5G_Pattern尋優(yōu)增強場景化覆蓋方案研究_李志勇

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DOI:10.3969/j.issn.1006-6403.2023.02.0035GPattern尋優(yōu)增強場景化覆蓋方案研究［李志勇?陸南昌?吳寶棟］摘要隨著移動通信發(fā)展，5G將會為城市的發(fā)展注入更多能量，并對5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，提出了更嚴峻的考驗。為更好優(yōu)化5G網(wǎng)絡(luò)、提升用戶感知，5G引入了新的優(yōu)化方式5GPattern場景化優(yōu)化方案。主要介紹5GPattern尋優(yōu)增強場景化覆蓋的方案研究及應(yīng)用。根據(jù)不同的覆蓋場景，利用Pattern尋優(yōu)場景化波束方案，提升目標區(qū)域覆蓋，降低干擾，改善區(qū)域內(nèi)性能指標，并給客戶帶來更好的體驗。關(guān)鍵詞：5GMassiveMIMO5GPattern尋優(yōu)Pattern場景化運營與應(yīng)用李志勇中級工程師，中國移動通信集團廣東有限公司，主要研究方向：移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。陸南昌高級工程師，中國移動通信集團廣東有限公司，主要研究方向：移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，5G專網(wǎng)應(yīng)用等。吳寶棟高級工程師，中國移動通信集團廣東有限公司，主要研究方向：移動通信網(wǎng)絡(luò)維護與優(yōu)化。1引言MDT數(shù)據(jù)對樓宇場景中，三維平面的垂直海拔高度維度數(shù)據(jù)上報比例極低，無法支持樓宇立體覆蓋優(yōu)化，5G以1.15G現(xiàn)網(wǎng)問題描述MassiveMIMO組網(wǎng)為主，急需破解能支持垂直維度立體當前5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)如火如荼，尤其在城市區(qū)域，深度覆蓋評估的方法。覆蓋作為5G通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與優(yōu)化的重要組成部分，一直1.25G現(xiàn)網(wǎng)異?，F(xiàn)象備受業(yè)界關(guān)注。特別是無室分的樓宇場景，如何通過宏站網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提升5G-MR覆蓋率，快速改善弱覆蓋區(qū)域用戶5G網(wǎng)絡(luò)室外道路覆蓋良好，室內(nèi)深度覆蓋相對較差，體驗，是本次基于5GPattern場景化覆蓋增強方案研究。且弱覆蓋空間位置定位不準，很難精確找到問題點位置。5GMDTR16協(xié)議版本于2020年7月凍結(jié)，產(chǎn)業(yè)鏈（1）室外覆蓋良好[1]配套需要較長時間，同時MDT需要獲取用戶授權(quán)；室外RSRP>-93dBm覆蓋率已經(jīng)達到99%以上，如112023.02·廣東通信技術(shù)

1》運營與應(yīng)用圖1所示。圖3二維平面柵格化定位示意圖而且嚴重依賴覆蓋電平的理論標準波形變化，受道路移動物體、信號反射、繞射等波動仿真差異大，準確率低。若柵格僅收到一個小區(qū)覆蓋，則無法實現(xiàn)柵格化定位。25GPattern尋優(yōu)方案2.1波束管理介紹波束管理主要分為小區(qū)級廣播信道波束管理以及用戶運營與應(yīng)用級靜態(tài)波束管理。對于用戶級靜態(tài)波束管理，用戶級靜態(tài)圖1室外信號覆蓋RSRP渲染圖波束設(shè)計成了多個窄波束，UE需要對這些窄波束進行掃（2）深度覆蓋不足描以獲取最優(yōu)波束集合。gNodeB針對UE掃描上報的最圖2中紅色柵格表示平均電平值低于-105dBm，可優(yōu)波束集合進行維護，從而選擇給這些信道使用最優(yōu)的波以看到在局部區(qū)域存在深度覆蓋不足情況。[3]束集合。而對于小區(qū)級波束管理，5GNR的廣播波束為N個方向固定的窄波束，相較于LTETDD用一個寬廣播波束覆蓋整個小區(qū)，NR能夠通過在不同時刻發(fā)送不同方向的窄波束完成小區(qū)的廣播波束覆蓋。