LTE-4T4R覆蓋方式效果對比分析研究

蘇承學

（中國聯通蘭州市分公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

隨著LTE網絡的不斷部署發展，其覆蓋和質量有了很大的提升，越來越多的用戶都選擇使用LTE網絡，但隨著大型密集小區及綜合體的不斷建設，網絡的深度覆蓋問題越來越明顯，用戶的感知也在下降。為了提升LTE的深度覆蓋，我們嘗試用新的覆蓋方式來提升LTE的深度覆蓋，即4T4R方式和低頻900M覆蓋方式[1]。

1 4T4R技術與L900

1.1 4T4R技術原理

LTE基站用4個發射天線通過空間正交復用技術傳送單路數據流，克服無線信道多徑衰落，增強系統覆蓋，基站天饋系統提供4發4收的能力，對UE天線無硬性要求。

圖1 4T4R技術原理

1.2 4T4R覆蓋方式的特點

4T4R覆蓋方式只需要在現網基站上改造就能實現。

（1）DT測試在室外無阻擋的較好環境下接收電平變化不大，遠點室內覆蓋提升6dB左右。邊緣覆蓋數據速率提升明顯，經DT測試：上行4T4R平均速率有35%增益。下行4T4R發射分集在邊緣相比2T2R有10%以上覆蓋增益[2]。

（2）覆蓋邊緣室內CQT測試：上行速率有一倍以上增益，下行速率增益70%以上。用戶體驗改善明顯：降低UE上行發射功率，減少終端耗電，室內實測發現UE發射功率降。

（3）隨著網絡發展和演進，當速率感知需求大于覆蓋需求時，4T4R發射分集的小區無需硬件改造，只需參數調整就可以升級為4T4RMIMO，提升速率和容量。

1.3 4T4R改造效果評估

選取城區小區1進行4T4R改造，從各方面進行對比分析。

1.3.1 DT指標對比

表1 DT指標對比

4T4R下行設置4x4發射分集，峰值速率較2T2R MIMO低40Mb/s左右。但由于4T4R分集增益，在遠端也能保持良好的數據傳輸性能，傳輸穩定性優于2T2R。使得邊緣用戶上下行速率大幅提升。4T4R方式相比較2T2R，RSRP增強1.8dB，整體SINR增強1.6dB。下行平均速率增強5.57Mb/s，上行速率增強13.72Mb/s。

1.3.2 CQT測試對比

（1）覆蓋：相比2T2R提升5dB。

（2）質量：相比2T2R提升3dB。

（3）Speedtest下載速率由26Mb/s提升到42Mb/s，提升16Mb/s，上傳速率改善最為明顯，由1Mb/s以下提升到8Mb/s以上。

1.3.3 改造前后KPI比較

（1）改造后，各項性能指標保持穩定，無明顯波動。

（2）深度覆蓋差用戶覆蓋性能提升，進一步釋放了受壓抑和潛在用戶的流量，單小區整體流量增加約50%。

（3）CQI小于7的占比由3%降低為1%左右，較現網7%的平均水平改善比較明顯。

（4）倒流比由原來的1.5%降至0.72%，4G駐留提升，改善邊緣用戶體驗。

（5）下行PRB利用率和下行感知速率均有提升，改造后該小區資源利用效能提升明顯。

1.3.4 4T4R改造前后用戶感知指標對比

通過大數據平臺將用戶面業務感知指標進行全面評估，改造后各項用戶感知指標均有提升：一是用戶面大包速率提升3.9Mb/s；二是TCP成功率提升6.8%，HTTP成功率提升0.7%；三是游戲RTT時延降低9.6ms，HTTP大包時延降低9ms，統計TCP時延降低19ms，用戶面業務時延均得到明顯改善，用戶速率感知明顯提升！

1.3.5 4T4R方式的優勢

由于5G的覆蓋現在還局限于城區，且高頻的信號深度覆蓋較差，語音還必須承載在LTE，所以LTE現在還需進一步補充覆蓋，深度覆蓋差是一個核心難題，4T4R發射分集改造對城中村、密集居住區、交通干線、鄉鎮等側重覆蓋的場景提升效果較好，可作為現階段深度覆蓋改善的有效手段之一[3、4]；只需對現有RRU替換或改造，基站軟件升級，天饋系統為4端口，1-2個小時即可完成升級改造；4T4R技術的應用可以縮短建設周期，降低建設成本！尤其是物業難點，在現有站間距下，根據需求，靈活對單小區，整站進行4T4R發射分集快速改造，短期內有效提升邊緣用戶速率感知；隨著網絡發展和演進，當速率感知需求大于覆蓋需求時，4T4R發射分集的小區無需硬件改造，只需參數調整就可以升級為4T4RMIMO，提升速率和容量！突出多天線技術在LTE演進中的重要性。

1.4 LTE-900M

900M具有優良的繞射性能、路徑損耗小：在自由空間1800M比900M衰耗多6dB。雖然高頻穿透損耗較高，但相對于建筑物的穿透損耗兩者相距不大。用900M低頻，不需要太高的基站密度。L900的缺點是帶寬受限。

2 不同基站配置幾種覆蓋方式效果對比

某市區兩山夾一河，空間資源緊張，人口密度大，城區較多城中村、密集建筑群、規劃待建區等無線環境較為復雜，局部區域深度覆蓋較差，且加站難度大，采用4天線發射技術對改善覆蓋，尤其是對于邊緣覆蓋用戶的改善效果非常明顯。

現選城區兩個基站的單扇區進行4T4R改造試驗。兩個扇區均覆蓋城中村場景，開通前室內外覆蓋差，投訴集中，開通后對覆蓋效果全方位評估，對后續建設有較大的指導意義。L900、4T4R、2T2R做對比測試如表2所示。

表2 L900、4T4R、2T2R對比測試

參考信號功率配置為12.2dbm，室內覆蓋-105以下的覆蓋差點進行對比測試，L9002T2R4T4R以及不同段的測試結果如下：

（1）RS功率設置為18.2dBm情況下，900M覆蓋在-91dBm左右、L1800在-97dBm、L2100在-106dBm，覆蓋逐階提升在6-9dB左右。

（2）L1800（4T4R）功率極限設置（小區功率設置40W，RS信號功率21.2dB），覆蓋達到95dBm相對L900相差4dB。

（3）4T4R相對2T2R覆蓋上提升2dB左右，速率有較大提升（下載提升60%，上傳提升100%以上），手機上行平均功率也低1個dB左右。

3 結束語

為解決網絡存在的深度覆蓋不足、廣度覆蓋不足、城區熱點容量不足等突出感知問題，建議L900和4T4R分場景使用：

（1）低價值低流量的農村優先部署UL900M：語音可以用U900和VLOTE，L900承載數據。

（2）高流量熱點區域可以開通4T4R吸熱：對流量高無法有效擴容的場景，可以結合現場安裝條件進行4T4R替換來提高網絡容量。

（3）多層場景可以開通4T4R解決深度覆蓋和吸熱：對于存在深度覆蓋問題和容量不足問題的多層建筑物場景，在掛高足夠（高于覆蓋目標建筑10米以上）的條件下，可以采用4T4R來解決深度覆蓋不足和容量不足的問題。

（4）高層建筑不建議通過L900解決覆蓋問題：L900解決高層覆蓋問題存在越區干擾不易控制、容量不足、穿透損耗與其他頻段相比差別不明顯等問題。

（5）物業難點，覆蓋差區域建議通過L900進行薄覆蓋解決：優先開通L900，盡可能多的解決薄覆蓋，以保證4G打底網絡建設，保障VoLTE業務和5G建設。