栅格的怎么写作场强，并输出网络覆盖场强的地理化呈现，如图1所示。其中，颜色代表指数值，栅格为50*50米。
3.2 基于路损补偿的LTE覆盖场强和质量推算
将网络栅格化后，针对每个栅格推算LTE网络覆盖场强和质量。由于目前国内LTE用户过少，LTE MR数据采样点较少，因此使用TD-SCDMA MR数据来推算LTE网络覆盖场强和质量。从节省运营商投资等角度考虑，今后LTE和TD-SCDMA将大量共站部署。当多种网络共站尤其是在共天线情况下，LTE与2G/3G网络的天线位置差异较小，它们之间覆盖场强的差异主要来自所使用的频段。目前TD-SCDMA主要使用A频段，与LTE所使用的F频段或者D频段接近，因此使用TD-SCDMA来仿真LTE覆盖场强。下面将通过TD-SCDMA的MR数据获得上下行电平、质量等信息，并仿真得出TD-LTE覆盖场强的方法。具体步骤如下：
（1）以栅格为颗粒度计算TD-LTE小区的纯路损
由于TD-LTE网络与TD-SCDMA网络使用不同频段，同一个天线到一个栅格中心点的路损值是不同的，因此将TD-SCDMA网络覆盖场强数据通过路径损耗修正、补偿得到TD-LTE网络的覆盖场强数据。具体地，可参考宏蜂窝COST231-Hata传播模型，计算出TD-LTE相对TD-SCDMA因频段差异而引起的路损修正值：
PLDELTA=LbTDL-LbTDS=3
3.39lg（fTDL）-339lg（fTDS）
（2）其中，fTDL、fTDS分别为TD-LTE和TD-SCMDA下行工作频率，单位为MHz；LbTDL、LbTDS分别为TD-LTE和TD-SCDMA市区准平滑地形电波传播损耗中值，单位为dB。
由公式（2）计算TD-LTE信号从小区Cell（Sm）到栅格（n）时的无线传播路径损耗值为：
PLTDL（n）=PPCCPCH RSCP（Cell（Sm））-Gainantenna（m）-PPCCPCH RSCP（n）+
PLDELTA （3）
其中，PPCCPCH RSCP（Cell（Sm））为小区Cell（Sm）的PCCPCH信道的信号发射功率；Gainantenna（m）为栅格中心点与TD-SCDMA发射小区Cell（Sm）连线处的天线增益；PPCCPCH RSCP（n）为栅格处接收到的小区Cell（Sm）的PCCPCH RSCP信号强度。 （2）以栅格为颗粒度计算TD-LTE小区的RSRP和SINR
第n个TD-LTE小区的参考信号接收功率计算公式如下：
RS RSRP（n）=PRS_Cell（m）+Gainantenna（m）-PLTDL（n） （4）
其中，PRS_Cell（m）为TD-LTE网络小区Cell（Lm）的信号发射功率；Gainantenna（m）为栅格中心点与小区Cell（Lm）连线处的天线增益；PLTDL（n）为信号从栅格中心点n与到发射小区Cell（Lm）的无线传播损耗。
TD-SCDMA以及经过预测的TD-LTE的场强信息如图2所示。
RS-SINR（参考信号接收质量）计算公式如下：
（5）
其中，RS RSRP（n）为栅格（n）接收到的TD-LTE怎么写作小区Cell（Lm）的RS信号强度；∑RS RSRP（m）为栅格（n）接收到的所有小区RS信号强度之和。
4 基于MR的LTE天线参数自动配置方法
根据LTE MR或公式（4）、（5）可知，LTE栅格的场强和质量是由小区发射信号功率、栅格中心点与小区Cell（Lm）连线处的天线增益以及无线传播损耗决定的。对于无线传播损耗，在LTE与3G共站址/共天馈情况下，由于LTE天线与2G/3G天线的物理位置基本不变，天线到各个栅格的路损是不变的；对于天线增益，当天线参数（如方位角、机械下倾角等）调整时，天线在该方向上增益会发生变化。因此在共站情况下，天线参数配置决定了LTE栅格的场强和质量。本文提出了一种LTE天线参数自动配置方法，通过遗传算法搜索最佳天线参数配置，使网络覆盖区域内栅格的RS RSRP和RS SINR最优。
