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摘 要：以单个基站、小规模基站为案例，分析了基站工程参数对无线仿真准确度的影响，最后提出了有效收集基站准确工程参数的重要性和工程参数核查的方法及建议。
关键词：基站工程参数；无线仿真；射线跟踪模型
中图分类号：N945.13 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0328-02
1 引 言
随着无线仿真技术和无线信号射线跟踪算法的日趋成熟，全球移动电信运营商、网络承建商以及设备提供商都愈来愈重视无线仿真技术在网络规划、网络优化等各个网络建设和维护环节的深入应用。尤其在国内的移动网络结构复杂、规模庞大，三大电信运营商以及中国铁塔对无线仿真的关注度空前高涨，也都纷纷快速开始了无线仿真工具的规模应用。
无线网络仿真的基本功能是基于网络建模、地图建模，利用电磁传播模型对信号覆盖强度和质量进行预测。同时还具有针对用户与业务的蒙特卡罗仿真，以及后续研发出来的基于电磁传播预测的自动站址规划、自动小区优化等功能。仿真的准确度是仿真的根基，即仿真的预测结果是否与网络的客观状况相符合。除三维数字地图、电磁传播模型、仿真算法因素外，描述无线网络的基站工程参数是仿真的基础“原料”，直接影响仿真的准确度。而目前各运营商对基站工程参数普遍地缺乏有效管理：随着基站入网的工程优化、到日常专项优化，工程参数变化频繁，往往无法及时准确地进行记录；再加上测量工具的误差和粗糙的调节手段，这些因素最终都造成了无法掌握客观真实的基站工参参数。
本文分析了基站工程参数对无线仿真准确度的影响，并提出了有效收集基站准确工程参数、并对工程参数进行核查的方法和建议。
2 不同工程参数的仿真分析
本文所讨论的基站工程参数包括扇区天线的经纬度位置、挂高、方向角、下倾角，以下通过仿真结果来分析单个基站和小规模基站在不同工程参数下的覆盖预测差异：
2.1 单个基站
对单个基站进行初始工程参数、挂高升高、下倾角增加、方向角扭转四种不同工程参数下的覆盖预测。这样做的目的是使读者可以直观的观察工程参数发生变化时，覆盖电平这一基础指标随之变化的情况，不做定量分析。
各预测图采用相同比例尺，渲染颜色的区域达良好覆盖（LTE的RSRP≥-90dBm）。
（1）挂高升高5m：良好覆盖区域大幅提高约40%（图1-②）；
（2）下倾角增加5°：良好覆盖区域大幅缩减，主要覆盖的道路目标无法良好覆盖（图1-③）；
（3）方向角扭转30°：超出天线主瓣宽度，扇区覆盖方向明显改变（图1-④）。
2.2 小规模基站
2.2.1 衡量方法
小规模基站的工程参数对仿真准确度的影响衡量方法是，首先对目标区域进行传播模型校正和拉网路测，再使用高精度地图和射线跟踪算法进行仿真，最后得出在路测点上预测值与实测值的吻合度（用平均误差和标准方差两个数学指标表征）。上述的操作共重复做七组，每组所采用不同的工程参数，分别是基站准确工参、六组故意扭曲的不实工参。
通过这样的方法，给出小规模基站工程参数对仿真准确度的影响示意。请读者注意的是，本节仍然是旨在分析和展现基站工参对仿真结果的影响，与2.1节不同的是针对小规模基站而不是单一基站，另外进行了数学定量分析。此外，本节并不涉及通过仿真结果反过来去研究和评估工参的谬误程度，相关的应对手段将在第3节探讨。
2.2.2 工程参数误差模拟
基站准确的工程参数为基准工程参数，在基准工程参数的基础上，随机抽取部分扇区，对常见的问题工程参数进行模拟：
（1）工程参数1：10%扇区的天线挂高±5m；
（2）工程参数2：10%扇区的天线下倾角±5°；
（3）工程参数3：10%扇区的方向角±30°；
（4）工程参数4：10%扇区的以上三种误差叠加；
（5）工程参数5：30%扇区的以上三种误差叠加；
