TD—LTE農村覆蓋解決方案

周巍 符新 常鶴

【摘要】 本論文對農村各類典型場景的4G覆蓋方案進行分析，通過鏈路預算推算出TD-LTE的基站的覆蓋半徑，得出了農村地區4G快速覆蓋的整體方案，可以為今后的農村TD-LTE規劃設計提供參考，為即將到來的農村4G網絡建設做好技術準備，使中國移動的4G網絡能快速部署到廣大農村。

【關鍵詞】 TD-LTE 農村覆蓋 鏈路預算

一、前言

中國移動4G網絡建設正大規模推進，目前已實現全國鄉鎮以上地區4G網絡全覆蓋。根據規劃，到今年年底，中國移動將進一步擴大4G覆蓋范圍，增強覆蓋效果，實現全國全省主要交通干道、省內3A級以上風景區的全部覆蓋以及農村數據流量較高區域的熱點覆蓋。

如何快速有效的把技術領先的4G網絡部署到廣大農村地區，使農村地區的信息化平臺更通暢、更快捷是目前LTE研究的重大課題。

二、農村典型模型分析

2.1農村地形分類

平原：一般海拔在200米以下，指廣闊而平坦的陸地。它的主要特點是地勢低平，起伏和緩，相對高度一般不超過50米，坡度在5°以下。

丘陵：一般海拔在200米以上，500米以下，相對高度一般不超過200米，高低起伏，坡度較緩，由連綿不斷的低矮山丘組成的地形。

山地：一般在500米以上，地面峰巒起伏，坡度陡峻。

2.2傳播模型

無線電波傳播的特性主要取決于傳播環境，即地形地貌、建筑物材料和分布、植被、車流、人流、自然和人為電磁噪聲等多個因素影響，不同的傳播環境下電波傳播特性不盡相同。傳播模型是通過多種參數對復雜的無線電波傳播環境進行提煉總結和描述。因此，無線網絡規劃通常用無線傳播模型來估算基站的覆蓋范圍。

傳播模型按建模方法主要分為確定性模型和經驗型模型兩大類。確定性模型是根絕具體的現場環境，應用電磁場理論，詳細計算得出的公式。其參數多，計算量大，復雜度高，但同時得到的模型十分精確。經驗型模型主要是通過大量的測試數據進行統計分析歸納出的公式，參數少，計算量小，比較適合在預規劃過程中使用，后期再進行模型校正，得到實際網絡中的精確模型。

下表列出了幾種常見模型的特點：

TD-LTE室外宏基站傳播模型常用COST231-Hata模型，在選取常規參數下，參照TD-SCDMA系統2G頻段模型，通用模型公式可以簡化為：

2.3鏈路預算結果

確定好傳播模型的參數后，從傳播模型公式可以計算出結合鏈路預算得到的最大路徑損耗，就可以估算出信道的覆蓋半徑。需要注意的是：根據上述公式一般僅能計算平原和丘陵場景的基站覆蓋半徑理論值；由于山區地形的電波傳播損耗更受到基站及手機與山地阻擋相對位置的影響，因此無法計算出農村山區的基站覆蓋半徑，此時需要根據勘測和選址情況確定建設方式。

三、農村覆蓋策略和方案

相比城市，我國農村地廣人稀，寬帶入戶挑戰大，且農村需覆蓋面廣、距離遠且用戶分散，單位用戶話務量和總話務較低。受經濟環境影響，農村的地區通信水平差異明顯。在建設過程中，農村通信投入大，建設運維成本高，另外由于競爭影響以及經濟水平影響，造成通信資費低，而農村通信收入卻較低。在運維過程中，由于農電網絡不穩定，服務質量難于保證。另外，農村地區地形地貌復雜多變，有平原、丘陵、高山、樹林、隧道等。

因此，在進行TD-LTE農村覆蓋時，應充分利用現網資源，從而在滿足覆蓋效果的前提下，盡量節約成本。

經實地勘察后可發現，現網資源中，傳統有線接入里程長，維護代價大；無線2/3G帶寬小，無法滿足4G帶寬需要；中國移動農村GSM普遍站間距2km以上，農村4G覆蓋能力要求高。

