TD—LTE小站微型站（ATOM）的組網設計和應用

朱智俊　周海驕　金群鋒

【摘 要】在傳統的宏站模式下，存在部分熱點和盲點，進而成為了數據業務發展的瓶頸。根據3GPP在LTE/LTE-A標準中提出的宏微站型混合組網的分層異構網模式，闡述了ATOM BTS作為微站的優勢，并給出了ATOM BTS組網的設計和基站改進步驟；然后，討論和分析了ATOM室外打室內測試結果和ATOM室外補盲測試結果，最后指出了微站ATOM的待解決問題。

【關鍵詞】LTE-Advanced 小站微型站 TD-LTE ATOM Cell

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1010（2014）-03-0033-05

1 背景

高速移動數據業務對TD-LTE網絡覆蓋提出了很高的要求，但受限于高頻段損耗大及新增站址困難等因素，TD-LTE網絡覆蓋面臨前所未有的挑戰[1-3]。針對不同應用場景，因地制宜地引入豐富多樣的TD-LTE站型可以有效解決覆蓋問題。

對于無線網絡，通常情況下宏站發射功率較大，用作連續覆蓋；微站發射功率較小，用作補點的容量增強（補熱）或覆蓋補充（補盲）[4，5]。宏微站型混合組網形成分層異構網（HetNet，Heterogeneous Network）。目前在3GPP LTE/LTE-A標準化會議中也已明確了HetNet將是未來LTE網絡的主要形式之一[6，7]。

LTE的高寬帶刺激了數據業務的快速發展，然而部分熱點和盲點成為數據業務的瓶頸[1-4]。杭州精品網2013年目標是要建成立體組網和廣度深度覆蓋，因此需要使用小站解決城區的弱覆蓋、深度覆蓋和熱點補充問題，達成杭州精品網的“隨時隨地5M”的目標。

本文將選用ATOM BTS作為小基站進行部署。該小站點主要是在熱點或盲點作為宏站覆蓋的補充，如密集城區的熱點或盲點場景，也可以部署多個ATOM Cell進行連續覆蓋，如街道、廣場等場景。ATOM站點主要競爭力體現在：

◆安裝點少，體積小，總重量小；

◆外觀簡潔、漂亮，無走線外露，環境易融合，外觀一體化有優勢；

◆站址要求低，安裝場景易融合，快速安裝，快速更換；

◆支持有線和無線傳輸，靈活配置與站點融合。

2 ATOM BTS基站改進與組網設計

2.1 安裝ATOM BTS

ATOM BTS的典型部署位置是地面燈桿和樓頂平臺，如圖1和圖2所示。在這些位置，BTS、DOCK、BH設備既可以集中安裝，也可以分布安裝。分布安裝場景，其拉遠距離有一定限制，原則上不超過50m。本文選用的ATOM屬于無線室外小基站ATOM V3平臺系列為中移動定制的TDD 2.6G產品，機頂功率為2*5W。ATOM尺寸（高×寬×深）：250mm×200mm×115mm，重量<6.5kg；Dock尺寸（高×寬×深）：250mm×160mm×52mm。

圖1 ATOM實物示意圖

圖2 ATOM實物安裝圖

2.2 BTS配置

BTS配置步驟如下：

1）ATOM上電；

2）下載軟件版本到備區；

3）以最小配置模式激活配置數據文件；

4）激活備區軟件版本；

5）軟件增補；

6）進行基站配置，主要包括：

◆基本信息：單板信息、時鐘信息、RRU信息、運營商信息等；

◆傳輸層信息：本地配置信息；

◆無線數據信息：扇區信息、小區信息、鄰區信息等。

2.3 組網設計

小站點主要是在熱點或盲點作為宏站覆蓋的補充，如密集城區的熱點或盲點場景，也可以部署多個ATOM Cell進行連續覆蓋，如街道、廣場等場景。ATOM BTS支持多種傳輸接入，例如通過宏站或者其它小基站進行接入；支持FE/GE光、XPON、XDSL、微波、WLAN CPE、eRelay等多種有線和無線傳輸方式。其組網應用如圖3所示：