（6）工程参数6：50%扇区的以上三种误差叠加。
2.2.3 仿真结果及分析
（1）覆盖指标RSRP
对基准工程参数的覆盖指标RSRP进行仿真，实测值与预测值曲线高度拟合、平均误差接近0、标准方差5.78。说明在经校正的射线跟踪模型、高精度地图、准确的工程参数条件下，仿真的准确度非常良好。
那么，在故意加入了不同误差程度的工程参数时，覆盖指标变化情况如何？见表1。
分析一：工参1～3均为模拟单一工程参数谬误的情形，对测点上实测与预测值的吻合度影响不大，一部分原因是与随机抽取的10%部分扇区并不是实测点的主服务小区这一因素有关。
分析二：工参4～6为模拟三种工程參数同时出现谬误的情形，谬误的规模分别是10%、30%、50%的扇区。工参4平均误差虽然接近0dB，但标准方差超过了6dB（6dB一般作为5m精度地图+射线跟踪模型条件下仿真准确度的阈值标准）。而工参5和6的平均误差高企（平均误差接近0是考量准确度的必要条件），标准方差也较差。
结论，当大比例扇区的多种工参同时存在误差，甚至全网的工参普遍不准确的情况下，仿真结果的准确度将恶化的非常严重。
（2）干扰指标RSSINR
在故意加入了不同误差程度的工程参数时，干扰指标变化见表2。
从仿真结果可以看出，当大比例扇区的多种工参同时存在误差时，网络结构被打乱，造成RSSINR的预测结果变差失真（尤其是大于0dB、10dB的高质量占比变低）。
这就造成，一方面，干扰指标的仿真结果失去参考价值；另一方面，还会使利用仿真进行ACP（自动调优）形成网络优化方案变得不可行，因为对结构复杂、规模庞大网络进行ACP时往往会使用干扰指标作为调优的目标和门限。 3 应对手段
3.1 利用仿真筛查
在2.2节中，采用路测实测值与仿真预测值对比的方法用以分析误差工程参数与准确工程参数的差异。在实际工程中，可以采用实测值与预测值的对比实现问题工程参数的筛查。需要注意的是，这种方法须具备的条件同样是高精度地图、射线跟踪模型并进行了模型校正。
具体来说，是首先通过PCI或者CELLID将路测点对应到主服务小区，然后在路测的测点上进行仿真预测，最终利用误差、标准差的数学计算，统计出每个扇区所属测点的预测值与实测值差异，结果示例见图2。
对单扇区进行评估，预测值与实测值平均误差（Meanerror）较高的，认为是工程参数误差疑似较大，例如红框标出的扇区。
这种方法的所带来的好处是可以在仿真系统中开展筛查，然后再有针对性的上站核查，可以大大节约人力和成本。
3.2 管理手段
基站工程参数是网络的基础信息，加强基础性管理工作无疑是最根本的手段。建议各大运营商通过网络资源信息管理平台的开发和应用，实现实时、有效的工程参数管理，平台应当对基站规划、选址、建设、入网、优化等全生命周期进行完整的、电子化的工程参数采集和记录，并实现数据可追溯。
4 结束语
本文通过对单个基站和小规模基站在不同工程参数下的模拟仿真，以举例的方式分析了基站工参对无线仿真准确度的影响。从结果可以看出，对单个基站来说，任一种工程参数的变化，对其覆盖的仿真结果影响都是非常显著的；而对于小规模连续基站来说，工程参数变化对干扰指标的仿真结果影响较为显著，当多种工程参数同时出现谬误时，对覆盖指标的仿真结果影响开始显现。
基站工程参数是无线网络的基础信息资源，其准确性不但关系到日常工作的效率，还是实现网络精准优化与规划的必要条件。对于无线仿真来说，如果没有准确的工程参数，会导致仿真结果的参考价值降低。应结合常规管理手段和仿真手段积极开展无线网络基础信息查缺补漏。亡羊补牢，未为迟也。
参考文献
[1]王軍威，雒江涛，黄 晶，应良佳，邓志飞.移动通信基站参数管理系统的研究与实现[J].电信科学，2014（5）.
[2]周 君.基站天线工参监测方案研究[J].电子测试，2018（1）.
