利用現網資源實現農村長期演進全覆蓋的應用

江蘇省通信管理局通信發展與保障處 堵雯曦

利用現網資源實現農村長期演進全覆蓋的應用

江蘇省通信管理局通信發展與保障處 堵雯曦

從如何快速提高單站覆蓋能力入手，采用8通道雙拼技術和高增益天線技術相結合方案，提高單小區的發射和接收功率，提升單小區的覆蓋范圍，并衍生出多種覆蓋方案對弱覆蓋點進行補盲，結合新建站點，初步實現農村LTE（長期演進）網絡的全覆蓋。

農村長期演進全覆蓋；8通道雙拼技術；高增益天線

0 引言

2014年，中國移動在國內率先開始大規模部署TD-LTE（分時長期演進）網絡，隨著中國移動TD-LTE一期、二期建設的完成，多數城市基本實現連續覆蓋。由于TD-LTE室外覆蓋使用的是F頻段，與原有的GSM網絡使用的900 MHz頻段相比存在傳播損耗大，穿透性較差，廣域覆蓋能力不足的問題。特別是在農村區域，由于現網站點的站間距較大，完全利用既有站點資源部署TD-LTE網絡會存在大量的覆蓋盲區，無法實現農村區域的全覆蓋。因此，如果要實現農村區域的LTE全覆蓋，需要新建大量的基站，這樣勢必會帶來建設周期長，成本開銷巨大的問題，無法真正實現中國移動提出的“快人一步”4G建設目標。針對此情況，突破傳統網絡建設思維，從如何提高單站覆蓋能力入手積極研究TD-LTE新技術和建設手段，提出采用多天線多RRU（射頻拉遠單元）和高增益天線技術，提高單小區的發射和接收功率，提升單小區的覆蓋范圍，初步實現農村LTE網絡的全覆蓋。

1 關鍵技術

1.1 8通道雙拼技術

8通道雙拼方案，下行采用兩個8 通道RRU，其中一個RRU下行主發射TD-TEL，另一個RRU下行只發射TDS（時分同步碼分多址），TDS的剩余功率可以給TD-LTE使用，下行單制式可以最大化使用每個RRU的功率，以滿足農村廣覆蓋場景下行功率的需求。

上行采用16通道雙模接收來同時提高TDS/TD-LTE上行覆蓋能力。圖2為圖1左下方BBU連接局部。。

1）同一個小區使用兩個RRU進行聯合收發。

2）兩個RRU和兩幅天線分別并排集中放置。兩個RRU到兩副天線之間的饋線盡量保持一致，兩副天線的方位角和下傾角保持一致。兩幅天線在滿足同覆蓋的條件下，水平間距在0.5～1.5 m之間。如圖3所示。

3）16通道最大比合并接收，理論上比8通道可以獲得下行6 dB、上行4 dB的增益。

單小區場景下，16T（16通道發射）相對8T下行功率提升6 dB，下行增益來源：16T相對8T的下行功率增益，通過鏈路預算可得下行覆蓋提升42%左右。

單小區場景下，16R（16通道接收）相對8R，上行基站接收信噪比提升4 dB左右，上行增益來源：16R相對8R的接收分集增益和陣列增益，通過鏈路預算可得上行覆蓋提升28%左右。

1.2 高增益天線

高增益天線具有增益高、性能優、風阻低、部署快等特點。與傳統天線相比，高增益天線覆蓋距離提升20%，如圖4所示。

增益高：17 dBi，支持大間距連續覆蓋。

性能優：陣列間距優化設計。

風阻低：流線型天線罩設計。

部署快：原有站點抱桿利舊安裝。

高增益天線水平半功率波束寬度：75/75/65，垂直半功率波束寬度：4.5/4.3/3.5。詳見圖5。

經測試，高增益天線小區邊緣SINR(信號與干擾加噪聲比）提升3.3 dB，小區邊緣容量可提升36%。

1.3 多方案組合

我們針對不同覆蓋場景，對普通8通道、8通道雙拼、普通天線、高增益天線進行多組合產品方案，有效滿足農村全覆蓋及深度覆蓋需求。如圖6所示。

2 試點測試和效果

中國移動通信集團徐州分公司在邳州對聶閣站點進行了8通道雙拼改造，并結合高增益天線進行了多種組合方案測試。邳州聶閣，距離周邊站點約2.5 km，且正北方向1.5 km處有村莊，其余覆蓋范圍內為農田。符合測試要求。農田區域用來測試農村廣域覆蓋，村莊區域用來測試農村深度覆蓋

