中國電信LTE 800M在農(nóng)村覆蓋中的應(yīng)用

陳秀娟

【摘 要】為了實(shí)現(xiàn)農(nóng)村、偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和小城鎮(zhèn)等區(qū)域的4G網(wǎng)絡(luò)高質(zhì)量覆蓋并減少基站重復(fù)建設(shè)，中國電信需在農(nóng)村LTE中引入800 M頻段覆蓋，通過闡述800 M頻率的重耕方案、探討LTE 800M和CDMA之間的干擾分析，最后提出 LTE 800M在農(nóng)村覆蓋應(yīng)用中的組網(wǎng)干擾規(guī)避舉措和退頻原則。

【關(guān)鍵詞】LTE 800M 頻率重耕 農(nóng)村覆蓋 干擾分析

1 引言

中國農(nóng)村地區(qū)面積大，用戶稀疏且分散，農(nóng)村地區(qū)要實(shí)現(xiàn)信息化，固定光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期長，資金需求量大，而利用LTE 4G寬帶無線網(wǎng)絡(luò)提供接入是十分合適的。但在農(nóng)村投入高頻段建設(shè)LTE將會(huì)導(dǎo)致重復(fù)建站，浪費(fèi)資源，而800 M頻段相比高頻段而言損耗率較低，可以覆蓋農(nóng)村區(qū)域，C網(wǎng)800 M的容量有冗余，可被充分利用到LTE的覆蓋中，因此用800 M頻段在農(nóng)村建設(shè)LTE網(wǎng)絡(luò)可以幫助中國電信在保持CDMA語音覆蓋優(yōu)勢基礎(chǔ)上，快速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)覆蓋優(yōu)勢，滿足低成本的農(nóng)村建網(wǎng)需求，快速推進(jìn)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)全覆蓋。

為實(shí)現(xiàn)中國電信LTE網(wǎng)絡(luò)在廣域上的覆蓋，提高在4G時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)競爭力，發(fā)揮中國電信在農(nóng)村區(qū)域4G網(wǎng)絡(luò)部署采用800 M頻段重耕方案的明顯優(yōu)勢，有必要探討LTE 800M系統(tǒng)在農(nóng)村區(qū)域的頻率重耕方案和頻率干擾解決方案。

2 800 M頻率重耕

2.1 800 M頻率資源現(xiàn)狀

800 M頻段已分配用于CDMA的頻段為：上行：825 MHz—835 MHz；下行：870 MHz—880 MHz。

目前頻點(diǎn)使用狀況為：共2個(gè)頻點(diǎn)，DO自下而上使用；1X自上而下使用，農(nóng)村都有空余頻點(diǎn)。

頻率重耕隔離計(jì)算過程如下：

（1）計(jì)算條件為：

1）LTE邊界下行速率要求為2 Mbps，SINR為0 dB。

2）LTE基站發(fā)射功率為20 W×2，帶寬為5 MHz；CDMA基站發(fā)射功率為20 W，帶寬為1.25 MHz。

3）郊區(qū)站址天線高度假設(shè)為35 m。

（2）電波傳播公式Hata Model為：

LP=69.55+26.16lgf-13.82lghb-a（hm）+（44.9-

6.55lghb）lgd （1）

（3）隔離分析：

1）LTE等效1.25 MHz帶寬的功率為：40 dBm；CDMA等效功率為43 dBm。

2）假設(shè)SINR允許降低為-1 dB（對(duì)應(yīng)速率為2 Mbps），CDMA干擾信號(hào)應(yīng)小于LTE原有系統(tǒng)底噪為7 dB，則：

SeNodeB=Nt+Nf+10lg（Bw）+y （2）

通過以上理論計(jì)算，對(duì)應(yīng)隔離距離約為一個(gè)扇區(qū)距離，考慮電波的傳播與公式計(jì)算的偏離度，建議以兩個(gè)扇區(qū)距離（即一個(gè)基站）作為隔離，兩個(gè)扇區(qū)距離（即一個(gè)基站）作為緩沖區(qū)。LTE 800M與CDMA的隔離區(qū)如圖1所示。

2.2 頻率重耕原則

如圖2所示，頻率重耕目前有三文治方案和靠邊方案兩種配置，目前各設(shè)備廠家已進(jìn)行了各種方案的測試驗(yàn)證，且考慮到產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度和目前頻譜的申請情況，目前傾向于夾心方案，農(nóng)村部署無需清頻，對(duì)CDMA網(wǎng)絡(luò)影響較小，短期內(nèi)易于快速實(shí)施。