圖3 ATOM BTS的組網架構

3 測試分析

為了對ATOM BTS進行性能測試，本節首先給出測試場景配置，然后分析和討論ATOM室外打室內測試結果以及ATOM室外補盲測試結果。地點選擇在寶石山下二弄，這里酒店、休閑場所密布，且西湖邊是典型業務熱點，又是弱覆蓋點，旅游住宿人員密集。并在相應位置選點安裝ATOM，同時采用BH光纖傳輸。

3.1 測試場景配置

測試用例在宏微組網場景下，宏站為F頻段，微站為D頻段網（ATOM1頻率為D1，ATOM2頻率為D2）。主要測試微站室外打室內、室外補盲場景。

測試用例中，關于好、中、差點的選擇如下：

◆好點：SNR>20dB

◆中點：10dB

◆差點：SNR<5dB

3.2 ATOM室外打室內測試

為對比有無一體化微站時不同樓層多個測試點的信號質量和吞吐量，考察微站部署后對宏站的影響，本文將對ATOM室外打室內進行對比測試。測試環境配置如下：

◆測試區域：室外站點覆蓋室內，建筑物場景包括低矮居民樓、高層居民樓、小型酒店、底層商鋪和高層寫字樓。對高層場景，測試樓層至少選擇3層：底層（1～2層）、中層（5～8層）和高層（>10層），根據具體選點而定。

◆測試點選擇：測試點應選擇不同樓層的多個測試點，測試樣本要考察大堂口、窗口、樓道、門口等室外宏站信號容易泄漏到室內的場景，也要考察室內深度覆蓋的場景（基本無宏站信號），盡量均勻分布測試點，每個樓層的測試點選擇一致，利于不同樓層對比。測試點應選擇至少10個以上。

◆測試資源：支持F/D頻段的測試終端1部。

◆網絡配置：小區空擾。

◆宏站SA2/SSP5，微站SA2/SSP7，帶寬20M，宏站MIMO模式TM3/TM7自適應，微站配置開環自適應。

首先，關閉微站，將UE接入主測宏站，在每個測試點分別做fullbuffer的下行業務和上行業務，并保證穩定后下行業務和上行業務保持60s以上，記錄PCI、RSRP、SINR、MCS、RANK、CQI、RB數、天線模式、L1和L3吞吐量打點信息。然后，微站開啟，UE接入主測微站，同樣在每個測試點分別做fullbuffer的下行業務和上行業務，并保證穩定后下行業務和上行業務保持60s以上，記錄PCI、RSRP、SINR、MCS、RANK、CQI、RB數、天線模式、L1和L3吞吐量打點信息。最后，輸出測試終端的下行L1和L3吞吐量及RSRP、RS-SINR、MCS、CQI、RB數等信息。測試結果如表1和表2所示。

由表1、表2可知，部署ATOM之后，室內覆蓋情況得到明顯改善，且網絡容量和用戶感知也得到很大提升：

◆ATOM激活之后測試區域RSRP平均值提升近9.74dBm，改善明顯；

◆ATOM激活之后測試區域SINR平均值提升近8.72dB，改善明顯；

◆ATOM激活之后測試區域下行平均吞吐量為47.81Mbps，比之前的25.95Mbps提升84.24%，改善效果非常明顯；

◆ATOM激活之后測試區域上行平均吞吐量為7.63Mbps，比之前的4.6Mbps提升65.87%，改善效果非常明顯；

◆通過淺、中、深度覆蓋結果可以看出，ATOM對于室內覆蓋效果的改善非常明顯。

3.3 ATOM室外補盲測試

為了對比微站部署前后在補盲場景的覆蓋性能和考察微站部署后對宏站服務范圍的影響，本文將對ATOM室外補盲進行對比測試。測試環境配置如下：

◆測試區域：室外補盲場景，遍歷區域分為兩部分，一部分為微站部署后，接入微站的區域，為區域1；另一部分為微站部署后，仍接入主測宏站的區域，為區域2。測試路線應盡可能的遍歷主測宏站和微站的覆蓋區域。