UE掃描每個窄波束來獲得最優(yōu)波束，完成同步和系統(tǒng)消息解調(diào)如圖4所示。對于廣播信道的波束管理，支持針對不同的覆蓋場景配置不同的波束場景。圖2局部區(qū)域深度覆蓋不足（3）空間定位不準5G以MassiveMIMO組網(wǎng)為主，支持垂直維立體覆蓋，圖4基站波束示意圖傳統(tǒng)5GMDT尚不成熟，終端支持路標暫不明確，且傳統(tǒng)定位主要為二維平面柵格化定位（如圖3所示），計算同一個2.25GPattern場景化尋優(yōu)方案分析柵格上搜到兩個小區(qū)的電平值作為坐標矩陣，通過機器學習采用基于主波束AI預測模型，波束級虛擬柵格建模，[2]進行評估和計算。短期內(nèi)無法支持樓宇立體覆蓋評估優(yōu)化，虛擬柵格路損矩陣模型的算法，實現(xiàn)深度覆蓋立體評估，12

25GPattern尋優(yōu)增強場景化覆蓋方案研究并輸出解決方案。（3）采用SSB天線文件計算各波束范圍內(nèi)的天線增（1）借助CSI-RS波束定位MR覆蓋益，預測波束范圍內(nèi)的電平變化廣播波束與CSI-RS波束的賦型是分別控制的，CSI-（a）高層垂直覆蓋增強RS波束是靜態(tài)窄波束，其發(fā)送方向由物理RF參數(shù)決定，如圖7所示，SSB波束可以設(shè)置成水平款波束，也可且波束發(fā)送范圍為AAU所支持的最大覆蓋包絡(luò)，不受廣以設(shè)置成垂直寬波束，保證不同覆蓋場景下的業(yè)務(wù)需求。播波束權(quán)值調(diào)整的影響。基站側(cè)根據(jù)上行SRS測量可以本項目計劃根據(jù)波束級路損矩陣構(gòu)建的用戶3D分布，識[5]判斷出UE所在波束ID，因此可基于CSI-RS波束建模別當前選擇的覆蓋波束類型。UE（UserEquipment）在三維立體空間中的位置如圖5所示，實現(xiàn)不依賴MDT的[4]立體覆蓋優(yōu)化。圖7高層垂直覆蓋增強示意圖（b）水平重疊覆蓋優(yōu)化由于5G波束水平覆蓋方位角達到110度，相對于4G運營與應(yīng)用時代的65度覆蓋范圍，提升了將近一倍，導致5G網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋率非常高?；诒卷椖康牟ㄊ壜窊p矩陣構(gòu)建，識別同一個柵格上有多個覆蓋小區(qū)，且電平差小于3dB的圖5CSI-RS波束建模示意圖連片柵格分布，進行Pattern參數(shù)（包括波束寬度、波束高度、（2）波束級路損矩陣構(gòu)建下傾角、方位角、功率等）的差異化設(shè)置，優(yōu)化重疊覆蓋根據(jù)主鄰小區(qū)信息、波束信息、電平信息構(gòu)建立體路如圖8所示。損矩陣。如圖6所示，3D波束路損矩陣獲取，柵格Gridn收到的立體三維小區(qū)信息包括小區(qū)cell1的（小區(qū)信息1、波束編號#1，電平信號強度n1）、小區(qū)cell2的（小區(qū)信息2、波束編號#0，電平信號強度n2）和小區(qū)圖8水平重疊覆蓋優(yōu)化示意圖cell3的（小區(qū)信息3、波束編號#2，電平信號強度n3），歸一化為標準三維坐標信息（PL1_1_n1，（4）迭代尋優(yōu)PL2_0_n2，PL3_2_n3）。迭代尋優(yōu)過程中，首先基于問題類型按照參數(shù)設(shè)定的調(diào)整步長進行覆蓋尋優(yōu)。然后根據(jù)路損矩陣和天線文件計算出調(diào)整后問題Polygon內(nèi)覆蓋的變化情況，最終結(jié)合[6]設(shè)定的權(quán)重計算出與優(yōu)化目標的滿足度Fitness，如式1所示。Fitness=wrsrp*SSBRSRPf+woverlap*Overlapf+wsinr*SSBSINRf（1）圖6波束級路損矩陣構(gòu)建示意圖其中wrsrp、woverlap、wsinr為權(quán)重值，SSB_RSRPf、Overlapf、132023.02·廣東通信技術(shù)

