林躍偉

摘 要：農(nóng)村區(qū)域已經(jīng)成為數(shù)據(jù)用戶的熱點區(qū)域，農(nóng)村場景的TD-LTE網(wǎng)絡覆蓋已成為各運營商需要迫切不解決的問題。提出了農(nóng)村TD-LTE覆蓋的解決技術方案，并從規(guī)劃指標、成本等方面分析了TD-LTE覆蓋方案的實施效果，以期為今后的農(nóng)村TD-LTE實現(xiàn)全覆蓋提供新的參考方法。

關鍵詞：TD-LTE；4G網(wǎng)絡；站點資源；GSM網(wǎng)

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.24.025

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高，農(nóng)村建設取得了一定的效果，不僅表現(xiàn)在各種醫(yī)療保險、農(nóng)業(yè)補貼等基本生活的扶持上，更大的變化還體現(xiàn)在公共基礎設施建設方面。其中，網(wǎng)絡建設也得到了非常大的支持?；谖覈簧俎r(nóng)村地區(qū)地廣人稀的實際情況，如果仍然按照2G或3G無線覆蓋的方式部署，不僅投資巨大，且無法滿足農(nóng)村用戶接入高速寬帶的需求。隨著4G網(wǎng)絡的誕生，我國有望使用TD-LTE技術來解決這一系列問題。但農(nóng)村場景由于地理特征明顯、空間環(huán)境較為復雜，因此，在此場景下實現(xiàn)TD-LTE覆蓋需要提出合理的建設方式及覆蓋方案。如何節(jié)約投資，最大化利用既有站點資源部署TD-LTE網(wǎng)絡，并對農(nóng)村弱覆蓋地區(qū)進行補盲，成為了一個亟待解決的問題。

1 農(nóng)村場景全覆蓋的解決方案

隨著移動通信技術的快速發(fā)展，TD-LTE已經(jīng)在覆蓋了大部分城市地區(qū)，TD-LTE建設的主要方向已經(jīng)逐漸轉向農(nóng)村市場。目前，農(nóng)村地區(qū)的TD-LTE網(wǎng)絡的建設才剛起步，對于部分農(nóng)村，GSM網(wǎng)的站間距過大，TD-LTE與GSM共站無法保證有效覆蓋，增加新站點又會加大投資成本。為了最大化挖掘當前共站模式的潛力，提升廣覆蓋能力及邊緣用戶的感知度，需要采用創(chuàng)新方案提升TD-LTE的覆蓋能力，滿足農(nóng)村邊緣廣覆蓋的需求。

1.1 普通8T8R方案

目前，TD-LTE網(wǎng)絡的宏站普遍采用了8T8R方案，即采用8通道RRU（射頻拉遠單元）和8收8發(fā)的普通智能天線。多天線技術的明顯標志為波束賦形，通過動態(tài)波束賦形將主信號對準目標終端，從而獲得更高的SINR（信號與干擾加噪聲比）值。該方案的實現(xiàn)主要基于TDD（時分雙工）系統(tǒng)的上/下行鏈路使用相同的頻點，基站可以利用對上行信道接收信號的判斷（不同天線的相位和功率或信噪比）對下行信道條件進行預估，實現(xiàn)波束賦形。該方案的另一個優(yōu)點是不需要額外的用于信道估計的開銷，實時性較好。

1.2 提升發(fā)射功率的方案

通過提高導頻發(fā)射功率和高功率RRU輸出方案，可以提升下行功率，增大下行覆蓋半徑。

1.2.1 提高導頻發(fā)射功率

CRS（小區(qū)公共參考信號）用于下行信道估計、調(diào)度下行資源、切換測量等，CRS是下行信道解調(diào)的基礎。CRS功率增強可以借用業(yè)務信道及空RE（資源塊）功率，可提高下行鏈路信道的解調(diào)性能，增大LTE覆蓋范圍。應用導頻功率提升軟特性，即將Pa/Pb配置由（-3，1）設為（-6，3），導頻功率提升3 dB，最大允許路徑損耗增加3 dB（單小區(qū)），可使下行覆蓋半徑增大約20%.

1.2.2 采用高功率RRU輸出方案

采用8×20 W功率的RRU設備可以支持更高的CRS發(fā)射功率。與傳統(tǒng)8×10 W的RRU相比，發(fā)射功率可提升3 dB，最大允許路徑損耗增加3 dB（單小區(qū)），下行覆蓋半徑可增大約20%.

提升導頻發(fā)射功率及整體發(fā)射功率有利于下行PDCCH（物理下行控制信道）的解調(diào)，下行覆蓋半徑可增加20%，能改善區(qū)域覆蓋的性能。但該方案無上行增益，小區(qū)整體覆蓋半徑內(nèi)無明顯增益，建議應用于存在覆蓋空洞的區(qū)域，對于采用的基本方案，已能實現(xiàn)連續(xù)覆蓋的場景，如果要提升功率，需同時進行其他方式的網(wǎng)絡優(yōu)化。

1.3 高增益智能天線方案

該方案采用高性能天饋系統(tǒng)，通過提高天線增益增大覆蓋半徑，可將現(xiàn)有天饋增益提升3 dB，即由14 dBi提高至17 dBi，在F頻段上能有效增大覆蓋半徑20%以上，且部署簡單，可快速提升網(wǎng)絡的覆蓋能力。根據(jù)中國移動TD-LTE現(xiàn)網(wǎng)測試的結果，采用15.5 dBi高增益的天線與14 dBi的天線相比，覆蓋距離可增加13%左右。但在實際工程建設中，高增益智能天線較長（2.7 m左右）或較寬（0.4 m），質量較大，比普通天線的安裝難度大，需要結合實際情況綜合考慮選用。

