微基站在4G LTE系統中的應用

王 東，周元元

（1.中國鐵塔股份有限公司黃山市分公司，安徽 黃山 245000；2.合肥師范學院，安徽 合肥 230601）

0 引 言

當前，第四代移動通信系統（4G）已實現全面商用。如今4G LTE網絡已覆蓋大部分農村和偏遠山區，基站建設是4G LTE網絡中的重要組成部分。基站主要分為宏基站和微基站兩種。在城市密集的高層建筑間，LTE技術依賴的高頻無線電信號衍射性能較差，會出現大量的陰影區域[1]。基站建址附近的居民擔憂基站運行會產生輻射，會阻礙基站的建設，基站進駐城市變得難上加難。在此背景下，微基站應運而生，可顯著提升4G LTE網絡的覆蓋效果。與宏基站相比，微基站具備體積小、組網靈活、環境融合恰當以及站址易尋等優勢，建設微基站是新文明城市發展和優化通信技術的改革性措施。隨著通信技術的不斷發展，無線信號頻段逐步增高，對通信硬件設備的要求也越來越高，微基站在無線網絡通信中的作用愈發明顯。

微基站雖然發射功率小，覆蓋范圍不大，但也會對宏基站產生干擾，微基站與微基站之間同樣會相互干擾。如何降低干擾影響、提高網絡覆蓋質量以及保障用戶的網絡使用體驗已成為人們關注的重點。

1 微基站存在的問題及解決方法

1.1 微基站帶來的干擾問題

引入微基站在提高系統的吞吐量的同時，也存在著許多問題。在微基站引入前，宏用戶在進行上行和下行傳輸時，皆只會在小區邊緣地帶干擾到自身服務基站或受到相鄰小區用戶的干擾。而在引入微基站后，原有的網絡干擾環境發生了一系列改變[2]。若宏用戶在距離宏基站較遠而距離微基站較近的位置進行上行傳輸，極有可能對微基站附近的微用戶造成強烈干擾，影響用戶的網絡體驗，引發用戶投訴，給運營商造成一定的損失。除宏基站與微基站的相互干擾外，也存在微基站與微基站之間的互相干擾。由于部分區域的用戶可以完全控制微基站的開關，促使網絡的干擾問題變成動態因素，問題的解決變得更加困難。

1.2 微基站間的干擾協調

微基站的站點若在一定范圍內分布異常密集，站點設備便很可能相互造成干擾。在這種情況下，微基站與微基站之間需要做好相互協調，方能保證網絡服務質量。做好微站間的相互協調，要求控制好每個微基站的發射功率，不宜過大或過小，先后完成頻譜分配和功率分配[3]。設想所有的微基站都向一個中央處理器發送消息，中央處理器進而利用收集到的信息計算出每個子載波上的信道容量，智能地為每個子信道選擇最合適的基站，從而充分利用通信資源。就像乘車一樣，不僅要避免前班車超重，也要避免后面車有空缺，這便是分布式功率分配方法的思想。

1.3 異構網干擾協調

微基站可采用開環接入和閉環接入兩種方式。若采取閉環接入，宏用戶在其附近進行上行傳輸操作時會對微基站產生干擾，在進行下行傳輸操作時微基站則會對宏用戶產生干擾。若采用開環接入方式，位于微基站附近的宏用戶可接入到微基站，進行上傳和下載，但考慮到微基站容量小且對網絡質量要求較高，開環接入必然會引起微基站在網絡運用高峰期時嚴重超負荷工作，給用戶帶來不好的網絡體驗。

1.4 通過頻譜規劃進行干擾協調

采用頻譜劃分方法，通過給微基站與宏基站分配不同的頻段開展通信工作，減少微基站與宏基站之間的相互干擾。對微基站而言，需要根據其所在的位置分配不同的頻段。當用戶處于宏小區邊緣的微基站附近時，由于接收到的宏基站信號相對較弱，微基站需要避開此宏用戶占用的頻帶，以徹底消除干擾；當宏用戶處于小區中心而遠離微基站時，接收到的宏基站的信號較強，此時可不用考慮微基站占用的頻段。此外，在網絡規劃中，若微基站和宏用戶同時處于小區中心，微基站不能占用宏用戶所用頻段。