2.1 拉遠DT（路測）測試情況

按照下行1 Mb/s、上行256 kb/s、電平－108 dBm進行拉遠測試，RSRP（參考信號接收功率）拉遠測試情況詳見圖7，具體數據如表1所示。

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2.2 拉遠CQT（呼叫質量測試）情況

按照實驗站點1小區方向按照1 km/2 km/2.5 km進行定點測試，主要測試指標為電平值、下載速率、上傳速率。具體測試數據如表2拉遠CQT測試數據所示。

2.3 室內深度覆蓋及室外廣域覆蓋數據對比

按照實驗站點1小區方向按照室內深度覆蓋及室外廣域覆蓋在1.6 km處進行測試，主要測試指標為電平值、下載速率、上傳速率。具體測試數據如表3室內深度覆蓋及室外廣域覆蓋測試數據所示。

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2.4 試點測試小結

從對比測試結果可以看出：

1）“8通道雙拼加高增益天線”方案的各項指標效果最好，下行增益平均增加109%左右，上行增益增加141%左右，覆蓋距離在3 km以上。

2）“8通道雙拼”與“普通8通道加高增益天線”方案的各項性能基本相當下行增益平均增加50%左右，上行增益增加70%左右；覆蓋距離1.8 km以上。

因此，4種覆蓋方案可有效滿足農村各種場景廣覆蓋和深度覆蓋場景的上下行覆蓋，提升邊緣區域的覆蓋需求。

3 技術優勢及效益評估

8通道雙拼技術率先采用2個RRU和2個天線組合為1個小區，充分利用現有站點和天面資源，結合高增益天線技術，可以實現多種場景的農村弱覆蓋補盲，同時降低新建站點的建設成本和維護成本。

從效益評估方面，針對多種創新方案與傳統的普通8通道覆蓋方案，從單站點新建鐵塔、新增設備、配套設施等方面進行對比。結合現網地區徐州農村站點情況，對新技術使用方案進行效益評估如下：

1）普通新建站：設備成本及配套成本約65萬元人民幣。

2）新技術建設一：現網單站三個小區均為新技術方案，可實現對周邊區域LTE廣覆蓋。

3）新技術建設二：現網三個基站分別對應一個小區應用新技術方案，可實現對應弱覆蓋區域實現LTE廣覆蓋。如表4所示。從效益評估上看，單站點新技術方案相比新建站可以減少投資80%以上，同時減少后期維護成本。結合測試結果，在僅新增設備的情況下，新技術方案可提高小區覆蓋范圍和覆蓋能力，而且部署快，多種創新方案想結合，可滿足農村各種場景弱覆蓋補盲，初步實現農村區域全覆蓋。

4 總結

8通道雙拼技術率先采用2個8通道RRU和2個天線組合為1個小區，克服了基帶處理問題，充分利用了通道增益和天線增益，可充分利用現有站點和天面資源，提高單小區的發射和接收功率，提升單小區的覆蓋范圍，提升邊緣覆蓋，改善邊緣用戶感知；與高增益天線相結合，創新多種組合方案，可以實現各種場景的農村弱覆蓋補盲。結合效益評估，從單站點新建鐵塔、新增設備、配套設施等方面進行對比，采用新方案單站可節約成本80%以上，同時節約后期維護成本。因此，在農村區域新建站規劃和弱覆蓋區域補盲工作中，采用多天線、多RRU和高增益天線技術相結合方案，可以快速有效的初步實現農村LTE全覆蓋，進一步加快新型城鎮化建設步伐，有效提升信息通信基礎設施建設水平。