Relay无线回传技术在TD-LTE组网方案中的应用研究

石朗昱，马玲

(1中国移动通信集团设计院有限公司新疆分公司，乌鲁木齐 830010；2 武警乌鲁木齐指挥学院，乌鲁木齐 830049)

Relay无线回传技术在TD-LTE组网方案中的应用研究

石朗昱1，马玲2

(1中国移动通信集团设计院有限公司新疆分公司，乌鲁木齐 830010；2 武警乌鲁木齐指挥学院，乌鲁木齐 830049)

本文着重分析了Relay技术原理及特点，深入研究了城区的深度覆盖以及农村、道路等的广覆盖解决方案，以期为Relay的大规模应用打下坚实的基础。

Relay技术；TD-LTE；组网研究

良好的无线网覆盖是用户体验的基础，TD-LTE网络在向广度覆盖和深度覆盖的过程中，使用传统的宏站建设面临诸多的挑战，如城区密集中心，偏远农村或是景区等光纤传输无法到达的区域，或是多重不利因素导致基站站房选址十分困难的区域，或宏站难以覆盖的区域。

1 Relay技术

为了提供更快的上下行数据传输速度，扩展系统覆盖范围，提高系统容量，3GPP组织提出了Relay无线中继技术。根据其定义，Relay系统包含宿主基站Donor eNode B(DeNB)和中继站Relay Node(RN)两个逻辑节点。Relay技术的基本原理是宿主基站不直接将信号发送给用户(UE)，而是先发送给一个中继节点RN，然后再由RN转发给UE，如图1所示。中继节点和宿主基站通过无线信道进行连接，增大宿主基站覆盖范围，提升系统链路性能，改善小区吞吐量。

图1 Relay基站组网结构图

Relay技术具有不依赖光纤、微波等其它传输介质，支持非视距和点对多点部署，可以提供QoS保障的回传链路，仅需提供电源即可开通，具有建设成本低、部署快等优点。根据宿主基站与Relay基站使用频点的差异，Relay可以分为带内及带外两种模式，当两个基站所用频点相同时即为带内，否则为带外，如图2所示。带外Relay下挂基站与宿主基站采用不同频点，可以避免干扰，增加回传链路调度灵活性，不受回传链路MBSFN子帧配置的限制。

图2 带内带外Relay基站覆盖图

在3GPP R10版本中，重点考虑了层3中继(L3 Relay，可以执行RRC功能)，优先级最高，避免GSM时代的直放站(层1中继)带来的低噪抬升、收发隔离度要求高、同步困难等问题。因此Relay技术不同于GSM的直放站，不会导致噪声干扰的增强。

2 Relay技术在特殊场景组网方案

2.1 Relay应用场景选择

Relay作为中继技术重点应用在如下3个聚类场景进行TD-LTE组网部署。

(1) 在传输线路无法敷设的场景下，或者在宏基站站房无法选址的情况下，存在4G覆盖盲区或弱覆盖的区域。

(2) 城市密集商务、居民楼的室内楼道、城区高楼遮挡所形成的阴影盲区，宏站信号无法进入的深度覆盖场所，或是不利于室分系统建设的场所。

(3) 山区、景区、农村、道路、海岛等区域存在广覆盖要求的场景，仅靠传统的宏基站覆盖距离较小，依靠Relay可有效提升单站覆盖距离，降低建设成本。

2.2 典型场景Relay覆盖能力分析

根据Relay在城区/乡镇主要用于局部补盲补弱，农村/道路场景用于覆盖扩展的特点，Relay覆盖能力取决于设备参数配置以及回传链路质量。表1列出了典型场景下Relay的覆盖能力。

2.3 城市密集区场景深度覆盖

密集城区建筑密集、信号穿透损耗大，业务需求高，因无线环境或传输受限等因素影响，存在弱覆盖及无覆盖情况。通过Relay的灵活部署可以有效地填补覆盖不足造成的覆盖空洞和阴影死角。

选择目标覆盖楼宇室外场强较好的4G基站为宿主基站，在目标覆盖楼宇处采用Relay小站就近安装在灯杆、抱杆或挂墙等，实现室外覆盖室内，低成本快速提升室内深度覆盖。

以某密集城市Relay部署测试情况为例，关闭Relay时有54.2%的点在-95 dB以下，开启Relay后-95 dB以下的点的比例只有18.4%，下行覆盖明显提升；在关闭Relay时，有30.9%的点SINR在5 dB以下，开启Relay后，降低为9%，下行信号质量明显提升。引入Relay，不会改变原有底噪水平，无直放站“抬升底噪”的缺点，如图3所示。

表1 典型场景下Relay覆盖能力

图3 Relay技术在室外增强路径下有无测试对比数据

同时我们应注意到Relay技术在密集城区大面积成片连续部署应谨慎，否则同频干扰可能不容易控制。

2.4 农村、道路等场景广度覆盖

在偏远农村、山区等场景，存在广覆盖需求，这些区域基础设施相对薄弱，使用宿主基站与Relay组合解决方案，如图4所示，可有效降低建设成本，缩短建设投资回收期，达到提升网络覆盖水平和企业竞争力的目的。

运营商公路沿线的GSM覆盖基本完善，因TDLTE使用频段高共站建设难以达到同等覆盖。通过新增站点使用Relay方案可节省传输配套，高效实现TDLTE与GSM同覆盖。

3 总结及展望

图4 Relay技术在农村、景区、道路等广度覆盖应用示意图

TD-LTE Relay解决方案将宏站的覆盖范围进行延伸，将具备有线传输资源的宏站作为宿主基站，为中继基站提供无线回传链路，低成本、快捷的扩展了原有基站的覆盖范围，将帮助运营商在传统宏站建设困难的区域或传输难以达到的场景完善4G覆盖，让用户体验更优质的4G网络。

[1]张炎炎，孟繁丽，张新程，等. TD-LTE网络结构评估方法研究及预规划分析[J]. 电信工程技术与标准化，2014(1).

[2]董江波, 程伟, 陈燕雷, 等. Relay技术引入对无线网络规划的思考与研究[J]. 电信工程技术与标准化,2013(7).

Application research on relay wireless backhaul technology for TD-LTE networking scheme

SHI Lang-yu1, MA Ling2
(1 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Xinjiang Branch, Urumqi 830010, China; 2 Urumqi Armed Police Command College, Urumqi 830049, China)

In this paper, it focuses on the principle and characteristics of Relay technology, and deeply discusses the solutions provided for depth-coverage in cities and breadth-coverage in rural regions, then builds stable foundation for massive utilizing of Relay.

Relay technology; TD-LTE; networking research

TN929.5

A

1008-5599（2017）02-0041-03

2016-10-19