TD—LTE农村覆盖解决方案

周巍 符新 常鹤

【摘要】 本论文对农村各类典型场景的4G覆盖方案进行分析，通过链路预算推算出TD-LTE的基站的覆盖半径，得出了农村地区4G快速覆盖的整体方案，可以为今后的农村TD-LTE规划设计提供参考，为即将到来的农村4G网络建设做好技术准备，使中国移动的4G网络能快速部署到广大农村。

【关键词】 TD-LTE 农村覆盖 链路预算

一、前言

中国移动4G网络建设正大规模推进，目前已实现全国乡镇以上地区4G网络全覆盖。根据规划，到今年年底，中国移动将进一步扩大4G覆盖范围，增强覆盖效果，实现全国全省主要交通干道、省内3A级以上风景区的全部覆盖以及农村数据流量较高区域的热点覆盖。

如何快速有效的把技术领先的4G网络部署到广大农村地区，使农村地区的信息化平台更通畅、更快捷是目前LTE研究的重大课题。

二、农村典型模型分析

2.1农村地形分类

平原：一般海拔在200米以下，指广阔而平坦的陆地。它的主要特点是地势低平，起伏和缓，相对高度一般不超过50米，坡度在5°以下。

丘陵：一般海拔在200米以上，500米以下，相对高度一般不超过200米，高低起伏，坡度较缓，由连绵不断的低矮山丘组成的地形。

山地：一般在500米以上，地面峰峦起伏，坡度陡峻。

2.2传播模型

无线电波传播的特性主要取决于传播环境，即地形地貌、建筑物材料和分布、植被、车流、人流、自然和人为电磁噪声等多个因素影响，不同的传播环境下电波传播特性不尽相同。传播模型是通过多种参数对复杂的无线电波传播环境进行提炼总结和描述。因此，无线网络规划通常用无线传播模型来估算基站的覆盖范围。

传播模型按建模方法主要分为确定性模型和经验型模型两大类。确定性模型是根绝具体的现场环境，应用电磁场理论，详细计算得出的公式。其参数多，计算量大，复杂度高，但同时得到的模型十分精确。经验型模型主要是通过大量的测试数据进行统计分析归纳出的公式，参数少，计算量小，比较适合在预规划过程中使用，后期再进行模型校正，得到实际网络中的精确模型。

下表列出了几种常见模型的特点：

TD-LTE室外宏基站传播模型常用COST231-Hata模型，在选取常规参数下，参照TD-SCDMA系统2G频段模型，通用模型公式可以简化为：

2.3链路预算结果

确定好传播模型的参数后，从传播模型公式可以计算出结合链路预算得到的最大路径损耗，就可以估算出信道的覆盖半径。需要注意的是：根据上述公式一般仅能计算平原和丘陵场景的基站覆盖半径理论值；由于山区地形的电波传播损耗更受到基站及手机与山地阻挡相对位置的影响，因此无法计算出农村山区的基站覆盖半径，此时需要根据勘测和选址情况确定建设方式。

三、农村覆盖策略和方案

相比城市，我国农村地广人稀，宽带入户挑战大，且农村需覆盖面广、距离远且用户分散，单位用户话务量和总话务较低。受经济环境影响，农村的地区通信水平差异明显。在建设过程中，农村通信投入大，建设运维成本高，另外由于竞争影响以及经济水平影响，造成通信资费低，而农村通信收入却较低。在运维过程中，由于农电网络不稳定，服务质量难于保证。另外，农村地区地形地貌复杂多变，有平原、丘陵、高山、树林、隧道等。

因此，在进行TD-LTE农村覆盖时，应充分利用现网资源，从而在满足覆盖效果的前提下，尽量节约成本。

经实地勘察后可发现，现网资源中，传统有线接入里程长，维护代价大；无线2/3G带宽小，无法满足4G带宽需要；中国移动农村GSM普遍站间距2km以上，农村4G覆盖能力要求高。

综上所述，农村地区基站建设方式如下：

3.1平原建设方案

3.2丘陵建设方案

在丘陵地带，村镇的房屋多为平房，房屋的分布也比较稀疏，用户少且分布广。对信号影响较大的便是树木造成的信号衰耗以及缓坡对信号的阻挡。在实际的选站过程中，需要遵循以下原则：

3.3山区建设方案

山区建站相对于以上两种地形是最为复杂的，主要表现为山体阻挡严重，造成电波的传播衰落较大，达到全面有效覆盖是很困难的。另外，相对于以上两种地形来讲，用户分布更为零散，话务密度更低。

需要根据不同的用户分布、地形特点来选择合适的基站位置、站型、天线型号，以此确定基站或建在山顶上、山腰间、山脚下、或山区里的合适位置。

对于山区建站，考虑到征地、引电费用差别较大，所以是采用高山上建站，还是半山腰或者是山脚下，要综合考虑投资费用。

为了进一步提高网络的覆盖能力和业务质量，对于一些需要增强覆盖的场景，可以通过以下策略，加强农村场景下TD-LTE网络的用户感知水平。

1）采用高性能天馈提升覆盖能力

单元增益预计可在现有基础上提升2.5～3dB，即F频段由14dBi提高至16.5～17.0dBi左右，可使覆盖能力增强20%。

2）16T16R TDS/TDL双模创新方案提升边缘区域覆盖能力

下行采用两个8通道RRU，其中一个RRU下行只发射TDL，另一个RRU下行只发射TDS，下行单制式可用到每个RRU的最大功率满足网规农场场景下行功率要求。

上行采用16通道双模接收来同时提高TDS/TDL上行覆盖能力：

同一个小区使用2个RRU进行联合收发。

根据不同应用场景，2个RRU可以集中放置，也可以分开放置。

16通道最大比合并接收，理论上比8通道可以获得最大3dB的增益。

3）使用Relay基站回传，延伸覆盖能力

宿主基站为用户提供覆盖的同时，给Relay节点提供无线回传链路，在一些覆盖广，有盲区的山区使用，延伸TD-LTE的覆盖能力。

从前期测试情况，当农村基于4G与GSM共站址建设时，对于85%的场景采取普通宏站覆盖方案时，可以做到90%的比例的RSRP都大于-105dBm，边缘下载速率达15Mbps，整体覆盖水平良好，甚至要优于城区的业务体验；对于站间距较大场景，使用RS Power Boosting方案分别能提升20%的覆盖半径，从而能有效保证4G业务的连续有效覆盖；采用16T16R覆盖增强方案，相对8T8R方案覆盖半径提升20%。

四、结论

本论文对农村各类典型场景的4G覆盖方案进行分析，通过链路预算推算出TD-LTE的基站的覆盖半径，得出了农村地区4G快速覆盖的整体方案，可以为今后的农村TD-LTE规划设计提供参考，为即将到来的农村4G网络建设做好技术准备，使中国移动的4G网络能快速部署到广大农村。

参 考 文 献

[1] TD-LTE在农村场景建设的策略和方案，徐皓 颜军 李宾 江苏省邮电规划设计院有限责任公司，中国新通信杂志.

[2] 中国移动TD-LTE农村覆盖方案研究，中国移动通信集团河南有限公司，河南，郑州，450008，移动通信杂志.

[3] TD-LTE农村基站覆盖能力分析，徐德平 邓安达 程日涛 张华 焦燕鸿，中国移动通信集团设计院有限公司，北京，100080，电信工程技术与标准化杂志.

[4] TD-LTE 4G网络在农村场景规划设计与工程建设中方案研究，钟志成 高新，中睿通信规划设计有限公司，广东广州，510630，数字技术与应用杂志.