應用16T16R技術增強4G網絡農村覆蓋范圍

劉威 彭躍龍

摘 要：隨著經濟和社會的發展，農民享受高速通信服務的需求越來越迫切，低價智能機的快速商用進一步激發了農村4G用戶的快速增長，農村市場已成為又一個運營商競爭激烈的關鍵場景。農村場景地域廣闊、人口密度低，地形環境復雜多樣，實現廣覆蓋是農村覆蓋需考慮的主要問題。快速低成本建設4G網絡有利于運營商迅速搶占農村市場。文章以惠州三徑村為例，應用16T16R創新技術解決方案，每小區采用16通道天線，即使用兩面8通道天線聯合2個RRU，可同時提升上下行覆蓋距離。與8T8R相比，上行覆蓋距離可提升約25%。對于上行覆蓋受限的場景，如覆蓋半徑2.5公里以上農村場景可考慮采用16T16R技術提升網絡覆蓋。

關鍵詞：農村覆蓋；16T16R；增強覆蓋方案；站間距大

1 場景特點

本次TD-LTE農村建設在泰美鎮展開，一方面是由于該區域的場景豐富，包括鄉鎮郊區、村落、東江沿岸、重要道路，符合典型的農村特征。另一方面是由于此處數據業務負載較高，2G站點日均流量>600M的占比超過65%，盡早建設4G吸收話務緩解2G壓力。

2 建設存在的問題

目前惠州的農村場景現網覆蓋主要通過GSM網絡實現，TD-SCDMA網絡僅以GSM部分站址為基礎實現熱點覆蓋。由于GSM網絡采用的頻段較低，覆蓋范圍較大，農村場景的現網站間距較大。而TD-LTE網絡采用的頻段較高，1.9G頻段的傳播能力弱于GSM的900M，與現網站址共址建設，靠常規TD-LTE 8T8R技術在站間距較大時無法做到與GSM同覆蓋能力，導致網絡覆蓋效果不理想。

3 建設方案關鍵技術

三徑村整個村落GSM網絡與TD-SCDMA網絡均由一個現網基站共址覆蓋，為一村一站的覆蓋模式，是典型的農村場景覆蓋模式。為了解決上文提及的TD-LTE農村建設關鍵問題，建設方案考慮在與現網站址共址建設同時引入16T16R覆蓋增強關鍵技術。

16T16R覆蓋增強關鍵技術是一種TD-SCDMA/TD-LTE雙模創新解決技術，其核心是在原基站設備上增加一個TD-LTE RRU，并與原有TD-SCDMA RRU進行級聯，可以實現上行和下行各16通道的發射和接收，從而提升覆蓋能力，整體原理圖如圖1所示。對于下行，兩個8 通道RRU其中一個RRU下行主發射TDL，另一個RRU將發射TDS后的剩余功率可以給TDL使用（單制式可以最大化使用每個RRU的功率），以滿足農村廣覆蓋場景下行功率的需求。下行在發射功率配置為160W時，相對8T8R提升6dB，理論覆蓋半徑能力提升43%。對于上行，采用16通道接收，并采用最大比合并算法提高上行信號解調能力，從而提升上行覆蓋能力。上行增益相對8T8R理論提升4dB，對應覆蓋半徑能力提升25%。考慮上下行平衡，一般認為16T16R覆蓋半徑相對8T8R增加25%。

4 案例實施分析

設計背景：本基站已有GSM和TD-SCDMA系統，覆蓋區域為農村區域，是典型的一村一站建設模式。站點資源以GSM共站為主，一些站間距過大又不足以加站，由于GSM的頻段優勢，雖然GSM的覆蓋沒有問題，但是對于TD-LTE可能存在弱覆蓋的風險。

設計方案：經勘察，現有機房資源與天饋資源足夠，無需擴容。

在機房側：利舊使用電源設備、傳輸設備和TD-SCDMA設備，只需在TD-SCDMA主設備機框內新增兩塊TD-LTE載波板與一塊TD-SCDMA載波板。

在天饋側：將原有3個TD-SCDMA單模RRU更換為雙模RRU，另新增3個雙模RRU；將原有3副TD-SCDMA天線更換為雙模智能天線，另新增3副雙模智能天線。

設計特點和效果：本方案設計利用16T16R技術每小區雙RRU雙天線聯合發送的優勢，通過同小區雙RRU提升發射功率來提升下行覆蓋，進而擴大TD-LTE系統覆蓋范圍，消除TD-LTE系統可能存在弱覆蓋的風險。

5 性能驗證

通過對農村和道路兩種場景的雙模8T8R和雙模16T16R進行拉網測試，來評估16T16R相比8T8R RSRP和SINR的變化。

測試方法是測試車以制定車速勻速在三徑村F-HLH基站小區覆蓋范圍內進行拉網遍歷測試，記錄PDSCH的BLER、SINR、RSRP、實時吞吐量、UE當前位置點、電子地圖上的GPS坐標等參數，并將實測結果進行平均，得到的結果如下：

6 案例總結及存在問題分析

本案例優點分析如下：

（1）技術：通過增加一個RRU、一副天線來實現覆蓋提升，技術實施難度小。

（2）性能：可以提升覆蓋效果和速率，性能較好。

（3）建設難度：利舊現有站點，實現對現網站址資源的充分挖潛，降低建設難度和投資，減少工程施工周期，實現快速部署。

（4）成本：16T16R成本是傳統8T8R的兩倍，成本稍貴。但提升覆蓋效果明顯，速率也有提升，廣泛部署時能減少新建站點配套，整體網絡建設成本會降低。

本案例缺點主要在于建設難度，即新增天線和RRU需增加工程施工量，且需占用天饋空間資源。

作者簡介：劉威（1983，2-），男，湖北武漢人，工程師，研究方向為無線通信、4G無線網絡等。