LTE微基站应用分析

刘金科，黎建波

（1. 中国铁塔股份有限公司湖南分公司，湖南 长沙 410026；2. 中国电信股份有限公司湖南分公司，湖南 长沙 410000）

LTE微基站应用分析

刘金科1，黎建波2

（1. 中国铁塔股份有限公司湖南分公司，湖南 长沙 410026；2. 中国电信股份有限公司湖南分公司，湖南 长沙 410000）

通过对LTE微基站特点、阶段建设思路、案例进行分析，提出了LTE微基站典型应用场景和场景分类。并结合宏站与微基站造价对比，分析出微基站应在充分利旧现有网络各种资源的前提下，完善网络深度覆盖，作为宏站建设方式的一种有利补充，有效提升立体覆盖效果。

LTE 微基站 室内覆盖 室外覆盖 造价

1 引言

随着LTE试商用牌照的发放，各获得LTE试商用许可的运营商已经初步完成多个城市的室外宏站骨架网络建设。但LTE频谱资源较少，频段相对较高，更大的传播损耗，更低的绕射能力，致使LTE宏基站覆盖在小区边界、建筑物的阴影区和深处等场景，覆盖并不十分完善，需要利用其他的手段进行补充。容量吸收及深度覆盖都成为LTE需解决的关键问题。

因此需要使用微基站解决城区的弱覆盖、深度覆盖和热点补充问题。宏微基站混合型组网在3GPP LTE/LTE-A标准化会议中也已被明确将是未来LTE网络的主要形式之一。

如何应用微基站，在有限的频谱资源下，改善网络覆盖与容量，提高用户感知，成为不得不探讨的问题。文章将结合现有LTE微基站试点案例及造价估算，分析讨论LTE微基站应用的场景。

2 LTE微基站分类

本文定义的微基站是站在运营商的建设角度，不包括家庭基站。

微基站按功率分类可分为瓦级基站与毫瓦级基站。瓦级基站主要用于室外或室内，而毫瓦级基站主要用于覆盖室内。

微基站按设备形态可分为一体化微基站和微RRU。一体化微基站：设备含有基带和射频单元，具有基站主要功能，直接连接核心网；微RRU：设备仅含有射频单元，需与BBU相连实现基站功能，不能直接连接核心网。

一体化微基站产品丰富，主流厂商均有产品，可选择性大。但每个设备需单独安装GPS，安装场景受限；且每个微基站需要占用一个传输设备端口，传输端口浪费较大。目前的试点主要采用此种方式，如图1所示：

图1 一体化微基站组网方式

微RRU可选择独立的BBU或者与宏站共用BBU，有利于实现BBU集中方式，与宏站共同组成基带池，提高系统资源利用率。有利于未来eICIC及CoMP技术的运用，有利于宏微协调，避免干扰。但目前产品较少，如图2所示：

图2 微RRU组网方式

3 LTE微基站特点分析

微基站发射功率一般在50mW—6W之间。瓦级基站主流产品有1W、5W、6W等规格；毫瓦级基站主流产品有50mW、100mW、125mW、250mW等。覆盖范围较为有限，不宜用作广覆盖。

相比宏站，微基站的体积和重量大约只有宏站的一半，使用灵活，安装便利。微基站可安装于小灵通基站、路灯杆、接入网室外H杆、天网杆、建筑物外墙、女儿墙、抱杆等多种场景，具有较强的适应性。因此微基站安装环境复杂，标准的安装套件很难全部合用，定制安装套件成为常规需求。除了宏站支持的光纤，毫瓦级微基站还支持五类线（网线）上联及POE供电的方式，增加了安装的便利性。

目前各厂家设备及终端对eICIC技术支持程度不高，无eICIC时：宏站与微基站之间的干扰难以有效解决，应尽量减少宏站与微基站的重叠覆盖。此时微基站仅适用于宏站弱覆盖区，在补充覆盖的同时，可起到一定提升容量的作用。并应通过合理的频率规划、站址规划、PCI规划等，尽量避免或减少与周边宏站的相互干扰，且应严格控制微基站天线挂高，利用周边建筑阻挡，避免与宏站间的干扰。后期LTE-A阶段，支持eICIC时：启用eICIC技术后，宏站间距500m时在宏站覆盖区域内随机部署微基站，仍可有效提升网络整体容量。此时，微基站可不仅仅用于宏站弱覆盖区，还可以应用于有一定宏站信号覆盖的热点区域，用于提升网络容量。

随着微基站数量的增加及无线侧网元的增加，势必带来新的维护优化节点，增加维护优化费用。

4 LTE微基站阶段建设思路

LTE试验网阶段，LTE作为一种全新无线接入制式，是从无到有的建设过程。应在详细规划的基础上，充分利旧现有站址资源，快速建网，实现广域连续覆盖，仅建设宏站。在规划过程中，储备潜在的微站站址，如图3所示。

