農村TD—LTE覆蓋增強方案研究

仉亞州

摘 要：我國農村地形復雜多樣，對TD-LTE網絡覆蓋提出了更高的要求，對其展開研究具有十分重要的意義。對農村TD-LTE覆蓋的基本方案進行了介紹，并分析了農村TD-LTE覆蓋軟件和硬件的增強方案，以期能為農村TD-LTE網絡建設提供參考。

關鍵詞：TD-LTE；網絡覆蓋；導頻功率；Relay基站

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.115

隨著移動互聯網技術的迅速發展和智能手機的迅速普及，農村地區智能手機用戶快速增長，成為數據使用的熱點區域。這對農村寬帶提出了新的要求，加強農村TD-LTE網絡覆蓋已成為當前各運營商亟需解決的重要問題。但是，農村地形具有一定的特殊性以及具有地廣人稀等特點，對TD-LTE覆蓋提出了挑戰。

1 4G時代的農村網絡覆蓋

近年來，新農村建設走上了一條高速發展之路，與之相伴的是移動4G網絡的迅速覆蓋。移動4G快速改變著村民的生活方式，催化傳統行業的轉型升級，也讓農業生產進入信息化武裝的智慧時代。4G時代的農村覆蓋主要有FDD升級覆蓋和TD-LTE覆蓋2種方式。

1.1 采用FDD升級方式覆蓋

與現有GSM基站共址、共設備、共天饋、同覆蓋；現網GSM基站（一般為多載波設備）直接升級，天饋一般不需要改造；可使用GSM900 M、1 800 M頻率。

1.2 采用TD-LTE方式覆蓋

需要額外新建基站、新增天饋，多采用F頻段，覆蓋范圍比現網GSM基站更小。

本文主要針對TD-LTE農村覆蓋方案進行解析。

2 TD-LTE農村覆蓋基本方案

TD-LTE農村覆蓋基本方案，即傳統新建TDD基站模式，采用F頻段8T/8R，與GSM站共站建設，采用1∶1共址。

在平原場景下，現網GSM基站站距在4 km左右，在站高40 m的情況下，對覆蓋效果進行了測試，測試組網信息見表1.

測試結果顯示，RSRP>-100 dBm只有78%左右，達不到現有城市規劃指標（城市要求F頻段95%以上）。在上述組網條件下，規劃指標定為90%RSRP>-107 dBm，90%SINR>-3 dB可完全滿足。

3 TD-LTE農村覆蓋軟件提升方案

軟件提升方案，即提升導頻功率及整體發射功率，增大基站的下行覆蓋半徑。

導頻功率增強的基本原理：CRS是小區公共參考信道，用于下行信道估計、下行資源調度、切換測量等，是下行信道解調的基礎。CRS Power Boosting可借用業務信道及空RE功率，會增加下行鏈路信道解調性能，提升LTE覆蓋范圍。應用導頻功率提升軟特性后（Pa/Pb配置由（-3，1）設為（-6，3）），導頻功率提升3 dB，最大允許路損增加3 dB（單小區），下行覆蓋半徑可提高約20%.

4 TD-LTE農村覆蓋硬件解決方案

4.1 16T/16R

16T/16R方案是一種TDS/TDL雙模解決方案，一個小區使用2個RRU進行聯合收發，增強小區覆蓋能力，上行覆蓋半徑最大可提升30%.根據不同應用場景，2個RRU可以集中放置，也可以分開放置。

下行采用2個8通道RRU：

8T：一個RRU只發TDL，一個RRU只發TDS；

16T：一個RRU只發TDL，一個RRU發TDS/TDL，TDS的剩余功率可以給TDL。

16T/16R（160 W）方案與8T/16R（80 W）方案相比，上行基本相當，下行功率提升的增益使平均吞吐量繼續提升8%.