1.4 8通道雙拼技術方案

8通道雙拼技術是指單扇區(qū)采用2個8通道RRU及2副8通道天線，提升單扇區(qū)接收和發(fā)射增益，從而達到增加網(wǎng)絡覆蓋半徑的目的。下行同一個小區(qū)采用2個8通道RRU，其中，一個RRU下行只發(fā)射4G信號，另一個RRU下行只發(fā)射3G信號，3G的剩余功率可以給4G使用。下行單制式可最大化使用每個RRU的功率，4G可以實現(xiàn)下行16通道發(fā)射，以滿足農(nóng)村和道路廣覆蓋場景下行功率的需求。上行2個8通道RRU（3G/4G）采用最大比合并接收實現(xiàn)上行16通道接收，提升3G/4G的上行覆蓋能力。

8通道雙拼技術方案是TD-SCDMA/TD-LTE雙模創(chuàng)新解決方案，理論上可以獲得最大3 dB的上行增益，能有效增大上行覆蓋范圍約20%.根據(jù)中國移動TD-LTE現(xiàn)網(wǎng)測試結果，采用8通道雙拼技術方案的小區(qū)相比于采用8T8R的小區(qū)在室外上行覆蓋距離增加約20%.同時，對于室內(nèi)的上、下行速率提升效果優(yōu)于室外，這表明采用8通道雙拼技術方案的小區(qū)在深度覆蓋上也有明顯改善。8通道雙拼技術方案的優(yōu)勢在于引入下行功率增益，上行合并增益3 dB，有效解決了上、下行不平衡的問題，增大了小區(qū)的覆蓋半徑。該方案的劣勢是每小區(qū)都需新增1套天饋及RRU，使投資和建設難度增加。

1.5 8通道雙拼技術+高增益智能天線方案

該方案是指8通道雙拼結合水平半功率角為75°，增益為17 dBi的高增益智能天線，單扇區(qū)由2個8通道RRU及2副8通道高增益天線組成。使用雙天線時，根據(jù)使用頻段及90 mm陣列間距計算出安裝天線間距（要求間隔80～150 cm），從而避免相位差造成的功率損耗。

2 方案測試結果分析

目前，多數(shù)已有的有關農(nóng)村覆蓋規(guī)劃指標、覆蓋方案等的決策都缺少足夠的測試數(shù)據(jù)支撐，因此，需要開展區(qū)域測試，以摸索農(nóng)村覆蓋的基本情況、各種覆蓋方案的性能。本文為了驗證上述方案對農(nóng)村場景覆蓋的改善情況，在某基站進行了8通道雙拼改造，并結合高增益智能天線進行了多種組合方案測試。按照下行1 Mbit/s、上行256 kbit/s、電平-108 dBm進行拉遠DT（路測）測試，根據(jù)RSRP（參考信號接收功率）指標測試結果將各種方案與普通8通道+普通天線方案進行對比，各種方案實測覆蓋距離對比結果如表1所示。

從表1可看出，8通道雙拼+高增益天線方案的各項指標最好，下行增益增加約110%，上行增益增加約142%，覆蓋距離在3 km以上，遠遠優(yōu)于普通8通道+普通天線方案。8通道雙拼+普通天線與普通8通道+高增益天線方案的各項性能基本相同，下行增益分別增加約53%和48%，上行增益分別增加約65%和71%，覆蓋距離在1.5 km以上。

通過對普通8T8R方案、高增益智能天線方案等進行分析后，建議在農(nóng)村場景中按照以下原則選用方案：①在覆蓋半徑小于1.2 km的區(qū)域，普通8T8R方案能很好滿足TD-LTE網(wǎng)絡各項規(guī)劃指標。②當覆蓋半徑大于1.2 km時，綜合考慮成本和實現(xiàn)復雜度，建議采用高增益智能天線以及8通道雙拼技術增強覆蓋能力。在更加空曠的地貌應采用高增益智能天線可以使覆蓋范圍進一步擴大。③當覆蓋半徑大于2 km時，建議應用8通道雙拼技術+高增益智能天線方案，該方案不僅能滿足超遠距離覆蓋要求，還能實現(xiàn)上、下行的平衡。

3 結束語

總之，對于新時期下農(nóng)村信息化建設，TD-LTE的全覆蓋屬于一項長期、艱巨的系統(tǒng)工程。我國農(nóng)村地形復雜多樣，解決不同場景的網(wǎng)絡覆蓋是TD-LTE農(nóng)村覆蓋需要解決的首要問題。本文結合實踐經(jīng)驗對TD-LTE農(nóng)村覆蓋創(chuàng)新方案進行了研究，給出了各種研究方案的適用場景，研究成果對優(yōu)化今后的農(nóng)村TD-LTE規(guī)劃設計、實現(xiàn)全覆蓋起到了一定的參考作用。

參考文獻

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[2]印順，王一娜.TD-LTE在農(nóng)村場景建設的策略和方案[J].中國新通信，2015（16）.

〔編輯：張思楠〕