移動LTE網絡深度覆蓋關鍵措施應用與研究

中國移動通信集團山東有限公司淄博分公司 張 嶺

1.引言

移動通信已經從GSM、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000發展到了移動LTE技術，進入到了4G移動通信時代。隨著互聯網、大數據、云計算等技術的快速發展，有力的促進了信息消費，因此數據通信需求也顯得更加強大。移動LTE作為最先進的移動通信技術之一，其引入了智能天線、多輸入多輸出、正交頻分多址接入等技術，可以大幅度提升4GV移動通信的穿透力，確保移動通信的信號穩定。

但是，由于移動LTE通信應用用戶非常多，加之通信場景非常復雜，因此為了提升用戶感知，尤其是VolTE語音的高清體驗至關重要，規劃建設面臨重大挑戰。隨著移動LTE網絡快速發展，用戶對移動LTE網絡的需求從一般的道路、辦公場室內場所使用擴展到家庭居民小區室內、地下休閑場所等等區域，宏站建設以外的多種手段加大網絡深度覆蓋。某市移動4G LTE網絡用戶數2017年為100萬，2018年8月底達到了200萬，同時VoLTE用戶數2017年為47萬，2018年8月底達到了100萬，移動4G LTE網絡用戶增長趨勢如圖1所示。

圖1 移動4G LTE網絡用戶增長趨勢

目前，移動LTE網絡面臨的挑戰非常多，比如傳統基站建設方式存在建設難度大、易拆除的風險。需取得政府支持，建設全美化鐵塔；城區住宅小區主要靠基站覆蓋，室內弱覆蓋明顯，需加大室分微站建設。面對上述挑戰，移動公司需要加強移動LTE深覆蓋，以便能夠解決通信傳輸弱點。本文針對移動LTE網絡應用現狀進行調研，分析網絡覆蓋存在的問題，然后結合具體的案例解決深度覆蓋問題，有效增強信號覆蓋，提升客戶感知度。

2.移動LTE網絡應用現狀分析

移動LTE網絡誕生于2014年，經過數年發展，已經形成了完整的移動LTE網絡產業，承載的應用軟件數以萬計，接入的用戶數以億計，激發了移動LTE網絡的創新能力。目前，移動LTE網絡主要應用于智能手機、平板電腦等移動設備中，能夠提高QQ、微信和微博等社交軟件的應用效果，提高了人們生活的便捷性；基于移動LTE網絡技術開發的攜程網、途牛、飛豬等智能旅游領域軟件的應用，提高了旅游景點發布、旅游線路推薦、酒店預定住宿等的便捷性；而基于移動LTE網絡技術開發的王者榮耀、騰訊視頻、優酷視頻等軟件可以提高人們生活的娛樂性，具有重要的作用和意義。

移動LTE和智能手機、平板電腦、物聯網有效結合，已經開發了許多的應用軟件，覆蓋了社交通訊、在線學習、智能旅游、視頻游戲等，利用電磁信號實現數據傳輸，但是遇到高樓大廈、高山涵洞等障礙物時，信息傳輸的速度和性能就會降低，很容易發生中斷事故。因此，為了保證數據傳輸的有效性，實現移動LTE信號全覆蓋，網絡工程師需要采用多樣化的優化策略，提高移動LTE通信的可靠性。

3.移動LTE網絡覆蓋存在問題

移動LTE網絡室外通信應用占據很大部分，尤其是VOLTE網絡誕生以來，其已經成為公認的語音目標解決方案，但是VOLTE業務需要較高的連續性，因此對移動LTE網絡室外覆蓋水平提出了更高的要求。室外覆蓋存在的問題主要是保持信號傳輸的連續性，以便滿足實際的LTE網絡應用需求，確保高質量的語音、數據通話質量。

傳統的室內覆蓋采用的系統很多，這些應用軟件包括同軸電纜分布系統，包括信號源、同軸電纜、耦合器、功分器、室內填寫和干線放大器等設備，實現室內信號的均勻覆蓋。傳統室分按照饋線敷設路數可以分為單路同軸電纜分布系統和雙路同軸電纜分布系統。選擇單路還是雙路建設主要依據物業點的場景類型和數據業務需求及演示需求來確定。

雖然室內覆蓋采用的先進技術很多，網絡性能穩定、運行維護復雜度較低，室內信號部署技術成熟，但是也存在一些問題：主干線承載的數據和語音傳輸承載的功率非常高，對于無源器件性能要求更高；無源器件帶來的干擾問題較多；信源功率隨饋線距離存在損耗，距離遠需使用較粗的饋線，給施工及協調帶來一定困難。傳統室分只能調整RRU輸出功率，無法針對單個天線口調整功率。對弱覆蓋區域調整會影響其他區域覆蓋，產生外泄干擾。

4.移動LTE網絡深度覆蓋關鍵措施研究

4.1 室外深度覆蓋措施

室外深度覆蓋采用的措施很多，比如層層通天線低層覆蓋高層、小區圍欄抱桿上懸掛天線、不同垂直波瓣寬度射燈樓頂對打、不同垂直半功率角天線射燈、路燈桿解決居民區內弱覆蓋、矩形波射燈天線覆蓋小區、宏站+樓間組合滿足居民區覆蓋，大幅度提升室外深度覆蓋能力。