采用三明治方式進(jìn)行800 M頻率重耕，3G使用37/1019頻點(diǎn)，1x使用283/242號(hào)頻點(diǎn)，中間5 M頻率重耕用于4G。

3G從37號(hào)頻點(diǎn)開始使用，對(duì)于原先為2+2的站點(diǎn)，需將3G第二載頻從78號(hào)頻點(diǎn)調(diào)整為1019號(hào)頻點(diǎn)。三明治方式的800 M頻率重耕如圖3所示。

2.3 800 M重耕規(guī)劃

為降低CDMA網(wǎng)絡(luò)對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)的干擾，規(guī)劃時(shí)在CDMA側(cè)和LTE側(cè)均需設(shè)置緩沖區(qū)。

在CDMA網(wǎng)緩沖區(qū)內(nèi)設(shè)置如下：

（1）盡量少讓用戶駐留在頻點(diǎn)78和201，Channel List 消息中不添加78和201頻點(diǎn)。

（2）調(diào)整負(fù)載均衡機(jī)制讓新建立的呼叫優(yōu)先使用37、242和283、37、242，并且讓283用滿之后，再使用78和201。

（3）正確配置緩沖區(qū)的37、242和283頻點(diǎn)為相鄰小區(qū)。

（4）改善Re-farming引起的C網(wǎng)用戶體驗(yàn)下降。

在LTE網(wǎng)緩沖區(qū)內(nèi)設(shè)置如下：

（1）調(diào)整負(fù)載均衡機(jī)制讓新建立的業(yè)務(wù)優(yōu)先使用LTE 1800M網(wǎng)絡(luò)，用滿之后，再用LTE 800M網(wǎng)絡(luò)。

（2）合理設(shè)置小區(qū)重選門限，讓業(yè)務(wù)優(yōu)選LTE 1800 M

網(wǎng)絡(luò)。

800 M規(guī)劃雙向緩沖區(qū)如圖4所示。

2.4 800 M重耕區(qū)域劃分

800 M頻率重耕時(shí)的關(guān)鍵是劃分重耕區(qū)、非重耕區(qū)、隔離區(qū)三類區(qū)域，各類區(qū)域盡量成片，減少800 M與1800 M網(wǎng)絡(luò)之間的插花布局。

（1）根據(jù)前期測試結(jié)果，重耕區(qū)和非重耕區(qū)之間需要設(shè)置隔離區(qū)（間隔2～3層基站（物理距離約8～10 km），避免重耕區(qū)和非重耕區(qū)相互之間的同頻干擾。

（2）隔離區(qū)不是必須的，只有當(dāng)非重耕區(qū)存在連片的C網(wǎng)5個(gè)載頻及以上站點(diǎn)時(shí)才需要隔離區(qū)（例如，部分鎮(zhèn)中心區(qū)雖然屬于非重耕區(qū)且采用1800 M覆蓋，但C網(wǎng)載頻小于5個(gè)，則此時(shí)鎮(zhèn)區(qū)和外圍農(nóng)村無需隔離區(qū)）。

（3）孤站降頻：對(duì)800 M頻率重耕區(qū)域內(nèi)的3G多載波孤島，采用扇區(qū)裂分等手段進(jìn)行降頻，減少隔離區(qū)設(shè)置（避免為了保留1～2個(gè)3G多載波基站而在周邊設(shè)置十幾個(gè)隔離站的現(xiàn)象）。

重耕區(qū)、非重耕區(qū)、隔離區(qū)示意圖如圖5所示：

圖5 重耕區(qū)、非重耕區(qū)、隔離區(qū)示意圖

重耕區(qū)：即LTE 800M的規(guī)劃區(qū)域（農(nóng)村）；非重耕區(qū)：LTE 1800M區(qū)域（市區(qū)、縣城、鎮(zhèn)區(qū)中心區(qū)、重要風(fēng)景區(qū)）；隔離區(qū)：LTE 1800M區(qū)域，CDMA頻點(diǎn)空閑較多的區(qū)域（城郊接合部、鎮(zhèn)郊結(jié)合部）。

3 頻率干擾分析

3.1 同頻干擾分析

CL同頻干擾主要是指在重耕區(qū)域邊界，LTE 800M和重耕區(qū)外圍的CDMA 800M站點(diǎn)使用了相同的頻率，產(chǎn)生頻率沖突，造成同頻干擾。