◆測試資源：支持F/D頻段的測試終端1部；GPS接收設備及相應的路測系統、電子地圖等；測試車一部。

◆網絡配置：小區空擾。

◆宏站SA2/SSP5，微站SA2/SSP7，帶寬20M，宏站MIMO模式TM3/TM7自適應，微站配置開環自適應。

首先，關閉微站，將UE接入主測宏站，在區域1和區域2進行勻速移動遍歷，分別做fullbuffer的下行業務和上行業務，記錄PCI、RSRP、SINR、MCS、RANK、CQI、RB數、天線模式、L1和L3吞吐量打點信息。然后，打開微站，將UE以同樣的路線在區域1和區域2進行勻速移動遍歷，分別做fullbuffer的下行業務和上行業務，記錄PCI、RSRP、SINR、MCS、RANK、CQI、RB數、天線模式、L1和L3吞吐量打點信息。最后，記錄測試小區周圍的站址和基站信息，包括站高、天線角、下傾角、發射功率、發射模式等，繪制RSRP、SINR、L3的上下行吞吐量隨位置變化的打點圖。測試結果如圖4、圖5和表3所示：

圖4 微站激活RSRP覆蓋圖

圖5 微站去激活RSRP覆蓋圖

表3 ATOM單用戶吞吐量測試結果對比

指標 PDCP層平均下載速率/Mbps PDCP層平均上傳速率/Mbps RSRP平均值/dBm SINR平均值/dB

ATOM去激活 34.81 5.42 -93.59 13.85

ATOM激活 61.86 7.84 -73.35 25.5

提升 77.71% 44.65% 20.24 11.65

通過測試區域拉網數據可以看出，激活ATOM站點之后：

◆測試區域下行平均吞吐量提升77.71%，改善效果非常好；

◆測試區域上行平均吞吐量提升44.65%，改善效果非常好；

◆測試區域RSRP提升20dBm左右，SINR提升11dB左右，整體改善明顯；

◆部署ATOM之后，室外道路覆蓋情況得到明顯改善，且網絡容量和用戶感知也得到很大提升。

4 總結

LTE的高寬帶刺激了數據業務的快速發展，然而部分熱點和盲點成為數據業務的瓶頸。杭州精品網2013年目標是要建成立體組網和廣度深度覆蓋，因此需要使用小站解決城區的弱覆蓋、深度覆蓋和熱點補充問題，達成杭州精品網的“隨時隨地5M”的目標。但是小站ATOM技術在LTE中是個新技術，它仍然會面臨很多挑戰，還有很多問題值得進一步研究。例如有以下兩方面[1，2，5]：

（1）深度覆蓋需求強烈：70%～80%的移動數據業務發生在室內，室外宏站穿透覆蓋室內的方案存在室內覆蓋欠佳、吸收話務比例不高的情況，須解決深度覆蓋問題。

（2）移動數據業務質量要求高：為保證用戶的高速移動數據業務體驗，必須提供良好的連續覆蓋。

參考文獻：

[1] 付吉祥，許靈軍，程廣輝. TD-LTE一體化微站產品規劃研究[A]. 中國通信學會第十七屆全國青年通信學術年會論文集[C]. 2012.

[2] 許靈軍，程廣輝. 靈活小基站在TD-LTE網絡中的應用規劃[J]. 通信世界， 2012（31）.

[3] 王文樹. 3G-LTE技術簡介及其應用前景[J]. 廣東通信技術， 2009（1）： 21-24.

[4] 許靈軍，鄧偉，程廣輝，等. TD-LTE基站產品規劃研究[J]. 電信科學， 2010（9）： 136-142.

[5] 許靈軍，程廣輝. 引入多樣化站型為TD-LTE量身配站[N]. 通信產業報， 2011-11-21.