LTE规模建设前1—2年，重点覆盖区域将建设起一张LTE的宏蜂窝网络，有一定规模的LTE用户，但网络负载仍然较轻。中国现有的LTE频段普遍较高，传播损耗大。因此宏站搭建的骨架网络，覆盖受地形及建筑物的阻挡，必然存在覆盖空洞，微基站成为必然的补充选择。但在LTE R9版本阶段，ICIC技术无法较为有效地协调小区间干扰，规模建设微基站将带来严重的干扰。eICIC、CoMP等技术是LTE-A的技术，能较好地协调小区间干扰，但尚未普及应用。因此此阶段应采用“宏站为主，微基站为辅”的模式，在宏站覆盖的阴影区域，适度建设微基站，完善网络覆盖。目前我国各运营商均已进入此阶段，如图3所示。

图3 LTE微基站分阶段部署图

LTE成熟网络阶段，随着大量的2G/3G用户升级为4G终端，出现了稳定的LTE网络负载，较多的LTE数据热点出现。此时LTE小区间干扰协调技术趋于成熟，CRE技术提升了微基站吸收热点话务的能力，微基站产品丰富。可采用“宏微结合”的方式，微基站完善覆盖和热点容量补充，如图3所示。

5 LTE微基站典型应用场景分析

5.1 场景1：室外补弱、补盲

（1）主要覆盖类型如下：

◆宏站覆盖的末梢阴影区（几个宏站间小范围盲弱覆盖区）；

表1 望月湖微基站开通前后对比表

◆建筑相对密集，覆盖受到阻挡的街道；

◆房屋密集的居民区和城中村等。

此类场景覆盖范围较大，对功率输出有一定要求，主要采用室外瓦级微基站+定向天线覆盖。应根据覆盖及隔离需求适当选择天线挂高，天线挂高至少小于周围建筑物平均高度5m以上。宏站覆盖受建筑物阻挡，与微基站隔离度高，因此对干扰协调的要求较低。

（2）案例分析

在月桂街和月华街交叉路口东西方向存在弱覆盖（300m左右），此路段位于周边3个基站的覆盖边缘的末梢阴影区，通过新建微基站的方式来解决道路及附近楼宇的覆盖问题，如图4所示。

图4 望月湖微基站未部署前弱覆盖图

望月湖微基站安装在月桂街与月宫街交叉路口靠西侧接入网室外H杆上，2套一体化微基站设备分别安装在不同方向的H杆水泥杆上，微基站方位角与道路方向保持一致，杆高约5m，天线挂高4m。2个微基站主要用于覆盖月桂街，覆盖效果如表1所示。

微基站开通后各项指标都得到明显的提升，很好的解决了这部分路段由于网络覆盖不足导致的下载、上传速率偏低问题。此站点DT测试切换和重选成功率100%，基本达到预期覆盖要求。

5.2 场景2：室外覆盖室内

（1）主要覆盖类型

◆高层居民小区

与周边建筑楼高普遍差别较大，房屋较为密集，间距在30—60m间，一般小区底层和高层为弱覆盖区域。可采用室外瓦级微基站+定向天线覆盖。如果房屋间距超过100m，建议使用宏蜂窝RRU拉远解决。城区宏站天线挂高普遍在35m以下，楼层超过15层的高层密集小区需重点关注。

