TD—LTE农村覆盖解决方案的研究

林跃伟

摘 要：农村区域已经成为数据用户的热点区域，农村场景的TD-LTE网络覆盖已成为各运营商需要迫切不解决的问题。提出了农村TD-LTE覆盖的解决技术方案，并从规划指标、成本等方面分析了TD-LTE覆盖方案的实施效果，以期为今后的农村TD-LTE实现全覆盖提供新的参考方法。

关键词：TD-LTE；4G网络；站点资源；GSM网

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.24.025

随着我国经济发展水平的不断提高，农村建设取得了一定的效果，不仅表现在各种医疗保险、农业补贴等基本生活的扶持上，更大的变化还体现在公共基础设施建设方面。其中，网络建设也得到了非常大的支持。基于我国不少农村地区地广人稀的实际情况，如果仍然按照2G或3G无线覆盖的方式部署，不仅投资巨大，且无法满足农村用户接入高速宽带的需求。随着4G网络的诞生，我国有望使用TD-LTE技术来解决这一系列问题。但农村场景由于地理特征明显、空间环境较为复杂，因此，在此场景下实现TD-LTE覆盖需要提出合理的建设方式及覆盖方案。如何节约投资，最大化利用既有站点资源部署TD-LTE网络，并对农村弱覆盖地区进行补盲，成为了一个亟待解决的问题。

1 农村场景全覆盖的解决方案

随着移动通信技术的快速发展，TD-LTE已经在覆盖了大部分城市地区，TD-LTE建设的主要方向已经逐渐转向农村市场。目前，农村地区的TD-LTE网络的建设才刚起步，对于部分农村，GSM网的站间距过大，TD-LTE与GSM共站无法保证有效覆盖，增加新站点又会加大投资成本。为了最大化挖掘当前共站模式的潜力，提升广覆盖能力及边缘用户的感知度，需要采用创新方案提升TD-LTE的覆盖能力，满足农村边缘广覆盖的需求。

1.1 普通8T8R方案

目前，TD-LTE网络的宏站普遍采用了8T8R方案，即采用8通道RRU（射频拉远单元）和8收8发的普通智能天线。多天线技术的明显标志为波束赋形，通过动态波束赋形将主信号对准目标终端，从而获得更高的SINR（信号与干扰加噪声比）值。该方案的实现主要基于TDD（时分双工）系统的上/下行链路使用相同的频点，基站可以利用对上行信道接收信号的判断（不同天线的相位和功率或信噪比）对下行信道条件进行预估，实现波束赋形。该方案的另一个优点是不需要额外的用于信道估计的开销，实时性较好。

1.2 提升发射功率的方案

通过提高导频发射功率和高功率RRU输出方案，可以提升下行功率，增大下行覆盖半径。

1.2.1 提高导频发射功率

CRS（小区公共参考信號）用于下行信道估计、调度下行资源、切换测量等，CRS是下行信道解调的基础。CRS功率增强可以借用业务信道及空RE（资源块）功率，可提高下行链路信道的解调性能，增大LTE覆盖范围。应用导频功率提升软特性，即将Pa/Pb配置由（-3，1）设为（-6，3），导频功率提升3 dB，最大允许路径损耗增加3 dB（单小区），可使下行覆盖半径增大约20%.

1.2.2 采用高功率RRU输出方案

采用8×20 W功率的RRU设备可以支持更高的CRS发射功率。与传统8×10 W的RRU相比，发射功率可提升3 dB，最大允许路径损耗增加3 dB（单小区），下行覆盖半径可增大约20%.

提升导频发射功率及整体发射功率有利于下行PDCCH（物理下行控制信道）的解调，下行覆盖半径可增加20%，能改善区域覆盖的性能。但该方案无上行增益，小区整体覆盖半径内无明显增益，建议应用于存在覆盖空洞的区域，对于采用的基本方案，已能实现连续覆盖的场景，如果要提升功率，需同时进行其他方式的网络优化。

1.3 高增益智能天线方案

该方案采用高性能天馈系统，通过提高天线增益增大覆盖半径，可将现有天馈增益提升3 dB，即由14 dBi提高至17 dBi，在F频段上能有效增大覆盖半径20%以上，且部署简单，可快速提升网络的覆盖能力。根据中国移动TD-LTE现网测试的结果，采用15.5 dBi高增益的天线与14 dBi的天线相比，覆盖距离可增加13%左右。但在实际工程建设中，高增益智能天线较长（2.7 m左右）或较宽（0.4 m），质量较大，比普通天线的安装难度大，需要结合实际情况综合考虑选用。