收稿日期：2018-8-14
作者简介：杨嘉忱（1985-），男，黑龙江宁安人，工程师，本科，主要研究方向为移动通信研究与系统仿真。
关键词：基站工程参数；无线仿真；射线跟踪模型
中图分类号：N945.13 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0328-02
1 引 言
随着无线仿真技术和无线信号射线跟踪算法的日趋成熟，全球移动电信运营商、网络承建商以及设备提供商都愈来愈重视无线仿真技术在网络规划、网络优化等各个网络建设和维护环节的深入应用。尤其在国内的移动网络结构复杂、规模庞大，三大电信运营商以及中国铁塔对无线仿真的关注度空前高涨，也都纷纷快速开始了无线仿真工具的规模应用。
无线网络仿真的基本功能是基于网络建模、地图建模，利用电磁传播模型对信号覆盖强度和质量进行预测。同时还具有针对用户与业务的蒙特卡罗仿真，以及后续研发出来的基于电磁传播预测的自动站址规划、自动小区优化等功能。仿真的准确度是仿真的根基，即仿真的预测结果是否与网络的客观状况相符合。除三维数字地图、电磁传播模型、仿真算法因素外，描述无线网络的基站工程参数是仿真的基础“原料”，直接影响仿真的准确度。而目前各运营商对基站工程参数普遍地缺乏有效管理：随着基站入网的工程优化、到日常专项优化，工程参数变化频繁，往往无法及时准确地进行记录；再加上测量工具的误差和粗糙的调节手段，这些因素最终都造成了无法掌握客观真实的基站工参参数。
本文分析了基站工程参数对无线仿真准确度的影响，并提出了有效收集基站准确工程参数、并对工程参数进行核查的方法和建议。
2 不同工程参数的仿真分析
本文所讨论的基站工程参数包括扇区天线的经纬度位置、挂高、方向角、下倾角，以下通过仿真结果来分析单个基站和小规模基站在不同工程参数下的覆盖预测差异：
2.1 单个基站
对单个基站进行初始工程参数、挂高升高、下倾角增加、方向角扭转四种不同工程参数下的覆盖预测。这样做的目的是使读者可以直观的观察工程参数发生变化时，覆盖电平这一基础指标随之变化的情况，不做定量分析。
各预测图采用相同比例尺，渲染颜色的区域达良好覆盖（LTE的RSRP≥-90dBm）。
（1）挂高升高5m：良好覆盖区域大幅提高约40%（图1-②）；
（2）下倾角增加5°：良好覆盖区域大幅缩减，主要覆盖的道路目标无法良好覆盖（图1-③）；
（3）方向角扭转30°：超出天线主瓣宽度，扇区覆盖方向明显改变（图1-④）。
2.2 小规模基站
2.2.1 衡量方法
小规模基站的工程参数对仿真准确度的影响衡量方法是，首先对目标区域进行传播模型校正和拉网路测，再使用高精度地图和射线跟踪算法进行仿真，最后得出在路测点上预测值与实测值的吻合度（用平均误差和标准方差两个数学指标表征）。上述的操作共重复做七组，每组所采用不同的工程参数，分别是基站准确工参、六组故意扭曲的不实工参。
通过这样的方法，给出小规模基站工程参数对仿真准确度的影响示意。请读者注意的是，本节仍然是旨在分析和展现基站工参对仿真结果的影响，与2.1节不同的是针对小规模基站而不是单一基站，另外进行了数学定量分析。此外，本节并不涉及通过仿真结果反过来去研究和评估工参的谬误程度，相关的应对手段将在第3节探讨。
2.2.2 工程参数误差模拟
基站准确的工程参数为基准工程参数，在基准工程参数的基础上，随机抽取部分扇区，对常见的问题工程参数进行模拟：
（1）工程参数1：10%扇区的天线挂高±5m；
（2）工程参数2：10%扇区的天线下倾角±5°；
（3）工程参数3：10%扇区的方向角±30°；
（4）工程参数4：10%扇区的以上三种误差叠加；
（5）工程参数5：30%扇区的以上三种误差叠加；
（6）工程参数6：50%扇区的以上三种误差叠加。
2.2.3 仿真结果及分析
（1）覆盖指标RSRP