2 微基站的應用

2.1 微基站的分類及各廠家產品情況

微基站按照功率可劃分為瓦級和毫瓦級微基站。其中，瓦級微基站是包含BBU和RRU以及內置天線的一體化設備，如華為的BTS3203E、中興的BS8912等。

百毫瓦級微基站與瓦級微基站類似，也包含BBU、RRU以及內置天線。中興廠家設備參數如表1所示，主要設備型號為BS89912、BS8102，可廣泛運用于各個城市地區，為通信網絡提供服務。

2.2 微基站應用場景分析

微基站是在宏基站站址難以找尋時用來解決小范圍內的網絡盲點問題與深度覆蓋問題的法寶，如在會展中心、機場等室分系統建設困難的場所，可用網線和光纖將微基站與BBU連接，從而進行網絡覆蓋[4]。在室外密集巷道，若無法獲取宏基站站址，實施網絡覆蓋就必須增加微基站，可采用BBU拉遠的方式實施建設。為防止干擾，首先需找到一空曠區域，接著在距規劃宏基站位置200 m處找到高20 m的路燈桿或抱桿安裝RRU，然后BBU拉遠至附近BBU池或距離最近的規劃宏基站機房。

當前，民眾自我保護意識強，無法在室外道路上選擇站址，還有部分地區高樓林立，建筑物高低不齊，信號遮擋嚴重，導致信號連續覆蓋道路，小區信號覆蓋不足，嚴重影響網絡服務質量。此時，應在路燈桿安裝刀片RRU和偽裝天線組合，解決道路連續覆蓋和小范圍區域的弱覆蓋問題。

電信營業運用中興BS8102設備進行室內微站部署，部署性能如表2所示。在部署前應對范圍內信號質量進行詳細測試，在微基站安裝完成后再對其信號覆蓋實施詳細分析，通過對比前后兩次測試，驗證微基站布放與宏基站覆蓋的差異。

通過表2可以直觀觀察到在布放微基站后，一些關鍵的信號質量指標有了明顯的變化，如信噪比SINR的值提高4倍以上，平均上行、下行吞吐率也有明顯的提高，且上傳和下載速率相較之前也有明顯的變化。因此，合理布放微基站可以大大提高通信質量。

2.3 微基站應用原則

當前，通信基站的建設仍以覆蓋建設為主，始終秉持“以建設宏基站為主，建設微站為輔”原則。宏基站著眼于定位在大環境下的信號覆蓋，微基站則主要用于小范圍內的補盲，在無法找尋宏基站站址或室內覆蓋不足時通過合適的引進安裝，做好信號的補充。即便微基站覆蓋面積小，功率與容量均偏低，但過多引入也會給網絡規劃與優化帶來極大困難。因此，微基站作為宏基站的輔助手段，首先肩負的責任是做好與宏基站間的協調。網絡優化與基站開通人員應合理規劃好PCI，避免造成相互干擾。需要注意的是，在微基站建站時，首先要保證設備配套。由于原則上是對微基站進行POE遠程供電，沒有專用的電源保證，斷電會導致微基站覆蓋區域網絡中斷，這是微基站建設發展中的一個難題。

3 微基站的未來展望

在4G技術的深度覆蓋下，移動數據流量的爆發促成微基站建設的爆發。而隨著5G時代的到來，未來的移動數據流量會繼續呈爆發趨勢。5G在連續廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接以及低時延高可靠等應用場景中大有作為。其中，熱點高容量的實現需要大幅度增加頻率資源。傳統的宏基站部署日益困難，且具備站址難尋、成本過高以及覆蓋范圍小等劣勢，無法滿足即將到來的5G時代的需求。在5G時代，微基站將成為主流，憑借先進超密集組網方式以及部署靈活、功率低等特點在5G商用中發揮出重要作用。

表1 中興微站設備參數表

表2 中興BS8102設備進行室內微站部署性能表

4 結 論

筆者針對微基站在LTE系統中的應用進行探究，通過描述微基站發展的背景，發現在微基站實施過程中存在的諸多干擾問題，并以中興微基站為例，研究其具體應用，最后對未來5G技術中微基站的發展應用提出展望。