3》運營與應(yīng)用SSB_SINRf分別為SSB覆蓋、過覆蓋和SSBSINR的強度值。對比尋優(yōu)前后的，即可得出預期增益值，如式2所示。Gainforecast=Fitnessnew-Fitnesscurrent（2）其中Gainforecast為預期增益值，F(xiàn)itnessnew和Fitnesscurrent分別為調(diào)整后的滿足度和原先的滿足度。整體的流程如圖9所示，整個迭代優(yōu)化過程即Pattern尋優(yōu)過程。圖10Pattern尋優(yōu)后覆蓋變化示意圖2.35GPattern場景分類根據(jù)波束水平3dB波寬、垂直3dB波寬、傾角可調(diào)范圍等取值不同，對5GPattern尋優(yōu)結(jié)果按場景化劃分，便于優(yōu)化過程中根據(jù)不同的覆蓋場景進行選擇。目前5GPattern尋優(yōu)增強場景化覆蓋方案主要有16種，已根據(jù)不運營與應(yīng)用同的設(shè)備型號，集成在設(shè)備信息中，可以通過網(wǎng)管在線按[7]場景進行調(diào)整。5GPattern增強場景化覆蓋方案，如表1所示。針對不同的覆蓋類型，依據(jù)現(xiàn)場環(huán)境的需要，選取不同的5G[8]Pattern增強場景化覆蓋方案。例如：場景S1~S5場景中，圖9迭代尋優(yōu)流程圖垂直3dB波寬相同，但水平3dB波寬存在差異，依據(jù)不同的值，可將覆蓋場景劃分為“廣場場景、干擾場景、樓迭代尋優(yōu)結(jié)果包括Pattern波束覆蓋場景、方位角、宇場景”等。例如S2和S3同為干擾場景，但水平3dB下傾角、天線發(fā)射功率等射頻天線配置參數(shù)，不同場景下波寬不同，可以對不同的干擾源進行規(guī)避?，F(xiàn)場可以根據(jù)差異化設(shè)置，覆蓋提升效果如圖10所示。實際情況，對場景進行選擇。表1各種5GPattern增強場景化覆蓋方案覆蓋場景D覆蓋場景場景介紹水平3dB波寬垂直3dB波寬傾角可調(diào)范圍方位角可調(diào)范圍SCENARIO_1廣場場景110°6°-2°~9°0°SCENARIO_2干擾場景水平方向覆蓋依次變?。▽?yīng)90°6°-2°~9°-10°~10°水平3dB波寬依次變小）垂-22°~2232T8H4V（AAU5310）：在本場景不支持調(diào)SCENARIO_3干擾場景65°6°-2°~9°直方向覆蓋對應(yīng)為低層樓宇整方位角。8T8H1V（RRU5258）：-10°~10°SCENARIO_4樓宇場景（對應(yīng)垂直3dB波寬為6°）45°6°-2°~9°-32°~32°8T8H1V（RRU5258）：-22°~22°SCENARIO_5樓宇場景25°6°-2°~9°-42°~42°8T8H1V（RRU5258）：-32°~32°SCENARIO_6中層覆蓋廣場場景110°12°0°~6°0°-10°~10°32T16H2V（AAU5324）：在本場景不支SCENARIO_7中層覆蓋干擾場景水平方向覆蓋依次變?。▽?yīng)90°12°0°~6°持調(diào)整方位角。水平3dB波寬依次變?。┐筍CENARIO_8中層覆蓋干擾場景65°12°0°~6°-22°~22°直方向覆蓋對應(yīng)為中層樓宇SCENARIO_9中層樓宇場景45°12°0°~6°-32°~32°（對應(yīng)垂直3dB波寬為12°）SCENARIO_10中層樓宇場景25°12°0°~6°-42°~42°SCENARIO_11中層樓宇場景15°12°0°~6°-47°~47°SCENARIO_12廣場+高層樓宇場景110°25°6°0°水平方向覆蓋依次變?。▽?yīng)-22°~22°32T8H4V（AAU5310）：在本場景不支持SCENARIO_13高層覆蓋干擾場景65°25°6°水平3dB波寬依次變?。┐拐{(diào)整方位角。32T16H2V（AAU5324）：-10°~10°SCENARIO_14高層樓宇場景直方向覆蓋對應(yīng)為高層樓宇45°25°6°-32°~32°32T16H2V（AAU5324）：-22°~22°SCENARIO_15高層樓宇場景（對應(yīng)垂直3dB波寬為25°）25°25°6°-42°~42°32T16H2V（AAU5324）：-32°~32°SCENARIO_16高層樓宇場景15°25°6°-47°~47°14

