扫频数据在网络结构优化中的应用研究

【摘要】文章主要从道路网络结构指数、重叠覆盖度、冗余覆盖指数等方面对利用扫频数据的道路网络结构进行分析，指出了扫频数据与MR数据评估网络结构相关指标的局限性，并阐述其在道路网络结构优化中的应用。

【关键词】扫频数据 道路网络结构指数 重叠覆盖度 冗余覆盖指数

随着中国移动GSM业务量的急剧增长以及扩容新建工程的持续开展，网络规模容量也在不断快速发展。由于频率资源受限，在当前高密度的网络规模下，干扰问题日益严重，通话质量不断降低，传统的网络结构面临网络干扰失控、网络性能无法平衡、网络可扩展性差以及网络建设效益逐步下降的发展瓶颈。为突破网络快速发展和持续稳定之间以及网络容量、覆盖和质量之间的矛盾，必须从网络结构层面开展优化，在基于无线网络结构重整的基础上开展频率优化工作，解决频率复用瓶颈，提高频率优化成效，实现网络质量的逐渐恢复和稳定提升。

网络结构优化数据来源既可以采用MR（测量）数据，也可以采用扫频数据。下面就基于扫频数据的网络结构优化进行多方面的说明。

1 利用扫频数据的道路网络结构分析

当前在无线网络覆盖非常完善的城市中，除部分建站困难、结构封闭的室内区域还存在覆盖盲点外，影响其它大部分区域网络质量的主要因素不是弱覆盖，而是网内频率之间的干扰。频率之间的干扰产生的原因主要包括以下两方面：

（1）频率规划得不好，例如存在大量邻区同频和邻频。在这种情形下，频率资源相对充足，只要进行合理的频率优化，无线网络质量就有较大提升空间。

（2）小区之间重叠覆盖较多、载波配置较高，导致频率规划难度大、优化空间小。在这种情形下，必须进行无线网络结构的优化和调整，才能从根本上提升无线网络质量。

简单来讲，网络结构就是网络中基站的布放和配置，包括：站间距、站高、天线方向和下倾、小区载波配置、室内/外站点分布、直放站分布等。

为能更深刻地理解结构的含义，如图1所示建立了网络结构评估体系，引入三级结构标签，在不同层次和角度来表征及描述网络结构。下一级结构标签是对上一级标签的进一步分解，分析导致结构复杂的原因。

一级标签：用于描述总体结构情况，属性有网络结构指数。

二级标签：用于描述产生结构问题的两个方面，属性有重叠覆盖度和平均载波配置。

三级标签：用于描述二级属性的多个方面。在冗余覆盖程度方面，属性有冗余覆盖率、重叠覆盖比例、高中低站比例、高中低干扰站比例、基站平均高度和基站平均下倾角等；在平均载波配置方面，属性有话务密度和平均站间距。

1.1 道路网络结构指数

扫频可以得到每个小区的信号强度，并且不受是否定义了测量频点的影响，也不受测量上报小区个数的限制，因此可以较为真实地还原网络结构的本身面目，在道路优化中可以得到较好应用。利用道路扫频数据定义了以下道路结构指标：

道路网络结构指数=低于最强信号12dB范围内所有小区的载波数/理论可用总频点数*100%

该指数反映了该路段受到较强载波叠加的程度，指数越高表示在该路段越难排频，潜在网内频率干扰风险就越高。

该指标计算公式定义如下：

（1）

其中，COsi表示周边小区i对服务小区s的同频相关系数，即周边小区i在服务小区s的测量报告中出现且信号强度差>—12dB的比例；Ni表示周边小区i的载波数；Nall表示总频点数，GSM900网络取值95（不含EGSM），GSM1800网络取值125或100。

网络结构指数反映了该区域载波叠加的程度，指数越高表示越难排频，潜在频率干扰风险就越高。该指标在数值上表示由于网络结构问题导致平均受到干扰的概率，网络结构指数较高的区域定义为结构复杂区域。