（1）下行干擾是由于在重耕區(qū)域邊界，終端同時(shí)接收到原基站和干擾基站的信號(hào)，從而導(dǎo)致被干擾終端的信噪比下降。對(duì)于DO和LTE系統(tǒng)，理論上，下行干擾與同系統(tǒng)的鄰區(qū)干擾相當(dāng)。

（2）上行干擾是由于在重耕區(qū)域邊界，終端在向原基站發(fā)射功率同時(shí)將信號(hào)發(fā)射到被干擾基站，從而導(dǎo)致被干擾基站底噪抬升，對(duì)于上行干擾，關(guān)鍵是要避免越區(qū)覆蓋。

3.2 鄰頻干擾分析

CL鄰頻干擾主要是指重耕區(qū)域內(nèi)的，LTE 800M和CDMA 800M站點(diǎn)之前的干擾，分CL共站場景和CL不共站場景。LTE 800M與CDMA鄰頻干擾測試場景如圖6所示。

（1）CL共站場景

LTE 800M與CDMA 800M之間不會(huì)產(chǎn)生干擾，若新增LTE天線，LTE 800M和CDMA 800M天線滿足隔離度35 dB即可，保持水平0.5 m、垂直0.2 m的工程安裝要求。

（2）CL不共站場景

CL不共站場景下，存在鄰頻干擾，CDMA對(duì)LTE下行干擾最嚴(yán)重。針對(duì)5 M帶寬采用4個(gè)頻點(diǎn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)室干擾測試結(jié)果如表1所示。路損之差大于18 dB有可能產(chǎn)生干擾，對(duì)于3個(gè)頻點(diǎn)實(shí)現(xiàn)3 M帶寬時(shí)鄰頻干擾要求沒這么高。

表1 不共站場景CL鄰頻干擾路損的臨界值

路損之差 夾心方案 靠邊方案

LTE干擾

CDMA CDMA干擾

LTE LTE干擾

CDMA CDMA干擾

LTE

下行/dB 32 18 47 28

上行/dB 28 22 28 27

4 干擾規(guī)避舉措

4.1 合理劃分隔離區(qū)規(guī)避同頻干擾

通過緩沖區(qū)的合理設(shè)置，避免CDMA 800M和LTE 800M的同頻干擾。隔離區(qū)劃分方法主要有兩種：地理劃分和切換分析法。

（1）地理劃分法：按照一定基站圈數(shù)和地理距離進(jìn)行隔離區(qū)劃定，優(yōu)點(diǎn)是只需基站的工程參數(shù)、前期工作量少。缺點(diǎn)是城市基站布放往往不規(guī)則、數(shù)圈數(shù)的方法難實(shí)施、城市傳播條件復(fù)雜、隔離的距離或圈數(shù)很難得到統(tǒng)一的經(jīng)驗(yàn)。

地理劃分法操作：重耕區(qū)和非重耕區(qū)之間地理劃分隔離區(qū)。農(nóng)村地區(qū)間隔2～3層基站，物理距離約8～10 km。

（2）切換分析法：基于切換數(shù)據(jù)進(jìn)行隔離區(qū)劃定，優(yōu)點(diǎn)是在網(wǎng)管提取切換統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)操作、前期工作量較少。缺點(diǎn)是直適用于緩沖區(qū)的初步篩選，后期需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行精細(xì)修正。

切換劃分法操作：把小區(qū)間的切換次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，切換比例高于一定門限的小區(qū)認(rèn)為是干擾小區(qū)，需要作為隔離帶處理。根據(jù)試點(diǎn)同頻干擾測試結(jié)果，初步建議隔離區(qū)按切換比例小于1%設(shè)置。

建議以切換分析法為主，兼顧考慮地理實(shí)際情況來做好隔離區(qū)劃分。

4.2 低配站點(diǎn)移頻來緩解鄰頻干擾

農(nóng)村CL不共站場景下，C網(wǎng)DO單載波和1X單載波配置場景下，為緩解鄰頻干擾，建議將DO載波從基本頻點(diǎn)37移動(dòng)至1019。

優(yōu)點(diǎn)：降低不共站部署下CL系統(tǒng)間鄰頻干擾。

缺點(diǎn)：方案使用場景受限，僅對(duì)低配站點(diǎn)有效果。

4.3 少量C網(wǎng)站點(diǎn)同步遷移規(guī)避鄰頻

干擾

農(nóng)村CL不共站場景產(chǎn)生的主要原因是因?yàn)榍捌诓糠諧網(wǎng)站點(diǎn)站高不足，不利于農(nóng)村廣覆蓋。建議鄰頻干擾嚴(yán)重情況下，個(gè)別C網(wǎng)站點(diǎn)與新建L網(wǎng)站點(diǎn)一起遷移，在滿足覆蓋要求的同時(shí)，達(dá)到共站部署。

