居民小區場景TD-LTE多頻段協同覆蓋解決方案*

羅新軍，洪 輝

0 引 言

移動TD-LTE構建了基于宏、微協同的點、線、面立體覆蓋網絡[1-2]，基本實現城區、鄉鎮、農村中心區域等的連續覆蓋和大部分重要場景的覆蓋，以及行政村、高速公路、國道和客運專線隧道外100%的有效覆蓋，網絡建設逐漸進入后TD-LTE時代，TD-LTE網絡覆蓋由廣度向深度轉變。隨著城市發展和城鎮化的快速推進，居民小區得到快速發展，大型小區、高大建筑、建筑結構復雜等，對無線信號傳播帶來巨大影響。特別是TD-LTE網絡采用的頻段較高，對無線環境敏感，容易造成深度覆蓋不足。居民小區TD-LTE網絡的現狀，一方面TD-LTE綜合覆蓋率與流量駐留比呈上升趨勢，占比高；另一方面，MR覆蓋率等指標總體處于偏低水平。研究基于居民小區場景的TD-LTE網絡深度覆蓋針對性解決方案，提升該場景下的網絡質量和用戶體驗，減少投訴，是移動運營商的迫切需求。

1 TD-LTE鏈路預算模型

TD-LTE鏈路預算，即分析各種環境下小區的最大允許路徑損耗，獲得小區的覆蓋半徑，估算目標區域需要的TD-LTE覆蓋基站數量[3-4]。

建立TD-LTE鏈路預算模型為：

其中，ERIP（Effective Isotropic Radiated Power）即有效全向輻射功率。

式（2）中，天線增益包括發射天線增益、接收天線增益及其他增益。

當前，TD-LTE的工作頻段主要為2.3 GHz（室內E頻）、2.6 GHz（室外D頻）、1.9 GHz（室外F頻）。相對對于GSM 900 MHz頻段，TD-LTE頻段的空間傳輸過程衰減更大，穿透能力更差，高頻在饋線中的傳輸衰減也更大，嚴重影響其覆蓋距離。

TD-LTE主要制式頻段與GSM頻段的頻率損耗對比分析，如表1所示。

表1 不同制式頻率損耗

天線口1 m處各頻段空間傳播損耗，如表2所示。

表2 不同頻段空間傳播損耗

對于TD-LTE主要頻段，F頻段相對于E、D頻段，在頻率損耗方面具有3～4 dB的優勢，在空間傳播損耗方面具有1～2 dB的優勢，穿透損耗也具有無可比擬的優勢。同時，TD-LTE網絡主要承擔數據業務，對信號質量（SINR）要求高，需特別關注干擾控制。

2 居民小區場景覆蓋面臨挑戰

居民小區呈現大型化、建筑密集化、高大化、建筑結構復雜化等特點，物業敏感度高、協調困難、站點獲取難度大，基本無法入戶。傳統的居民小區覆蓋方式難以實現其深度覆蓋；室分入戶困難，成熟、高檔的居民小區人們環保意識強，室分基本無法入戶；站址選擇困難，小區居民對基站建設敏感，阻擾建站，反對在小區內開挖地面，建站傳輸資源等難以到達；對現有分布系統改造困難，無源器件多，且早期的無源器件不支持TD-LTE高頻段，器件散落在建筑物電梯、停車場及各角落，查找困難；物業協調困難，難以入場，破壞天花板，給裝修帶來損失等；無線環境復雜，小區建筑密集，高樓林立，導致無線環境復雜，產生信號遮擋、反射等；周邊宏站無法滿足小區內覆蓋要求，覆蓋難，小區投訴增多。居民小區的這些特點，制約著其網絡的建設與發展。室內盲區、弱區覆蓋是居民小區需要解決的主要問題，需要采取針對性的創新解決方案。

3 多頻段協同覆蓋解決方案

針對居民小區場景網絡覆蓋建設中面臨的選址難、入戶難、配套難、干擾控制難等問題和挑戰，構建基于F頻室分外引、E頻室內、D頻室外的多頻段室內協同整體解決方案，充分利用F頻段的頻段相對低、穿透能力強、室分外引無需機房、配套簡單等特點，使各種頻段制式相互協同，實現干擾可控。