[6] 曹江海. TD-LTE網絡承載及優化[J]. 海峽科技與產業， 2013（9）： 78-81.

[7] 充分利用小靈通站點資源 助推中國電信LTE建設[J]. 通信世界， 2013（25）.★endprint

◆測試資源：支持F/D頻段的測試終端1部。

◆網絡配置：小區空擾。

◆宏站SA2/SSP5，微站SA2/SSP7，帶寬20M，宏站MIMO模式TM3/TM7自適應，微站配置開環自適應。

首先，關閉微站，將UE接入主測宏站，在每個測試點分別做fullbuffer的下行業務和上行業務，并保證穩定后下行業務和上行業務保持60s以上，記錄PCI、RSRP、SINR、MCS、RANK、CQI、RB數、天線模式、L1和L3吞吐量打點信息。然后，微站開啟，UE接入主測微站，同樣在每個測試點分別做fullbuffer的下行業務和上行業務，并保證穩定后下行業務和上行業務保持60s以上，記錄PCI、RSRP、SINR、MCS、RANK、CQI、RB數、天線模式、L1和L3吞吐量打點信息。最后，輸出測試終端的下行L1和L3吞吐量及RSRP、RS-SINR、MCS、CQI、RB數等信息。測試結果如表1和表2所示。

由表1、表2可知，部署ATOM之后，室內覆蓋情況得到明顯改善，且網絡容量和用戶感知也得到很大提升：

◆ATOM激活之后測試區域RSRP平均值提升近9.74dBm，改善明顯；

◆ATOM激活之后測試區域SINR平均值提升近8.72dB，改善明顯；

◆ATOM激活之后測試區域下行平均吞吐量為47.81Mbps，比之前的25.95Mbps提升84.24%，改善效果非常明顯；

◆ATOM激活之后測試區域上行平均吞吐量為7.63Mbps，比之前的4.6Mbps提升65.87%，改善效果非常明顯；

◆通過淺、中、深度覆蓋結果可以看出，ATOM對于室內覆蓋效果的改善非常明顯。

3.3 ATOM室外補盲測試

為了對比微站部署前后在補盲場景的覆蓋性能和考察微站部署后對宏站服務范圍的影響，本文將對ATOM室外補盲進行對比測試。測試環境配置如下：

◆測試區域：室外補盲場景，遍歷區域分為兩部分，一部分為微站部署后，接入微站的區域，為區域1；另一部分為微站部署后，仍接入主測宏站的區域，為區域2。測試路線應盡可能的遍歷主測宏站和微站的覆蓋區域。

◆測試資源：支持F/D頻段的測試終端1部；GPS接收設備及相應的路測系統、電子地圖等；測試車一部。

◆網絡配置：小區空擾。

◆宏站SA2/SSP5，微站SA2/SSP7，帶寬20M，宏站MIMO模式TM3/TM7自適應，微站配置開環自適應。

首先，關閉微站，將UE接入主測宏站，在區域1和區域2進行勻速移動遍歷，分別做fullbuffer的下行業務和上行業務，記錄PCI、RSRP、SINR、MCS、RANK、CQI、RB數、天線模式、L1和L3吞吐量打點信息。然后，打開微站，將UE以同樣的路線在區域1和區域2進行勻速移動遍歷，分別做fullbuffer的下行業務和上行業務，記錄PCI、RSRP、SINR、MCS、RANK、CQI、RB數、天線模式、L1和L3吞吐量打點信息。最后，記錄測試小區周圍的站址和基站信息，包括站高、天線角、下傾角、發射功率、發射模式等，繪制RSRP、SINR、L3的上下行吞吐量隨位置變化的打點圖。測試結果如圖4、圖5和表3所示：