理論上16T/16R可開到16×20 W=320 W的功率，但是由于天線、終端靈敏度限制，功率也不是開得越大越好，要根據實際情況來開啟。

可滿足規劃指標的覆蓋半徑（-107 dBm距離）：基本方案8T/8R 40 W約3 km，8T/16R 80 W約3.7 km，16T/16R 160 W約4.2 km。16T/16R方案引入下行功率增益，上行合并增益4 dB，有效解決上、下行不平衡的問題，增大小區覆蓋半徑，但是每個小區需新增一套天饋及RRU，投資及建設難度增加。考慮上、下行平衡問題，建議實際工程中根據需求選取16T/16R方案。

4.2 Relay

4.2.1 Relay基站定義

Relay基站包括回傳單元和接入單元2部分。其中，回傳單元用于給接入基站提供無線回傳，角色類似于傳統微波（實現方式類似于終端）；接入單元提供普通用戶接入，本質上就是普通基站。Relay基站在有線傳輸具備后，可通過軟件配置成普通基站，以提供更高容量。

4.2.2 Relay基站分類

Relay基站分為2類：①一體化Relay基站。回傳單元和接入單元集成設計。②分體式Relay基站。回傳單元和接入單元為2個獨立的實體，接入單元可以是BBU或一體化微站等類型產品，即回傳單元可給BBU提供無線回傳。

Relay基站主要用于滿足有線傳輸不具備條件區域的覆蓋需求，可以簡單理解為CPE，主要為基站提供傳輸通道。其劣勢為數據傳輸依然需要通過施主站來進行，容量實際受限于施主站。

應用場景包括城市補盲、農村覆蓋延伸、高速高鐵覆蓋、海島覆蓋等。

4.3 高增益天線

高增益天線有加寬加長方案和上下排列方案2種。

4.3.1 加寬加長方案

增加天線陣列間距，將F頻段單元波束減小至75°左右，同時增加每列的振子數，減小垂直面波束寬度，相對于傳統智能天線F頻段增益約提升2.5 dB（可用無損權值廣播方案）。該方案的優勢為對已有智能天線算法支持度好。

4.3.2 上下排列方案

方案描述：在現有五頻天線產品的基礎上，利用其中4個1 710～2 170頻段（上下排列，均為雙極化）組成8通道天線，同時增加校準網絡。該方案天線F頻段增益可達到17 dBi。其優勢為天線較易實現高增益。

目前，加寬加長方案天線尺寸相對較小，產業支持度較好。

實際測試結果顯示，高增益智能天線3 dB的增益可使覆蓋距離提升22%～27%，組網性能均優于普通天線。2種高增益智能天線方案：加寬加長方案產業支持度較好，覆蓋性能略低于上下排列方案（5%以內），但組網性能優于上下排列方案（11%～28%）。

工程建設上，上下排列方案由于天線較長（2.7 m左右），質量較重，相對于加寬加長方案（2 m左右）安裝難度較大，建議采用加寬加長方案。

4.4 高增益CPE

高增益CPE支持頻段：Band38/39/40/41，發射功率23 dBm，天線增益12 dBi。

高增益CPE是終端側的覆蓋增強方案，包含室外單元（ODU）和室內單元（IDU）。ODU可采用室外抱桿、掛墻或者放置在樓頂，設備集成防雷；IDU放在室內，提供網口和Wi-Fi。理論上，高增益CPE可將覆蓋半徑延伸至13.13 km，提升5倍以上。

5 結束語

綜上所述，當前農村區域成為了數據使用的重點區域，如何加強農村TD-LTE網絡建設是運營商面臨的首要問題。在TD-LTE網絡建設中，要結合農村的實際情況，綜合考慮農村地形、技術以及成本等問題，選擇合理的覆蓋增強方案，從而有效解決農村TD-LTE網絡覆蓋問題，達到增強覆蓋的目的。

參考文獻

[1]虎威.中國移動TD-LTE農村覆蓋方案研究[J].移動通信，2014（19）.

[2]林躍偉.TD-LTE農村覆蓋解決方案的研究[J].科技與創新，2016（24）.

〔編輯：劉曉芳〕