◆新建别墅区及校园

建筑物林立，数量较多，区域面积大，宏站覆盖容易留下部分盲区。房屋间距小于100m的，可根据DT/CQT测试指标，定位覆盖需求区。

此类场景室外宏站覆盖无法满足需求，且不宜建设室内分布系统时，可采用室外瓦级微基站+定向天线覆盖室内方式。

（2）案例分析

通过测试验证得知，沁园春小区内临江阁存在高层小区弱覆盖，且房屋间距仅50m。如图5所示。

方案采用1套一体化微基站设备安装在对面1 2楼特制挂墙抱杆上，采用室外瓦级微基站+定向天线覆盖，覆盖效果如表2所示。

微基站开通后各项指标都得到明显的提升，很好的解决了高层小区弱覆盖的问题。此站点DT测试切换和重选成功率100%，基本达到预期覆盖要求。

图5 沁园春临江阁微基站未部署前弱覆盖图

图6 林科大体育艺术馆微基站未部署前弱覆盖图

5.3 场景3：室内覆盖室内（采用瓦级、毫瓦级微基站）

（1）主要覆盖类型

◆对无室分系统而局部覆盖有问题的重要场景，用瓦级微基站或毫瓦级微基站搭建小型室内分布系统。如小型私人会所、小型会场等。

◆大型空旷建筑物直接布放瓦级微基站+定向天线。如体育馆、大型会场等。

◆传统室分馈线布放存在物业谈点困难的楼宇，采用BBU+HUB+网线+多个毫瓦级小型RRU的方式覆盖，可减少馈线和电源线布放造成的视觉冲击。

此类场景常用于室外宏站覆盖无法满足需求，且因物业原因不宜建设室内分布系统的场所。

（2）案例分析

通过测试获知，林科大体育艺术馆内大部分区域存在弱覆盖。在场馆入口处，RSRP和SINR值都较为理想，处于站点覆盖有效区域，不过场馆内封闭区域则为弱覆盖区。微基站未部署前弱覆盖图如图6所示。

方案采用2套瓦级微基站+定向天线，分别安装在场馆内上方钢架上面的位置（如图6五角星位置），天线覆盖方向指向两边观众席，本次使用的是双极化定向天线，频段为2 100MHz。覆盖效果如表3所示。

此站点建站后覆盖效果提升明显，切换重选成功率100%，基本达到预期覆盖要求。

5.4 场景4：热点覆盖（采用瓦级、毫瓦级微基站）

因目前LTE用户发展尚处于初级阶段，热点区域较少，本文暂不展开分析。

表3 林科大体育艺术馆微基站开通前后对比表

表4 造价对标表

6 造价分析

宏站和微基站均不考虑后备电源，宏站与微基站同站址建设且均按2扇区考虑。

造价分析：以下为综合造价，微基站主设备按2万每扇区估列。造价对比如表4所示。

分析得出，同样为2扇区的室外宏基站与室外微基站相比，投资减少约5.5万元。主设备+天馈减少的投资占比93%，塔桅+防雷减少投资占比7%，市电及配套其他费用并未减少。

7 结束语

LTE微基站体积小、重量轻、即插即用、自配置、无需机房，在站址获取及工程部署上具有极大的优势，提供快速便捷的站点解决方案。但微基站覆盖范围有限。基于微基站的特点及定位，在进行微基站建设时，配套建设应相匹配，避免超配，原则上微基站不进行电源保证配置。

微基站应尽量利旧小灵通基站、灯杆、接入网室外H杆、天网杆等资源，天线挂高应低于周边建筑平均高度5m以上，严格控制微基站信号的覆盖范围，避免与宏站间的干扰。

在充分利旧现有资源的前提下，微基站建设单点投资并不是特别高。在完成宏站骨架网络建设及优化的基础上，充分利旧现有基础资源，完善网络深度覆盖，微基站不失为一种可行的选择。可与宏站相互结合，作为宏站建设方式的一种有利补充，有效提升立体覆盖效果。

[1] 3GPP. 3GPP TS 23.002 Network Architecture[S]. 2012.

[2] 高頔. LTE-FDD与LTE-TDD混合组网研究[J]. 电信技术, 2014(6): 66-68.

[3] 程鸿雁,朱晨鸣,王太峰,等. FDD-LTE网络规划与设计[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2012.

[4] 《LTE无线网络规划与设计》编委会. LTE无线网络规划与设计[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2012.

[5] 易睿得. LTE系统原理及应用[M]. 北京: 电子工业出版社, 2012.★

刘金科：工程师，学士毕业于湘潭大学通信工程专业，现任中国铁塔股份有限公司湖南分公司建设维护部项目经理，主要研究方向为移动通信网络规划优化。

黎建波：工程师，学士毕业于国防科技大学计算机科学系，硕士毕业于湖南大学工商管理学院，现任职于中国电信股份有限公司湖南分公司，从事无线网络的规划和工程建设管理工作。

Analysis on Application of LTE Micro eNodeB

LIU Jin-ke1, LI Jian-bo2
(1. China Tower Co., Ltd., Hunan Branch, Changsha 410026, China; 2. China Telecom Co., Ltd., Hunan Branch, Changsha 410000, China)

Based on the analyses of LTE Mirco eNodeB features, stage construction ideas and specific cases, the typical application scenes and their classifi cation are presented in this paper. Compared with the cost of macro eNodeB, it is analyzed that on the premise of full utilization of existing network resources, mirco eNodeB should be improved in network deep coverage as the powerful supplement of macro eNodeB construction to effectively enhance tridimensional coverage.

LTE micro eNodeB indoor coverage outdoor coverage cost

10.3969/j.issn.1006-1010.2015.07.007

TN929.5

A

1006-1010(2015)07-0032-05

刘金科,黎建波. LTE微基站应用分析[J]. 移动通信, 2015,39(7): 32-36.

2014-07-30

责任编辑：刘文竹 liuwenzhu@mbcom.cn