圖4 微站激活RSRP覆蓋圖

圖5 微站去激活RSRP覆蓋圖

表3 ATOM單用戶吞吐量測試結果對比

指標 PDCP層平均下載速率/Mbps PDCP層平均上傳速率/Mbps RSRP平均值/dBm SINR平均值/dB

ATOM去激活 34.81 5.42 -93.59 13.85

ATOM激活 61.86 7.84 -73.35 25.5

提升 77.71% 44.65% 20.24 11.65

通過測試區域拉網數據可以看出，激活ATOM站點之后：

◆測試區域下行平均吞吐量提升77.71%，改善效果非常好；

◆測試區域上行平均吞吐量提升44.65%，改善效果非常好；

◆測試區域RSRP提升20dBm左右，SINR提升11dB左右，整體改善明顯；

◆部署ATOM之后，室外道路覆蓋情況得到明顯改善，且網絡容量和用戶感知也得到很大提升。

4 總結

LTE的高寬帶刺激了數據業務的快速發展，然而部分熱點和盲點成為數據業務的瓶頸。杭州精品網2013年目標是要建成立體組網和廣度深度覆蓋，因此需要使用小站解決城區的弱覆蓋、深度覆蓋和熱點補充問題，達成杭州精品網的“隨時隨地5M”的目標。但是小站ATOM技術在LTE中是個新技術，它仍然會面臨很多挑戰，還有很多問題值得進一步研究。例如有以下兩方面[1，2，5]：

（1）深度覆蓋需求強烈：70%～80%的移動數據業務發生在室內，室外宏站穿透覆蓋室內的方案存在室內覆蓋欠佳、吸收話務比例不高的情況，須解決深度覆蓋問題。

（2）移動數據業務質量要求高：為保證用戶的高速移動數據業務體驗，必須提供良好的連續覆蓋。

參考文獻：

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[6] 曹江海. TD-LTE網絡承載及優化[J]. 海峽科技與產業， 2013（9）： 78-81.

[7] 充分利用小靈通站點資源 助推中國電信LTE建設[J]. 通信世界， 2013（25）.★endprint

◆測試資源：支持F/D頻段的測試終端1部。

◆網絡配置：小區空擾。

◆宏站SA2/SSP5，微站SA2/SSP7，帶寬20M，宏站MIMO模式TM3/TM7自適應，微站配置開環自適應。

首先，關閉微站，將UE接入主測宏站，在每個測試點分別做fullbuffer的下行業務和上行業務，并保證穩定后下行業務和上行業務保持60s以上，記錄PCI、RSRP、SINR、MCS、RANK、CQI、RB數、天線模式、L1和L3吞吐量打點信息。然后，微站開啟，UE接入主測微站，同樣在每個測試點分別做fullbuffer的下行業務和上行業務，并保證穩定后下行業務和上行業務保持60s以上，記錄PCI、RSRP、SINR、MCS、RANK、CQI、RB數、天線模式、L1和L3吞吐量打點信息。最后，輸出測試終端的下行L1和L3吞吐量及RSRP、RS-SINR、MCS、CQI、RB數等信息。測試結果如表1和表2所示。

由表1、表2可知，部署ATOM之后，室內覆蓋情況得到明顯改善，且網絡容量和用戶感知也得到很大提升：

◆ATOM激活之后測試區域RSRP平均值提升近9.74dBm，改善明顯；

◆ATOM激活之后測試區域SINR平均值提升近8.72dB，改善明顯；

◆ATOM激活之后測試區域下行平均吞吐量為47.81Mbps，比之前的25.95Mbps提升84.24%，改善效果非常明顯；

◆ATOM激活之后測試區域上行平均吞吐量為7.63Mbps，比之前的4.6Mbps提升65.87%，改善效果非常明顯；

◆通過淺、中、深度覆蓋結果可以看出，ATOM對于室內覆蓋效果的改善非常明顯。

3.3 ATOM室外補盲測試

為了對比微站部署前后在補盲場景的覆蓋性能和考察微站部署后對宏站服務范圍的影響，本文將對ATOM室外補盲進行對比測試。測試環境配置如下：

◆測試區域：室外補盲場景，遍歷區域分為兩部分，一部分為微站部署后，接入微站的區域，為區域1；另一部分為微站部署后，仍接入主測宏站的區域，為區域2。測試路線應盡可能的遍歷主測宏站和微站的覆蓋區域。

