TD-LTE在農村通信覆蓋中的組網策略研究

黑龍江同信通信股份有限公司 王鵬宇

TD-LTE在農村通信覆蓋中的組網策略研究

黑龍江同信通信股份有限公司 王鵬宇

在科學技術不斷發展的今天，無線網絡已經成為人們日常生活的必要條件。目前TD-LTE網絡已經全面覆蓋了我國大部分城市地區，而絕大多數農村地區的TD-LTE覆蓋面積仍然很小，從而具有極大的需求量，因此農村成為了TD-LTE網絡通信的主要市場。TD-LTE是一種網絡4G通信技術，由中國移動首先開展和推廣，TD-LTE技術能為農村4G手機用戶帶來極大的方便，提高數據傳輸速度，提供高質量的語音服務。鑒于農村地區復雜的地形特點，對網絡頻段和天線的選擇尤為重要，以適應復雜多變的應用場景。

TD-LTE技術；農村地區；通信覆蓋；策略研究

引言

TD-LTE技術作為目前最先進的4G通信技術，已經廣泛分布于我國發達城市地區，而TD-LTE在農村地區的覆蓋率極低。眾所周知，我國是世界上最大的農業國，農村人口基數相當龐大，再加上近幾年國家的改革與發展，使得我國農村經濟得到快速增長，農村成為農業生產、電子商務及工業制造的集中地，因此，為了滿足和提高我國農村用戶對現代化通訊的需求，TD-LTE工程技術在農村的建設勢在必行。

1.TD-LTE農村建設需求

在我國，很長一段時間以來，農村地區一直處于相對落后的狀態，特別是網絡通訊服務。地廣人稀，環境多變復雜及經濟落后導致農村TD-LTE建設成本增加，且后期運營和維護也更難進行，因此農村TD-LTE技術一直未得到發展。

隨著我國社會主義新農村的建設，農村經濟不斷發展和提高，智能手機，4G網絡等也在農村地區不斷普及，同時不斷改變著今天農村。其中農村通信市場的份額也在快速增加，甚至占據了城市通信市場份額的50%及以上，得益于農村經濟的快速發展，在農村交通越來越發達和便捷的今天，很多大型企業紛紛轉向農村，以及日益盛行的淘寶行業 也使得農村成為電子商務的集中地，因此，在農業，工業，電商產業集中發展的農村地區，TD-LTE網絡通信變得越來越不可或缺。

2.TD-LTE在農村通信覆蓋中的組網策略

TD-LTE在農村通信覆蓋中的組網主要包括頻段選擇和天線選擇兩大部分，下文將提供組網策略的具體研究內容。

2.1 頻段選擇策略

TD-LTE通信頻段主要包括F頻段和D頻段兩種類型，針對農村TD-LTE通信技術建設的特點及需求可知，要建立農村通信基站必須要克服距離遠，面積小等困難，同時還需要保證信號的強度不能太低，若采用F頻段信號，其頻率應該被控制在1880MHZ-1900MHZ之間，若為D頻段信號，其頻率控制為2575MHZ-2675MHZ之間。其中F頻段的信號理論上要優先于D頻段信號，在TDD頻譜中F頻段處于最低位置，因此，在農村通信基站的建立中，首先采用F頻段，然后才是D頻段。在對農村通信基站的運營數據進行調研和分析之后得出了以下結論：在同等傳輸距離的情況下，F頻段的掉話距離一般要比D頻段長250m，同時其SINR要比D頻段高3dB，另外F頻段的RSRP比D頻段還要高4dB。綜上所述，F頻段在農村通信基站的建立中具有獨特優勢，以適應基站距離遠，覆蓋面積廣，信號控制難等實際問題。

2.2 天線選擇策略

TD-LTE在農村的組網策略還有一大難題就是天線的選擇，為了盡可能提高信號傳輸的強度，天線的選擇十分關鍵。農村組網過程中應該選擇配置先進，功能靈活，質量上乘的天線來收發信號，其中F獨立電調天線是目前使用最多也最適用的TD-LTE通訊天線。F獨立電調天線可集中處理所收集到的天線數據，經過內部分析后通過遠程管理獨立地調整天線的傾角，以便于滿足各個方位的信號收發，實現全面覆蓋，可以看出，F獨立電調天線具有較強的內部安裝部署，遠程調控，網絡連接功能。

陣子復用技術是目前世界上最先進的天線調控技術，其被很好地應用于F獨立電調天線中。陣子復用顧名思義可以減少天線的陣子數量，意味著F獨立電調天線具有更輕的重量及更小的尺寸。另外，在天線的長期使用過程中，可以通過遠程電調功能將天線的實時信息反饋到網關平臺，并通過可視化平臺調節天線傾角，這樣一來，極大地簡化了農村TD-LTE通信在后期運營管理和維修上的困難。

除此之外，F頻段高增益天線也常被應用于話務量較小，通信需求量不大的偏遠農村地區，從而在能保證信號覆蓋面積的情況下降低農村通信基站的建設成本，相比于F獨立電調天線更具經濟價值。

3.基站測試

在建立好農村通信基站后，為了實時地掌握通信基站的信號覆蓋情況，我們需要對其進行必要的基站測試，根據實測數據對基站進行分析。為了得到更加準確可靠的測試信息，我們選擇了地理條件相對比較優越的平原地區作為測試站點。

3.1 測試終端

為了全面跟蹤測試基站的信號軌跡，利用華為E5375Mif i作為測試終端，它支持TD-LTE等信號模式，是一款常用的測試終端，屬于LTECAT4終端，支持2*2MIMO，TDD的下載速率最大可達到112Mbit/s，其上傳速率最大可達到10Mbit/s，運用起來十分方便快捷。

