特殊場景的LTE覆蓋技術

劉金藝

(廣東省電信規劃設計院有限公司，廣東廣州510630)

隨著國家4G運營牌照的發放，各運營商紛紛進行大規模的LTE網絡規劃建設。建網初期主要規劃建設了大量的室外宏基站，以便盡快形成網絡覆蓋能力。隨著網絡的不斷完善，網絡建設的重點將轉移到解決深度覆蓋問題。

LTE-Advanced采用了異構網(HetNet)等新技術，結合立體組網的思路，使得LTE組網手段更加靈活、多樣化，在解決深度覆蓋和特殊場景覆蓋中與2/3G有明顯的差別。本文結合LTE新技術和工程實際經驗，深入探討高鐵覆蓋和密集城區兩種特殊場景的LTE覆蓋技術。

1 LTE異構網及立體組網技術

異構網(HetNet)是將不同類型的低功率節點布放在宏基站覆蓋區域內形成同覆蓋的網絡部署方式。這些低功率節點包括微微基站(PicoeNB)、家庭基站(Home eNB，也稱作 Femto eNB)以及中繼站(Relay)。

在LTE組網中，通過分層立體組網，既解決弱覆蓋問題，又解決了網絡容量問題。在信源選擇上，高層站和中層室外站采用Macro eNB，室內分布式系統可以采用Macro eNB或Pico eNB，底層站采用Pico eNB和Home eNB。異構網絡的組網條件包括兩個方面:一是作為熱點、盲點區域的補充覆蓋;二是在高數據業務區域中利用異構網進行立體組網，提高網絡容量和頻譜利用率，改善小區邊緣覆蓋性能。

2 高鐵的LTE覆蓋方案

高鐵運行速度快，采用密閉箱體設計，需要解決高速移動帶來的多普勒頻移效應和切換掉話問題。LTE系統除了設備具有自動頻率控制(AFC)功能，可通過頻偏補償來對抗多普勒效應，另外，LTE系統可以采用快速硬切換方法實現不同頻段之間以及各系統間的切換，從而更好地實現地域覆蓋和無縫切換。快速硬切換也可對抗多普勒頻偏效應，比接力切換方案更能保證連續覆蓋。另外，由于高速移動，如果覆蓋高鐵的2個小區的信號剛好接續，那么高速運動的移動用戶服務小區會突然消失，導致通信中斷，所以要使兩個方向有一定的重疊覆蓋區域。

高鐵沿線覆蓋區域主要為室外沿線和隧道，其覆蓋方式一般包括:優化原有宏基站覆蓋和組建專網(RRU和Relay拉遠)方式。

2.1 高鐵沿線覆蓋

高鐵室外沿線場景，一般是通過設置宏基站接力覆蓋的方式，相鄰基站間距不能設置過遠，否則不僅信號影響切換，還會影響小區的邊緣覆蓋信號強度，甚至會出現一定的覆蓋盲區。該場景下主要的覆蓋方式包括:

(1)現網宏基站覆蓋

選擇高速鐵路沿線附近的現有宏基站，通過優化方式，調整工程參數和網絡參數對高速鐵路沿線進行覆蓋，同時兼顧原來的覆蓋區域;由于原有2/3G覆蓋距離較遠，需要適當補充LTE基站。該覆蓋方式的缺點是切換過于頻繁、容易脫網掉話。

(2)專網覆蓋，RRU、Relay覆蓋

高鐵覆蓋一般通過部署專網，在高速鐵路沿線線性布放RRU設備和天饋系統，通過拉遠或中繼方式對高速鐵路沿線進行線性覆蓋。

如圖1所示，BBU連接的多個RRU可以組成一個小區(A區域和B區域)，每個RRU通過二功分器+定向天線來延伸覆蓋距離，將一個小區的覆蓋范圍從幾百米延伸到幾公里。

圖1 高鐵沿線BBU+RRU(Relay)布放示意圖

Relay能加大站點和天線的分布密度，拉近了天線和終端用戶的距離。由于在Relay節點引入基帶信號處理，既可以抵抗移動信道的大尺度衰落，還可以抑制干擾。因此，Relay是LTE中代替直放站覆蓋高鐵的重要設備。

2.2 隧道覆蓋

隧道主要分短隧道(無避車洞)，長隧道(有避車洞)和隧道群(隧道間距在1公里以內的)。該類場景的高速鐵路覆蓋方式建議如下:

(1)短隧道覆蓋

對于單獨的短隧道區域，建議采用RRU、Relay+定向天線，或者采用Pico eNB+定向天線，實現對隧道及隧道外延伸區域的覆蓋。

(2)長隧道和隧道群

對于長隧道和隧道群區域，建議采用BBU+級聯RRU+定向天線(或泄漏電纜)的方式，實現對隧道及隧道外延伸區域的覆蓋。

3 城市密集區域LTE覆蓋方案

城市密集區域的LTE覆蓋，是在相對狹小的空間內實現LTE盡可能大的覆蓋容量。應把需要覆蓋的密集區域作為一個整體，設置合理的基站局部，以立體化組網為原則，合理利用異構網元來構筑密集城區的覆蓋網絡，其組網示意圖如圖2所示。

(1)設置合理的基站布局

密集城區的基站網絡結構非常重要，需要結合該區域的地形地貌和建筑物的高度、位置等特征，設置合理的基站布局，盡量形成標準的蜂窩網絡拓撲結構。對于原有基站位置、高度不合理的，還需要進行搬遷調整。利用建筑物的阻擋作用，部署一定的低層站、街道站，再根據中層站、低層站和街道站的整體覆蓋效果，在信號差的商鋪、窄巷、地下行人通道等地方部署一定數量的異構網元，從而形成立體的無縫覆蓋，而且提升了網絡容量。

圖2 城市密集區域異構網立體組網示意圖

(2)部署分層立體化網絡

LTE立體網中，中層站Macro eNB的高度為30 m左右，在密集市區的站距約為300～500 m，一般安裝于建筑物的樓頂或者裙樓，并做好隱蔽美化措施;在高層樓宇、縱深較大的室內建筑新建室內分布系統時，建議設雙通道室內分布系統，實現2×2 MIMO;對于密集市區的繁華商業街、步行街等人流密集的主要街道，還需要設置街道站，天線可安裝于路燈桿上或裙樓上(大多數用廣告牌偽裝);商鋪、窄巷、地下行人通道等還可以部署低層站。

宏站和室內分布系統建議采用異頻組網，如建設街道站的，建議街道站和宏站采用異頻組網。在頻段充足的情況下，采用異頻組網，能提高網絡容量，減少小區之間的干擾。

(3)適當利用異構網元

異構網元Pico eNB、Home eNB和Relay對于密集城區的覆蓋將發揮很大的作用。首先Pico eNB可以很便利地用于街道站、室內等區域的覆蓋;Home eNB用于室內商鋪、住宅及其他盲點的補充覆蓋，在解決覆蓋盲點的同時，增加了區域內的網絡容量;Relay可以用于解決地下室、電梯、隧道等場景的覆蓋，減少主設備的投資，加快網絡的部署。

4 總結

充分利用LTE異構網和立體組網技術，能夠更加靈活的進行網絡建設，是解決深度覆蓋問題的良好手段。對于高鐵的LTE組網，需要延伸小區覆蓋距離，以減少切換次數來解決快速切換的問題。對于密集城區則需要充分利用異構網元靈活快速布網的優勢，通過構筑立體網來解決深度覆蓋問題，提升網絡容量，從而達到快速布網，降低建設成本的目的。

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