如图3所示，LTE天线参数自动配置方法有两个功能模块：自动天线参数配置模块与网络性能指标评估模块。自动天线参数配置模块针对无线网络模拟系统定位的问题来进行自动优化，优化系统采用经改良的自适应遗传算法来实现；网络性能指标评估模块对自动天线参数配置优化系统计算出的每一代优化方案进行评估，选择出最优的天线参数配置。
4.1 网络性能指标评估模块
LTE网络性能指标评估模块是通过在既定天线参数配置下计算得出的LTE网络性能优劣，来评估此天线参数配置是否为最佳天线参数配置。本模块采用基于栅格的RSRP和SINR来评估LTE网络性能，具体TD-LTE网络的评估函数定义如下：
fTDL（x）=L1×fRS RSRP（x）+L2×fRS SINR（x），L1+L2=1
（6）
其中，fRS RSRP（x）为RS RSRP覆盖满足率（栅格中最强接收RS RSRP大于阈值的栅格数/所有栅格数）；fRS SINR（x）为RS SINR质量满足率（栅格中最大接收RS SINR大于阈值的栅格数/所有栅格数）；Li（i=1，2）为对应评估函数各项的权值，代表对网络覆盖与干扰的关注程度。
4.2 自动天线参数配置模块
自动天线参数配置模块用于将既定的基础数据、测试数据进行建模，在网络仿真中定位问题小区，并针对问题小区，利用改进型自适应遗传算法对小区的机械下倾角、电子下倾角、方位角、天线类型和发射功率等天线参数进行自动优化配置。自动天线配置算法具体步骤如下：
（1）初始化设置
1）优化/缓冲区域设置：优化区域中的小区天馈参数在优化过程中基于限定条件进行调整，缓冲区域内优化区域外的小区工参不做调整，优化过程中软件自动考虑其对网络的影响。
2）优化目标设置：选择需要优化的KPI指标、设定优化目标值、希望目标值达到的比例、量化各指标在自动优化时的偏重情况，设置导频污染门限和迭代次数。
3）约束条件设置：选择优化数据源（NES数据、路测数据、预测数据），或者同时参考测试数据和预测数据并设置其参考权重。
（2）无线网络环境模拟仿真
根据无线网络基础数据及其各测试数据模拟仿真实际无线网络环境，由步骤（1）中设定的网络覆盖目标值自动定位问题区域，再根据问题区域定位问题小区，将定位的问题小区输出给自动天馈参数优化系统。
（3）自动天馈参数优化（参数搜索）
天馈参数搜索采用经改良的自适应遗传算法，对小区的机械下倾角、电子下倾角、方位角、天线类型和发射功率等天馈参数进行搜索，选取遗传算法每一代中最优的参数，使仿真评估模块的评估结果fTDL（x）最大。在遗传算法的迭代次数内，如果仿真的评估结果达到预期，则退出算法；否则继续搜索，直到搜索到的方案满足预期设定的覆盖目标。
LTE天线参数自动配置算法流程图如图4所示：
5 仿真分析
某区域优化前后的LTE网络场强和质量对比图分别如图5、图6所示。由图中红色圆圈区域对比分析可知，区域的RSRP和SINR均得到了明显改善。6 总结
通过LTE网络射频精细优化可以在网络规划阶段保障LTE网络建设好的网络结构性能，减少以后的工程优化工作量，提高LTE网络优化的效率，缩短LTE网络的商用时间周期。同时，LTE网络射频精细优化方法基于MR数据实现，具有较高的精确性，能够保证射频精细优化对实际LTE网络结构质量的改善效果。
参考文献：
何霞. 我国TD-LTE的产业发展政策研究
源于：论文集www.udooo.com
[J]. 移动通信， 2012（7）： 11-15.徐超，方俊利，童鑫. G网络MR测量报告在网络规划中的应用[J]. 邮电设计技术， 2012（4）： 46-51.
[3] 李新. TD-LTE无线网络覆盖特性浅析[J]. 电信科学， 2009（1）： 43-47.
[4] 董健，仝玉选，张博. TD-LTE网络规划重点关注因素分析与策略探讨[J]. 电信技术， 2012（10）： 91-94.
[5] 卢卓君，彭陈发，岑曙炜. TD-LTE网络优化探讨[J]. 电信技术， 2012（7）： 52-54.