3.2 測試軟件

測試軟件采用Pilot Pioneer 9.3.0，該軟件是鼎力通訊公司開發運用的，是一款集成多個網絡進行同步測試的無線網絡測試軟件，同時也是目前最新的軟件版本，以PC和Window7/XP為基礎進行網絡優化評估，并在長期的網絡優化過程中總結經驗以研究出最先進的成果。因此，該系統能夠很好地運用于TD-LTE網絡測試。

3.3 測試方法

3.3.1 單站覆蓋測試

在農村單站覆蓋測試開始之前，需要選定好備選小區，以便進行拉遠測試，拉遠測試要求所選小區主瓣方向具有做夠的拉遠距離，且需要遠離其他干擾基站，以免造成不必要的測試誤差。在選定好測試基站之后，還需要對基站進行實地勘察，確定掛高，方向角及設備功率等。然后在鎖小區的方式下開始拉遠測試，測試并記錄對該測試站點造成干擾的小區，還要在關閉干擾小區的情況下再進行重復測試，按照測試順序記錄數據即可。

3.3.2 成片基站測試

與單站覆蓋測試相同，在開始測試之前需要選好備用測試片區，片區的選擇應盡量使掛高站具有代表性。在測試開始之前，同樣需要進行實地勘察，確定好基站掛高，方向角及設備功率等，并在后臺將所有基站功率進行統一。首先進行FTP下載測試，涉及面包括所選片區內所有的村莊主干道路，然后再選取其中一到兩個站點進行CTQ測試，主要測試內容為室內的信號覆蓋情況。

4.農村單站拉遠測試概況

在經過一系列農村單站拉遠測試之后，分別在典型基站的拉遠距離，參考信號功率以及下傾角對覆蓋距離等三個方面得出了相關結論。具體結論及分析如下：

4.1 典型基站的拉遠距離

表1 農村單站拉遠測試的各種拉遠距離

農村單站拉遠測試主要是為了確定農村單獨的基站在典型掛高和功率不變的情況下，其覆蓋距離的最大范圍。在測試過程中，需要涉及到4個拉遠距離的測試，即RSRP達到-109dBm時的覆蓋距離，下載速率達到1Mbit/s的覆蓋距離，下載速率達到4Mbit/s的覆蓋距離以及能夠進行數據接收的覆蓋距離等。

如表1所示為農村單站拉測試對其中5個站的測試情況，由表中數據可以看出，在典型掛高即40-50m的情況下，TD-LTE單站在不同下傾角時的覆蓋情況不同。另外，有必要說明的是，對農村單站覆蓋距離造成影響的因素有很多，主要包括基站道路的遮擋情況，即是否有樹枝遮擋等，道路是否彎折，是否偏離主覆蓋的方向，以及基站周圍樓房的分布情況等都將影響到農村單站覆蓋的距離。

4.2 參考信號功率對覆蓋距離的影響

表2 典型基站在不同參考功率下的覆蓋距離

如表2所示為農村典型基站在不同參考功率下的覆蓋距離，從表中可以看出，在典型掛高不變的情況下，參考信號功率降低3dB時，其RSRP>-109的覆蓋距離將縮減到原來的90%左右，而數據接入的距離將縮減到80%左右。因此，通過比較可以確定，數據接入的優化將更大地提升信號的覆蓋距離。

4.3 天線下傾角調整對覆蓋距離的影響

表3 典型基站在不同天線下傾角時的覆蓋距離

如表3所示為典型基站在不同天線下傾角時的覆蓋距離測試結果，由表中結果可以看出，當下傾角從3度到9度逐漸增大時，大量典型基站的數據接入的覆蓋范圍將不斷縮短。

改變天線傾角可以改變無線網絡的信號覆蓋范圍，因此當天線下傾角較大時，在有效覆蓋的范圍內調整其下傾角能起到增強信號的作用。另外，如果天線下傾角已經達到6度及以上，則再增加下傾角，信號覆蓋的強度也沒有很大的提升。

5.農村成片基站的測試情況

在成片的農村地區TD-LTE基站已經形成了連續覆蓋，本次測試中選擇了4個片區進行測試，首先保證典型掛高不變，對不同的站間距成片基站進行逐一測試，記錄其數據結論如下。

表4 農村TD-LTE成片測試數據

如表4所示為農村TD-LTE成片測試數據總結，由表中數據可以得出結論，當農村基站的站間距大約在2Km左右時，其RSRP的平均值能夠達到-91dBm，下載速率達到33Mbit/s左右，當把農村基站間距提高到3km時，其RSRP將進一步下降為-102dBm，且其下載速率下降為25Mbit/s，且在終端使用時容易出現掉線的情況。

6.農村基站的規劃和建議

針對以上關于農村基站的建設分析，提出以下幾點建議：第一，農村基站的站間距最好在1.4-2km之間，因為當站間距大于3km時，其信號覆蓋強度等相關指標將開始下降；第二，在最佳站間距情況下，最適宜的掛高通常在30-50m之間；第三，當覆蓋面積大于0.5km^2時，信號基站距離村莊應該小于500m，且其覆蓋方向必須為天線的主瓣方向，當覆蓋面積超過0.7km^2時，建議將基站建設在村莊內部；第四，農村基站的功率應該越大越好，以增加信號的覆蓋強度。

7.結語

TD-LTE在農村的通信組網覆蓋是目前國內三大運營商市場競爭的核心內容，但由于農村地區地形復雜，環境多變，信號覆蓋范圍廣等不利因素，造成農村通信基站的建立成本及后期運營和維護的成本較高。然而在農村通信需求量日益增加的今天，通過對農村特殊地理環境的考察分析，選擇出合適的信號頻段及更加先進的天線，從而實現農村信號基站的建立。

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