1.4 8通道双拼技术方案

8通道双拼技术是指单扇区采用2个8通道RRU及2副8通道天线，提升单扇区接收和发射增益，从而达到增加网络覆盖半径的目的。下行同一个小区采用2个8通道RRU，其中，一个RRU下行只发射4G信号，另一个RRU下行只发射3G信号，3G的剩余功率可以给4G使用。下行单制式可最大化使用每个RRU的功率，4G可以实现下行16通道发射，以满足农村和道路广覆盖场景下行功率的需求。上行2个8通道RRU（3G/4G）采用最大比合并接收实现上行16通道接收，提升3G/4G的上行覆盖能力。

8通道双拼技术方案是TD-SCDMA/TD-LTE双模创新解决方案，理论上可以获得最大3 dB的上行增益，能有效增大上行覆盖范围约20%.根据中国移动TD-LTE现网测试结果，采用8通道双拼技术方案的小区相比于采用8T8R的小区在室外上行覆盖距离增加约20%.同时，对于室内的上、下行速率提升效果优于室外，这表明采用8通道双拼技术方案的小区在深度覆盖上也有明显改善。8通道双拼技术方案的优势在于引入下行功率增益，上行合并增益3 dB，有效解决了上、下行不平衡的问题，增大了小区的覆盖半径。该方案的劣势是每小区都需新增1套天馈及RRU，使投资和建设难度增加。

1.5 8通道双拼技术+高增益智能天线方案

该方案是指8通道双拼结合水平半功率角为75°，增益为17 dBi的高增益智能天线，单扇区由2个8通道RRU及2副8通道高增益天线组成。使用双天线时，根据使用频段及90 mm阵列间距计算出安装天线间距（要求间隔80～150 cm），从而避免相位差造成的功率损耗。

2 方案测试结果分析

目前，多数已有的有关农村覆盖规划指标、覆盖方案等的决策都缺少足够的测试数据支撑，因此，需要开展区域测试，以摸索农村覆盖的基本情况、各种覆盖方案的性能。本文为了验证上述方案对农村场景覆盖的改善情况，在某基站进行了8通道双拼改造，并结合高增益智能天线进行了多种组合方案测试。按照下行1 Mbit/s、上行256 kbit/s、电平-108 dBm进行拉远DT（路测）测试，根据RSRP（参考信号接收功率）指标测试结果将各种方案与普通8通道+普通天线方案进行对比，各种方案实测覆盖距离对比结果如表1所示。

从表1可看出，8通道双拼+高增益天线方案的各项指标最好，下行增益增加约110%，上行增益增加约142%，覆盖距离在3 km以上，远远优于普通8通道+普通天线方案。8通道双拼+普通天线与普通8通道+高增益天线方案的各项性能基本相同，下行增益分别增加约53%和48%，上行增益分别增加约65%和71%，覆盖距离在1.5 km以上。

通过对普通8T8R方案、高增益智能天線方案等进行分析后，建议在农村场景中按照以下原则选用方案：①在覆盖半径小于1.2 km的区域，普通8T8R方案能很好满足TD-LTE网络各项规划指标。②当覆盖半径大于1.2 km时，综合考虑成本和实现复杂度，建议采用高增益智能天线以及8通道双拼技术增强覆盖能力。在更加空旷的地貌应采用高增益智能天线可以使覆盖范围进一步扩大。③当覆盖半径大于2 km时，建议应用8通道双拼技术+高增益智能天线方案，该方案不仅能满足超远距离覆盖要求，还能实现上、下行的平衡。

3 结束语

总之，对于新时期下农村信息化建设，TD-LTE的全覆盖属于一项长期、艰巨的系统工程。我国农村地形复杂多样，解决不同场景的网络覆盖是TD-LTE农村覆盖需要解决的首要问题。本文结合实践经验对TD-LTE农村覆盖创新方案进行了研究，给出了各种研究方案的适用场景，研究成果对优化今后的农村TD-LTE规划设计、实现全覆盖起到了一定的参考作用。

参考文献

[1]虎威.中国移动TD-LTE农村覆盖方案研究[J].移动通信，2014（19）.

[2]印顺，王一娜.TD-LTE在农村场景建设的策略和方案[J].中国新通信，2015（16）.

〔编辑：张思楠〕