優(yōu)點(diǎn)：雙網(wǎng)覆蓋性能最優(yōu)、共站部署，CL系統(tǒng)間干擾不存在。

缺點(diǎn)：涉及C網(wǎng)站點(diǎn)的遷移，需相應(yīng)拆裝工程費(fèi)用。

5 C網(wǎng)退頻原則

為保證農(nóng)村覆蓋中LTE 800和CDMA的良好協(xié)作，需要制定退頻原則：

（1）優(yōu)先調(diào)整DO頻點(diǎn)，盡量保持1X頻點(diǎn)不做調(diào)整，降低對(duì)語音影響。

（2）制定話務(wù)數(shù)據(jù)原則：現(xiàn)網(wǎng)（重耕區(qū)、隔離區(qū)）任何一個(gè)小區(qū)符合以下任一條件時(shí)（一周內(nèi)出現(xiàn)2天以上的天忙時(shí)），建議該小區(qū)域暫不實(shí)施減頻上LTE 800M：

1）DO小區(qū)呼叫話務(wù)量≥10Erl×DO載頻數(shù)量（減頻后）；

2）等效用戶數(shù)≥4×DO載頻數(shù)量（減頻后）；

3）覆蓋區(qū)域內(nèi)存在Qchat（天翼對(duì)講）用戶群。

6 LTE 800M在農(nóng)村應(yīng)用的建議

盡量采用現(xiàn)網(wǎng)CDMA基站站址，節(jié)省投資，在部分確有需求但沒有CDMA基站的區(qū)域少量補(bǔ)充LTE 800M基站。

（1）成片原則：根據(jù)CDMA頻點(diǎn)的實(shí)際使用情況成片劃分重耕區(qū)、非重耕區(qū)和隔離區(qū)，提高效率，穩(wěn)定拓?fù)洹?/p>

（2）同站址原則：采用LTE 800M與CDMA同站址1：1方式建設(shè)，具有建設(shè)速度快、成本低的優(yōu)勢，同時(shí)也可減少呼吸效應(yīng)類干擾情況。

（3）同站同質(zhì)原則：為了確保未來VoLTE業(yè)務(wù)質(zhì)量不弱于CDMA語音，原則上要求升級(jí)后的4G信號(hào)上下行無線鏈路質(zhì)量到達(dá)當(dāng)前CDMA水平，采用各種覆蓋增強(qiáng)手段，實(shí)現(xiàn)覆蓋能力與C網(wǎng)相當(dāng)。

（4）線面結(jié)合原則：在高鐵、高速等線覆蓋區(qū)域，要求沿線4G覆蓋與面覆蓋要求結(jié)合考慮，保證業(yè)務(wù)質(zhì)量連續(xù)性，減少連續(xù)異頻檢測和切換的頻度。

7 結(jié)論

綜上所述，為了低成本快速推進(jìn)村鎮(zhèn)全覆蓋，采用LTE 800M覆蓋手段是十分合適的，要實(shí)現(xiàn)LTE 800M在農(nóng)村中的良好覆蓋，必須需重點(diǎn)考慮800 M重耕部署所遇到的問題，特別是LTE和CDMA的同頻和鄰頻干擾。通過合理劃分隔離區(qū)規(guī)避同頻干擾、低配站點(diǎn)移頻來緩解鄰頻干擾、少量C網(wǎng)站點(diǎn)同步遷移規(guī)避鄰頻干擾等手段實(shí)現(xiàn)來降低網(wǎng)絡(luò)干擾，提高覆蓋能力。

LTE 800M作為中國電信在農(nóng)村地區(qū)（含鄉(xiāng)鎮(zhèn)）的基礎(chǔ)頻段，實(shí)現(xiàn)了在農(nóng)村地區(qū)的覆蓋連續(xù)性和覆蓋率指標(biāo)；1800 M作為在農(nóng)村地區(qū)的容量頻段，在業(yè)務(wù)密度高的農(nóng)村區(qū)域進(jìn)行4G擴(kuò)容，不追求覆蓋指標(biāo)。中國電信LTE 800M將采用先下鄉(xiāng)后進(jìn)城的策略，逐步把CDMA頻率退讓給LTE，提高頻譜利用率，提升用戶體驗(yàn)。

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