基于F頻室分外引實現方式，可以采用以下3種方案。

第一，現網TD-SCDMA信源F頻升級方式。該方案采用基于現網TD-SCDMA信源F頻升級方式，在現網TD-SCDMA BBU的基礎上，新增LTE F頻基帶板，更換相應的電源板、控制板及光模塊等；RRU根據現網情況相應升級，若現網RRU型號支持TD-SCDMA和TD-LTE頻段，則不用升級，直接利舊；現網RRU型號不支持TD-LTE頻段，則需將現網RRU更換為支持TD-SCDMA和TD-LTE頻段的型號。此外，新增尾纖、基站網管做數據等，系統原理如圖1所示。

圖1 現網TD-SCDMA信源F頻升級方式系統

第二，獨立F頻信源方式。對于現網無TDSCDMA信源或有TD-SCDMA信源但規劃不進行F頻升級的情況，則直接采用新增F頻信源實現。在獨立F頻信源實現方式下，若現網有E頻段信源，BBU可以在E頻段上直接升級，新增相應F頻段板卡，將RRU更換為支持E頻、F頻的設備型號。方案實現更簡單，投資更少，系統原理如圖2所示。

圖2 獨立F頻信源方式系統

第三，基于F頻微小基站信源方案。微小基站特點鮮明，集成度高；體積小、重量輕，天面資源零占用或占用少；無需機房，配套建設需求少；外形美觀，隱蔽性強，安裝工程量小，可實現快速建站[5-6]。居民小區通常建筑物多且樓層較高，建筑結構復雜、密集，覆蓋的區域面積較大[7]。微小基站功率相對較小[8]，采用微小基站對成片居民小區進行深度覆蓋，則需要較多的微小基站數量，建設投資較大。同時，由于微小基站數量過多，需要特別考慮宏微、微微干擾問題，干擾控制比較困難[9-10]，網絡質量難以達到理想狀態。

根據現場覆蓋需求、現網資源情況，結合現場宏站分布情況，綜合投資收益比、干擾控制等，選擇F頻室分外引具體實現方式。基于F頻室分外引、多頻段協同深度覆蓋解決方案，容易實現對居民小區樓層的深度覆蓋，解決居民小區選址難、入戶難等黑點建設問題；通過引入基于F頻室分外引方案，實現將信號從室外打入室內的室內外協同覆蓋，可以解決信號衰減大、穿透弱的問題；通過引入基于E頻、F頻、D頻的室內外協同實現對同一區域的深度覆蓋，解決了室內外協同覆蓋存在的干擾問題。

4 典型應用案例

中山作為全國城鄉一體化程度較高的地市，只有主城區和一般城區，故其居民小區得到了蓬勃發展。中山沙溪奧園金域花園是一個典型的大型高檔居民小區，共有4棟住宅樓，分別為8、9、10、11棟，8棟（共2座）、9棟（共4座）、11棟（共4座）均為32層搞建筑，10棟高20層（共2座）；每座2部電梯，共24部電梯；有一個30 000 mm2的地下停車場；人口比較密集，中、高端用戶較多；居民環保意識強，室分無法入戶，長期阻擾建站，屬于歷史黑點。

針對中山沙溪奧園金域花園的建筑結構特點和建設困難，結合方案調研和現場勘察，覆蓋區域電梯、地下停車場已布放有GSM 900 MHz室分系統，樓層無法入戶，無覆蓋。周邊宏站主要有：（1）中山沙溪漢基花園D-ZLH，天線掛高30 m，中山沙溪漢基花園F-ZLH，天線掛高11 m，方向角均為90°/200°/290°，與覆蓋小區沙溪奧園金域花園距離352 m，其中中山沙溪漢基花園D/F-ZLH-1打向沙溪奧園金域花園小區內，可覆蓋近樓宇的低樓層和小區花園區域；（2）中山沙溪星云路D/F-ZLH，天線掛高33 m，方向角30°/150°/250°，與覆蓋小區距離273 m，該宏站距離覆蓋小區較近，但方向角非打向覆蓋小區，可有限對目標小區外圍進行補充覆蓋；（3）中山沙溪隆云路二D/F-ZLH，天線掛高27 m，方向角70°/160°/290°，與覆蓋小區距離407 m，該宏站距離覆蓋小區較遠，無法對目標小區外圍進行補充覆蓋；（4）中山沙溪明月苑D/F-ZLH，天線掛高38 m，方向角20°/150°/250°，與覆蓋小區沙距離601 m，該宏站距離覆蓋小區較遠，無法對目標小區進行覆蓋。根據小區周邊宏站分布情況可知，小區樓宇外圍部分覆蓋可以通過周邊宏站覆蓋解決，但小區樓宇內部部分則無法通過外部宏站進行覆蓋解決，需要新增室內分布系統整體解決。