綜上所述，農村地區基站建設方式如下：

3.1平原建設方案

3.2丘陵建設方案

在丘陵地帶，村鎮的房屋多為平房，房屋的分布也比較稀疏，用戶少且分布廣。對信號影響較大的便是樹木造成的信號衰耗以及緩坡對信號的阻擋。在實際的選站過程中，需要遵循以下原則：

3.3山區建設方案

山區建站相對于以上兩種地形是最為復雜的，主要表現為山體阻擋嚴重，造成電波的傳播衰落較大，達到全面有效覆蓋是很困難的。另外，相對于以上兩種地形來講，用戶分布更為零散，話務密度更低。

需要根據不同的用戶分布、地形特點來選擇合適的基站位置、站型、天線型號，以此確定基站或建在山頂上、山腰間、山腳下、或山區里的合適位置。

對于山區建站，考慮到征地、引電費用差別較大，所以是采用高山上建站，還是半山腰或者是山腳下，要綜合考慮投資費用。

為了進一步提高網絡的覆蓋能力和業務質量，對于一些需要增強覆蓋的場景，可以通過以下策略，加強農村場景下TD-LTE網絡的用戶感知水平。

1）采用高性能天饋提升覆蓋能力

單元增益預計可在現有基礎上提升2.5～3dB，即F頻段由14dBi提高至16.5～17.0dBi左右，可使覆蓋能力增強20%。

2）16T16R TDS/TDL雙模創新方案提升邊緣區域覆蓋能力

下行采用兩個8通道RRU，其中一個RRU下行只發射TDL，另一個RRU下行只發射TDS，下行單制式可用到每個RRU的最大功率滿足網規農場場景下行功率要求。

上行采用16通道雙模接收來同時提高TDS/TDL上行覆蓋能力：

同一個小區使用2個RRU進行聯合收發。

根據不同應用場景，2個RRU可以集中放置，也可以分開放置。

16通道最大比合并接收，理論上比8通道可以獲得最大3dB的增益。

3）使用Relay基站回傳，延伸覆蓋能力

宿主基站為用戶提供覆蓋的同時，給Relay節點提供無線回傳鏈路，在一些覆蓋廣，有盲區的山區使用，延伸TD-LTE的覆蓋能力。

從前期測試情況，當農村基于4G與GSM共站址建設時，對于85%的場景采取普通宏站覆蓋方案時，可以做到90%的比例的RSRP都大于-105dBm，邊緣下載速率達15Mbps，整體覆蓋水平良好，甚至要優于城區的業務體驗；對于站間距較大場景，使用RS Power Boosting方案分別能提升20%的覆蓋半徑，從而能有效保證4G業務的連續有效覆蓋；采用16T16R覆蓋增強方案，相對8T8R方案覆蓋半徑提升20%。

四、結論

本論文對農村各類典型場景的4G覆蓋方案進行分析，通過鏈路預算推算出TD-LTE的基站的覆蓋半徑，得出了農村地區4G快速覆蓋的整體方案，可以為今后的農村TD-LTE規劃設計提供參考，為即將到來的農村4G網絡建設做好技術準備，使中國移動的4G網絡能快速部署到廣大農村。

參 考 文 獻

[1] TD-LTE在農村場景建設的策略和方案，徐皓 顏軍 李賓 江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司，中國新通信雜志.

[2] 中國移動TD-LTE農村覆蓋方案研究，中國移動通信集團河南有限公司，河南，鄭州，450008，移動通信雜志.

[3] TD-LTE農村基站覆蓋能力分析，徐德平 鄧安達 程日濤 張華 焦燕鴻，中國移動通信集團設計院有限公司，北京，100080，電信工程技術與標準化雜志.

[4] TD-LTE 4G網絡在農村場景規劃設計與工程建設中方案研究，鐘志成 高新，中睿通信規劃設計有限公司，廣東廣州，510630，數字技術與應用雜志.