45GPattern尋優(yōu)增強場景化覆蓋方案研究3可行性分析和應(yīng)用效果表2中高低層場景尋優(yōu)前后仿真對比調(diào)整前平均調(diào)整后平均變化值平均中高層優(yōu)選模式，有效指導網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋優(yōu)化工作，改善用RSRP（dBm）RSRP（dBm）RSRP（dBm）低層區(qū)域-108.59-104.753.84戶感知。中層區(qū)域-106.03-105.021.013.1仿真與驗證測試高層區(qū)域-107.28-104.982.3總體-108.38-106.372.01以某市某區(qū)域為本次試驗場景，分別以中高層和低層調(diào)整前平均RSRP調(diào)整后平均變化值平均低層（dBm）RSRP（dBm）RSRP（dBm）兩種分為不同場景；定義20m以下為低層，20~40m為總體-113.87-109.244.63中層，40m以上為高層。中高層在原垂直波寬上根據(jù)選中高、低層場景尋優(yōu)前后測試對比如表3所示。取的場景和原則改變默認的立體波束場景覆蓋模式，進行測試并記錄。下文基于Rayce射線追蹤模型光束追蹤的覆表3中高低層場景尋優(yōu)前后測試對比蓋仿真，覆蓋站點默認水平波寬105°，垂直波寬6°。中高層調(diào)整前（dBm）調(diào)整后（dBm）變化值（dBm）5-104.19-102.861.33（1）中高層場景，首先對劃定區(qū)域進行3D仿真，10-108.28-103.245.0420-106.15-100.615.54設(shè)置50層切片，每層3m，改變垂直波寬為25°，得到如總體-106.21-102.243.97圖11所示，左為默認Pattern配置水平波寬105°，垂直波低層調(diào)整前（dBm）調(diào)整后（dBm）變化值（dBm）1-114.3-110.983.32寬6°，右為調(diào)整后Pattern配置水平波寬110°，垂直波寬3-112.43-109.792.64運營與應(yīng)用25°。5-108.89-107.211.68總體-111.87-109.322.55從上述仿真數(shù)據(jù)來看，中高層場景的RSRP都分析提升了2~3dBm左右，覆蓋稍有改善；而在實際測試中，可以看到RSRP提升比較明顯，大部分樓層提升了大約5dBm左右。低層場景的在仿真中的RSRP也提了4dBm圖11中高層場景尋優(yōu)前后仿真對比左右；而在實際測試中RSRP也提升了大約2~3dBm左右。（2）低層場景，首先對劃定區(qū)域進行3D仿真，設(shè)對于高層樓宇，增大垂直波寬對于提升樓宇覆蓋具有置30層切片，每層3m，水平波寬改為25°，垂直波寬不變，良好的效果；而對于低層樓宇，其高度較低但樓宇寬度較得到如圖12所示，左為默認Pattern配置水平波寬105°，大可以降低垂直波寬以及增大水平波寬來達到良好的覆蓋垂直波寬6°，右為調(diào)整后Pattern配置水平波寬25°，垂提升效果。直波寬6°。3.2商業(yè)區(qū)域試點效果本次測試區(qū)域位于核心區(qū)域，市民中心附近路段，周邊遍布大型寫字樓、商業(yè)中心和高檔住宅區(qū)等，基本完成道路覆蓋。且該區(qū)域多處站點存在上站困難問題，所以選取該區(qū)域做為試驗點。（1）試驗前網(wǎng)絡(luò)摸底測試圖12低層場景尋優(yōu)前后仿真對比對該區(qū)域進行摸底拉網(wǎng)測試，發(fā)現(xiàn)多處存在中高、低層具體的仿真數(shù)據(jù)如表2所示。弱覆蓋問題，如圖13中紅色圈。152023.02·廣東通信技術(shù)

5》運營與應(yīng)用優(yōu)化前優(yōu)化后圖13試驗前摸底拉網(wǎng)測試情況（2）工具尋優(yōu)后Pattrn調(diào)整建議根據(jù)摸測試結(jié)果，針對上圖中弱覆蓋區(qū)域站點進行參運營與應(yīng)用數(shù)修改，修改不同的波束場景。相關(guān)小區(qū)波束場景修改情況如表4所示。圖14優(yōu)化前后RSRP對比圖表4小區(qū)波束調(diào)整表初始波調(diào)整后波基站名稱小區(qū)名稱PCI優(yōu)化前束場景束場景XXX大樓XXX大樓_2110012XXX大樓XXX大樓_110903XXX東區(qū)XXX東區(qū)_111803XXX東區(qū)XXX東區(qū)_211902XXX西區(qū)XXX西區(qū)_230802xxxx廣場xxxx廣場_117808XX計生所XX計生所_05706XX會展中心西北XX會展中心西北_23803XX電信樞紐大廈XX電信樞紐大廈_17701優(yōu)化后（3）優(yōu)化效果針對工具尋優(yōu)后調(diào)整建議修改波束場景，修改前后將整個區(qū)域的RSRP進行前后對比，優(yōu)化后的RSRP提升了5.3dBm，而SINR也提長了1.24。調(diào)整優(yōu)化前后RSRP、SINR數(shù)據(jù)對比，如表5、圖14、圖15所示。表5優(yōu)化前后覆蓋強度對比輪次平均SSBRSRP（dBm）平均SSBSINR（dBm）優(yōu)化前-90.887.61圖15優(yōu)化前后SINR對比圖優(yōu)化后-85.588.85（下轉(zhuǎn)第28頁）16