网络结构指数的推导过程如下：

假设服务小区有Ns个载频，周边小区有Ni个载频，总载频数为Nall个。在频率随机分配时，这两个小区的同频频点数为；周边小区i对服务小区s的干扰概率为；服务小区受到的总干扰概率（即网络结构指数）为 。

网络结构指数示意图如图2所示：

广东某高速道路网络结构指数如图3所示：

1.2 重叠覆盖度

道路重叠覆盖度=道路上弱于最强信号12dB范围内的小区数（含最强信号小区）

该指标计算公式定义如下：

该指标反映了该区域有多少个强信号小区进行了重复的覆盖。

网络结构指数反映载波叠加的程度；而重叠覆盖度则是反映小区叠加的程度，重叠覆盖度较高的区域定义为过度覆盖区域。

重叠覆盖度示意图如图4所示：

广东某高速道路重叠覆盖度如图5所示：

1.3 冗余覆盖指数

道路冗余覆盖指数=道路上该小区不是最强且弱于最强信号12dB范围内的采样点数/该小区作为最强小区的采样点数

该指标计算公式定义如下：

其中，COis表示本小区s对周边小区i的同频相关系数，即本小区s在周边小区i的测量报告中出现且信号强度差>—12dB的比例。

该指标反映某小区对C的正面贡献以及对I的负面贡献的关系，表示由于网络结构因素该小区对其他小区干扰的程度，在数值上表示该小区影响其他小区话务与自身话务的比值，用于寻找造成网络干扰的小区。冗余覆盖指数较高的小区定义为高干扰小区。

冗余覆盖指数示意图如图6所示：

1.4 冗余覆盖指数=B/A

需要注意的是，这里的COis与网络结构指数中的COsi有所不同。COis是指本小区s对周边小区i的同频相关系数，即本小区s在周边小区i的测量报告中出现且信号强度差>—12dB的比例。

冗余覆盖指数的推导过程如下：

本小区有Ns个载频，周边小区有Ni个载频，总载频个数有Nall个。在频率随机分配时，这两个小区的同频频点数为；本小区s对周边小区i的干扰载波数为；将周边小区受到的干扰累加，再除以本小区载波数Ns，得到干扰载波数与该小区本身载波数的比值，假设不考虑载波利用率的差异，那么这个比值实际上表示了受该小区干扰话务量与该小区本身话务量的比值（即冗余覆盖指数）为 。

2 扫频数据与MR数据评估网络结构相关指标的局限性

由于每个MR测量报告最多只能上报6个邻区测量信息，并且还包含了GSM900/1800双频段，若还有更多的邻区也是强信号小区，那么已经无法将其统计进来。因此，利用MR统计的网络结构指数、重叠覆盖度等指标比实际真实值要小一些。

若要减少与实际结构的差距，可以适当提高计算门限，例如从—12dB提升至—9dB。

即使利用MR得到的结构指标偏小一些，但是也有相对意义，结构指数相对较高的区域就是需要重点优化的区域。

此外，利用扫频测试数据来计算网络结构相关指标可以解决这个问题。但是一般扫频只能在道路上进行，没有MR统计结果全面，其只能反映网络结构在道路上的影响。

3 扫频数据在道路网络结构优化中的应用

利用扫频数据进行网络结构优化，各项测试指标都有明显的提升。优化前后网络指标如图7所示。

利用扫频数据进行网络结构优化后，网络结构更加合理。

采用高速扫频仪扫频测试与常规测试（TEMS）相结合，利用常规测试指标、网络结构指数综合评估道路指标健康情况，深挖网络中存在的隐性问题，避免了常规测试不容易发现的问题，为网优工程师提供更好的帮助，全面提升道路指标。在专项优化中，优化实施工作量如表1所示：

参考文献：

[1] 中国移动通信集团公司. 移动集团网络结构优化指导意见书[Z].