（1）層層通天線低層覆蓋高層。該方案可以解決不具備部署室分系統的弱覆蓋的高層居民樓或寫字樓，解決方案為將天饋設備安裝在低層樓頂，下傾角設置為負度數，低層覆蓋高層。比如臨淄孵化中心位于臨淄大道288號，萬豪酒店西側，樓層一共29層，1-4層大學生創業中心，5-29層居民樓層，小區樓內存在嚴重弱覆蓋，通過對地形的觀察，利用層層通天線從低層輻射高層，有效解決了弱覆蓋問題。

（2）小區圍欄抱桿上懸掛天線。在房屋多且為低樓的居民住宅小區，依托于室外宏站覆蓋居民小區，小區內道路信號較好，但部分居民區無法滿足樓宇內部深度覆蓋。通過在小區圍欄上安裝抱桿及天線來覆蓋小區內部樓宇，既能滿足室內信號覆蓋，又能很好的控制覆蓋范圍防止小區間干擾，解決了深度覆蓋問題。本文選擇某小區內距離天線覆蓋100米左右，10、13、19號樓進行測試，樓宇內LTE信號改善明顯由室內無LTE信號提升至100dBm左右。通過對試點的室內外測試，從測試結果來看，小區樓宇內信號覆蓋得到較大改善，樓道內RSRP為-110dBm以上，測試結果如圖2所示。

圖2 開通前后RSRP對比結果

（3）不同垂直波瓣寬度射燈樓頂對打。該方案可以為高層居民區采用射燈樓間對打，對不同垂直波瓣寬度種類的射燈進行對比測試驗證，得出最優天線配置。解決居民區內由于建站困難，樓宇較為集中導致的弱覆蓋問題。

（4）矩形波射燈天線覆蓋小區。為驗證矩形波天線的覆蓋效果，選用RRU3161-fae(AC)+矩形波天線由鳳凰國際高層對龍鳳苑低層居民樓進行覆蓋。主要利用樓宇之間的高度差，進行矩形波天線的覆蓋實驗。開通前后進行室外DT、室內CQT對比，覆蓋電平RSRP、SINR、下載速率均有不同程度的提升。通過實驗得知，該方式可有效提升底層樓宇的各項指標，提升了客戶感知，而且對室內覆蓋效果改善較好，解決了深度覆蓋問題，可予以推廣使用。

4.2 室內深度覆蓋

目前，移動LTE網絡室內覆蓋采用的關鍵措施包括兩種，一是室外宏站或微站等多種設備發出網絡信號從外向內覆蓋，二是室內增加室內分布設備從內部進行合理覆蓋。因此，為了提高室內深度覆蓋水平，移動LTE網絡中除了傳統室分出現了很多延伸的新型室分Lamp-Site、覆蓋+、拓展型一體化皮站（femto）和MDAS等覆蓋方式。

（1）LampSite系統。LampSite系統包括：基帶處理單元BBU、中繼擴展單元RHUB、射頻天線一體化單元pRRU等三個網元，安裝于站點的弱電井內或直接掛房墻安裝。基帶處理單元BBU的功能同宏基站單BBU，安裝在機房中。LampSite具有很多的優點，比如結構簡單，節省室分建設周期；與宏網共網管，室內管理無盲區；單LTE支持雙流MIMO，無需室分改造；RRU共小區，可遠程進行小區分裂；支持多模多頻，一次部署，長期受益；室內外協同自動化；高可靠性設計，保證系統質量。

（2）“覆蓋+”系統。“覆蓋+”系統采用鏈狀+星狀的拓撲結構，覆蓋單元（RU）支持大規模級聯，多級級聯使得系統組網靈活，具有抗干擾算法，適應環境能力強，布線容易且成本低。根據工程的需要，一個接入單元（AU）可以支持16個的覆蓋單元進行靈活組網，且每個覆蓋單元的覆蓋效果不受數量增加而產生的影響。覆蓋+作為信號覆蓋增強設備，具備自激保護功能，無需有線傳輸、可同時支持2G/3G/LTE多模，且安裝方便、外觀小巧，易于為用戶接受，有效解決室內弱覆蓋問題。

（3）MDAS系統。MDAS是一種多業務分布系統，多制式，多載波，并集成WLAN系統，一步解決語音及數據業務需求，與傳統模擬分布系統相比，同時具備混合組網、時延補償、自動載波跟蹤、上行底噪低等特點。MDAS系統為遠端多業務一體化方案，網線/光纖傳輸介質，隱蔽施工，降低物業協調難度；采用“小功率、多天線”方式實現定點/精確覆蓋；射頻單元靠近用戶端，改善系統信噪比，提升系統效率；全系統監控管理，端到端設計，系統管理、維護、優化方便。

（4）分布式皮站。分布式皮站具有深度覆蓋能力強、多種業務整合能力強的特點，分布式Femto解決方案是一種同時提供信源和覆蓋的新型室分解決方案，實現網絡建設、優化、運維工作責任主體的統，一同時商業及盈利模式不清晰，覆蓋面積小、密集組網投入高，架構更復雜引起的時延更高等問題。

5.結束語

無縫覆蓋是移動LTE網絡運行的根本保障，隨著移動LTE網絡通信需求的增大，同時人們對LTE基站環保輻射的誤解，因此移動LTE網絡建設也面臨較大的挑戰，面對數億用戶、高帶寬數據傳輸需求，移動LTE網絡必須結合應用現狀，關注重點建設、精細化建設、注重客戶感知，進一步采用新型技術提高室外和室內深度覆蓋能力，具有重要的作用和意義。