◆測試資源：支持F/D頻段的測試終端1部；GPS接收設備及相應的路測系統、電子地圖等；測試車一部。

◆網絡配置：小區空擾。

◆宏站SA2/SSP5，微站SA2/SSP7，帶寬20M，宏站MIMO模式TM3/TM7自適應，微站配置開環自適應。

首先，關閉微站，將UE接入主測宏站，在區域1和區域2進行勻速移動遍歷，分別做fullbuffer的下行業務和上行業務，記錄PCI、RSRP、SINR、MCS、RANK、CQI、RB數、天線模式、L1和L3吞吐量打點信息。然后，打開微站，將UE以同樣的路線在區域1和區域2進行勻速移動遍歷，分別做fullbuffer的下行業務和上行業務，記錄PCI、RSRP、SINR、MCS、RANK、CQI、RB數、天線模式、L1和L3吞吐量打點信息。最后，記錄測試小區周圍的站址和基站信息，包括站高、天線角、下傾角、發射功率、發射模式等，繪制RSRP、SINR、L3的上下行吞吐量隨位置變化的打點圖。測試結果如圖4、圖5和表3所示：

圖4 微站激活RSRP覆蓋圖

圖5 微站去激活RSRP覆蓋圖

表3 ATOM單用戶吞吐量測試結果對比

指標 PDCP層平均下載速率/Mbps PDCP層平均上傳速率/Mbps RSRP平均值/dBm SINR平均值/dB

ATOM去激活 34.81 5.42 -93.59 13.85

ATOM激活 61.86 7.84 -73.35 25.5

提升 77.71% 44.65% 20.24 11.65

通過測試區域拉網數據可以看出，激活ATOM站點之后：

◆測試區域下行平均吞吐量提升77.71%，改善效果非常好；

◆測試區域上行平均吞吐量提升44.65%，改善效果非常好；

◆測試區域RSRP提升20dBm左右，SINR提升11dB左右，整體改善明顯；

◆部署ATOM之后，室外道路覆蓋情況得到明顯改善，且網絡容量和用戶感知也得到很大提升。

4 總結

LTE的高寬帶刺激了數據業務的快速發展，然而部分熱點和盲點成為數據業務的瓶頸。杭州精品網2013年目標是要建成立體組網和廣度深度覆蓋，因此需要使用小站解決城區的弱覆蓋、深度覆蓋和熱點補充問題，達成杭州精品網的“隨時隨地5M”的目標。但是小站ATOM技術在LTE中是個新技術，它仍然會面臨很多挑戰，還有很多問題值得進一步研究。例如有以下兩方面[1，2，5]：

（1）深度覆蓋需求強烈：70%～80%的移動數據業務發生在室內，室外宏站穿透覆蓋室內的方案存在室內覆蓋欠佳、吸收話務比例不高的情況，須解決深度覆蓋問題。

（2）移動數據業務質量要求高：為保證用戶的高速移動數據業務體驗，必須提供良好的連續覆蓋。

參考文獻：

[1] 付吉祥，許靈軍，程廣輝. TD-LTE一體化微站產品規劃研究[A]. 中國通信學會第十七屆全國青年通信學術年會論文集[C]. 2012.

[2] 許靈軍，程廣輝. 靈活小基站在TD-LTE網絡中的應用規劃[J]. 通信世界， 2012（31）.

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[4] 許靈軍，鄧偉，程廣輝，等. TD-LTE基站產品規劃研究[J]. 電信科學， 2010（9）： 136-142.

[5] 許靈軍，程廣輝. 引入多樣化站型為TD-LTE量身配站[N]. 通信產業報， 2011-11-21.

[6] 曹江海. TD-LTE網絡承載及優化[J]. 海峽科技與產業， 2013（9）： 78-81.

[7] 充分利用小靈通站點資源 助推中國電信LTE建設[J]. 通信世界， 2013（25）.★endprint