通過需求分析和方案比選，采用基于F頻室分外引、多頻段室內外協同深度覆蓋整體解決方案，對中山沙溪奧園金域花園進行整體覆蓋。對于電梯、停車場采用E頻段利舊原有室分系統覆蓋，樓層部分采用基于F頻室分外引+室外射燈天線覆蓋，周邊外圍則采用現網D頻宏站補充覆蓋。

室分外引信源BBU使用一套中興ZXSDR B8300設備，配置為O1。RRU主設備分別安裝在11棟1座電梯機房墻壁上和9棟1座電梯機房墻壁上。通過安裝室外射燈天線，分別對樓宇高、中、低層及室外公共區域通過樓宇對打實現信號覆蓋。室分外引F頻天面安裝圖，如圖3所示。

該居民小區樓宇電梯和地下停車場內部已有GSM系統，解決了基本通話問題。通過F頻室分外引樓宇對打方式，補充園區內樓層部分室內TD-LTE信號覆蓋，各頻段之間無干擾；周邊宏站D頻/F頻對小區樓宇外部區域進行TD-LTE信號深度覆蓋，D頻與F頻間無干擾，F頻之間由于承重墻等的衰減，相互干擾基本可忽略。為避免室分外引信號外泄引起居民小區周邊道路與宏站間產生干擾，設計施工時，專門調整射燈天線的下傾角和方位角。

圖3 室分外引天面設計

設備開通后，對中山沙溪奧園金域花園覆蓋目標區域進行覆蓋效果評估，包括RSRP值、SINR值及相關業務測試，從而測得覆蓋區域室內、室外的RSRP值均在合理范圍內，SINR值得到顯著提升。采用E頻段室分入戶的高大建筑，區域內RSRP在-60 dBm左右，SINR值達到30 dB，滿足覆蓋指標要求。設備開通后，對中山橫欄新茂村覆蓋目標區域進行RSRP值、SINR值及相關業務測試，RSRP在-80 dBm左右，SINR值達到30 dB左右，滿足省公司覆蓋指標要求，小區總體覆蓋率達到98.5%，接通率100%。

隨著中山沙溪奧園金域花園采用本次創新解決方案進行小區室內外深度覆蓋，該居民小區長期TD-LTE弱覆蓋、盲區現象得到明顯改善，解決了用戶投訴及室分物業協調難、室分入戶難等問題，取得了良好的經濟效益和社會效益。

5 結 語

采用基于F頻室分外引、多頻段協同深度覆蓋解決方案，可實現對居民小區進行深度覆蓋，解決客戶投訴。通過F頻、D頻、E頻等室內外多頻段協同，解決了居民小區物業協調困難、室分入戶困難的問題，快速實現了居民小區樓宇及園區的深度覆蓋；基于現網已有配套設施，無需新增電源，無需機房，無需新增傳輸，投資少、見效快；基于F頻的室分外引將信號從室外打入室內，解決了信號衰減大、穿透能力弱的問題，特別適于樓宇間隔多等特點的居民小區深度覆蓋；方案可復制性強，適用于大多數場景的難點、黑點的深度覆蓋。此外，考慮到居民小區物業協調困難、室分入戶困難、樓宇結構分割多、利舊室分系統無源器件頻段不支持E頻段等特點，對于特別復雜的居民小區場景，可引入微小基站等產品方案，從而利用多方案的優勢互補，實現居民小區的全網絡覆蓋。

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