对基准工程参数的覆盖指标RSRP进行仿真，实测值与预测值曲线高度拟合、平均误差接近0、标准方差5.78。说明在经校正的射线跟踪模型、高精度地图、准确的工程参数条件下，仿真的准确度非常良好。
那么，在故意加入了不同误差程度的工程参数时，覆盖指标变化情况如何？见表1。
分析一：工参1～3均为模拟单一工程参数谬误的情形，对测点上实测与预测值的吻合度影响不大，一部分原因是与随机抽取的10%部分扇区并不是实测点的主服务小区这一因素有关。
分析二：工参4～6为模拟三种工程參数同时出现谬误的情形，谬误的规模分别是10%、30%、50%的扇区。工参4平均误差虽然接近0dB，但标准方差超过了6dB（6dB一般作为5m精度地图+射线跟踪模型条件下仿真准确度的阈值标准）。而工参5和6的平均误差高企（平均误差接近0是考量准确度的必要条件），标准方差也较差。
结论，当大比例扇区的多种工参同时存在误差，甚至全网的工参普遍不准确的情况下，仿真结果的准确度将恶化的非常严重。
（2）干扰指标RSSINR
在故意加入了不同误差程度的工程参数时，干扰指标变化见表2。
从仿真结果可以看出，当大比例扇区的多种工参同时存在误差时，网络结构被打乱，造成RSSINR的预测结果变差失真（尤其是大于0dB、10dB的高质量占比变低）。
这就造成，一方面，干扰指标的仿真结果失去参考价值；另一方面，还会使利用仿真进行ACP（自动调优）形成网络优化方案变得不可行，因为对结构复杂、规模庞大网络进行ACP时往往会使用干扰指标作为调优的目标和门限。 3 应对手段
3.1 利用仿真筛查
在2.2节中，采用路测实测值与仿真预测值对比的方法用以分析误差工程参数与准确工程参数的差异。在实际工程中，可以采用实测值与预测值的对比实现问题工程参数的筛查。需要注意的是，这种方法须具备的条件同样是高精度地图、射线跟踪模型并进行了模型校正。
具体来说，是首先通过PCI或者CELLID将路测点对应到主服务小区，然后在路测的测点上进行仿真预测，最终利用误差、标准差的数学计算，统计出每个扇区所属测点的预测值与实测值差异，结果示例见图2。
对单扇区进行评估，预测值与实测值平均误差（Meanerror）较高的，认为是工程参数误差疑似较大，例如红框标出的扇区。
这种方法的所带来的好处是可以在仿真系统中开展筛查，然后再有针对性的上站核查，可以大大节约人力和成本。
3.2 管理手段
基站工程参数是网络的基础信息，加强基础性管理工作无疑是最根本的手段。建议各大运营商通过网络资源信息管理平台的开发和应用，实现实时、有效的工程参数管理，平台应当对基站规划、选址、建设、入网、优化等全生命周期进行完整的、电子化的工程参数采集和记录，并实现数据可追溯。
4 结束语
本文通过对单个基站和小规模基站在不同工程参数下的模拟仿真，以举例的方式分析了基站工参对无线仿真准确度的影响。从结果可以看出，对单个基站来说，任一种工程参数的变化，对其覆盖的仿真结果影响都是非常显著的；而对于小规模连续基站来说，工程参数变化对干扰指标的仿真结果影响较为显著，当多种工程参数同时出现谬误时，对覆盖指标的仿真结果影响开始显现。
基站工程参数是无线网络的基础信息资源，其准确性不但关系到日常工作的效率，还是实现网络精准优化与规划的必要条件。对于无线仿真来说，如果没有准确的工程参数，会导致仿真结果的参考价值降低。应结合常规管理手段和仿真手段积极开展无线网络基础信息查缺补漏。亡羊补牢，未为迟也。
参考文献
[1]王軍威，雒江涛，黄 晶，应良佳，邓志飞.移动通信基站参数管理系统的研究与实现[J].电信科学，2014（5）.
[2]周 君.基站天线工参监测方案研究[J].电子测试，2018（1）.
收稿日期：2018-8-14
作者简介：杨嘉忱（1985-），男，黑龙江宁安人，工程师，本科，主要研究方向为移动通信研究与系统仿真。