6》運營與應(yīng)用保證信號的穩(wěn)定性和感知速率的提升，5G業(yè)務(wù)量顯著增長，提升運營商的品牌效應(yīng)和經(jīng)濟效益。參考文獻1朱文安，逯向軍，姜斌，武斌.700M基站傳輸承載方案探討[J].廣東通信技術(shù),2021,41(11):39-42.2張葉江.700M頻段在5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的應(yīng)用研究[J/OL].電信科學:1-11[2023-01-09].http://kns--圖4700MHz中繼開通后覆蓋圖cnki--net--https.cnki.gzzyy.yuntsg.cn:2222/kcms/覆蓋面更廣、信號更穩(wěn)定、體驗效果自然也更好，可實現(xiàn)detail/11.2103.TN.20220408.1427.006.html在城中村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村等廣闊區(qū)域的廣泛覆蓋。3張葉江，尹以雁，張婧等，5G網(wǎng)絡(luò)700M頻率干擾優(yōu)化方案針對重要場所、城中村等建設(shè)黑點場景，充分發(fā)揮大研究[A]，5G網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研討會（2022）論文集[C]，廣東:《移運營與應(yīng)用功率皮飛站靈活建站的特點，打破宏站和室分的開通方式，動通信》編輯部,2022:292.使用700MHz站點作為新的回傳方式，快速實現(xiàn)部署開通，（收稿日期：2023-01-28）（上接第16頁）清華大學出版社,2016.2傅海陽，陳技江，曹士坷，賈向東.MIMO系統(tǒng)和無線信道容4結(jié)論量研究[J].電子學報,2011,39(10):2221-2229.本文主要介紹5GPattern尋優(yōu)增強場景化覆蓋的方案3UserEquipment（UE）radiotransmissionand研究及應(yīng)用。根據(jù)不同的覆蓋場景，利用Pattern尋優(yōu)場reception:3GPPTS38.101[S/OL].[2020-01-20].景化波束方案，提升目標區(qū)域覆蓋，降低干擾，改善區(qū)域4陳志強，李凌.基于場景的5GPattern選型優(yōu)化研究[J].郵內(nèi)性能指標，并給客戶帶來更好的體驗。在Pattern方案電設(shè)計技術(shù),2020(05):22-26.可行性的驗證中，選取了兩種場景，分別為中高層、低層。5張濤，王法權(quán).5G移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)研究[J].中國新通對于覆蓋這兩個區(qū)域的站點，調(diào)整Pattern場景模式來實信,2019,21(16):22.現(xiàn)各自場景類型的覆蓋最優(yōu)。本文介紹的Pattern參數(shù)迭6李韓軍，張宜軍，潘海捷，陳童.面向城市復雜環(huán)境的5G代尋優(yōu)方法，來獲得更優(yōu)的SSB覆蓋。無論是通過仿真移動網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)研究[J].通信技術(shù),2019,52(03):653-模型進行仿真還是實地測試都能獲得一定的提升，且仿真656.模型所獲得的結(jié)果與實際測試的整體結(jié)果之間的誤差在可7趙國華.面向城市復雜環(huán)境的5G移動網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)研接受的范圍之內(nèi)。究[J].中國新通信,2020,22(03):82-83.8劉海林，林延.5G無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程及策略分析[J].電信快參考文獻報,2019(11):20-23.1JORGEL,OLENEWA.無線通信原理與應(yīng)用[M]，3版.北京:（收稿日期：2023-01-16）28