农村TD-LTE延伸覆盖技术

王康，赵昌盛，杨健

（中国移动通信集团设计院有限公司山东分公司，济南 250101）

农村TD-LTE延伸覆盖技术

王康，赵昌盛，杨健

（中国移动通信集团设计院有限公司山东分公司，济南 250101）

随着中国移动TD-LTE网络的不断完善，目前农村的广度覆盖也达到了比较高的水平，特别是行政村已经实现了80%以上的覆盖。在FDD牌照发放时间不明确的前提下，如何持续提升农村的TD-LTE覆盖水平，实现富裕自然村、小村等的连续覆盖，提升重要区域的深度覆盖，同时尽量提高农村基站的投资效益比，是当前农村覆盖的重点。

TD-LTE；RRU拉远；村延伸覆盖；小村覆盖

1 引言

TD-LTE四期工程完成后，中国移动已经实现了重要行政村的覆盖，但主要是针对村委会位置的覆盖，仍有部分行政村和重要的自然村没有实现覆盖，在FDD牌照发放时间不明确的情况下，当前仍需要提升农村的TD-LTE覆盖水平。之前主要采用传统宏站的建设方式，但采用这种方式有两个主要缺点：一方面由于农村覆盖目标区域分散，可能会造成扇区浪费的情况产生，另一方面也会出现投资大收益不理想的问题。因此针对这些区域，需要引入新的手段和方法进行覆盖。

解决农村覆盖的根本办法是获取低频段，利用室外宏站的方式进行覆盖。前期主要是通过利旧GSM基站或新建铁塔建设宏站等的方式完成，并利用高增益天线、16T16R等覆盖增强技术实现了行政村的大部分覆盖。虽然行政村覆盖率较高，但是目前农村的面积覆盖率仍然不足。

考虑到当前已经利用宏站覆盖了绝大部分行政村，农村覆盖拥有较为丰富的TD-LTE基站资源，并且通过前期WLAN工程在农村建设了大量水泥杆，传输引电等条件也已经具备。本文探讨一种在充分利用现有基站资源的基础上，采用RRU拉远、低增益小天线等技术来实现延伸TD-LTE网络农村覆盖的方案，该建设方式由于主要利用已有资源，具有保护投资、建设快、成本低的特点。

2 工作原理

RRU拉远站是指在不增加载频需求的情况下，利用附近现有的TD-LTE宏站，采用RRU拉远的方式，延伸覆盖距离，改善网络覆盖。原则上拉远的RRU与信源基站小区进行小区合并，对于不支持小区合并的设备，可以采用将附近基站空闲小区的RRU拉远的方式进行建设。

2.1 部署场景

主要针对前期大规模部署农村TD-LTE基站后，由于条件限制或前期部署时没有达到覆盖要求的农村。具体要求如下。

（1）对于面积不大，人口不是特别多的小型村庄，如果周围基站无法满足该村庄的覆盖，可以选择在附近的基站中挑选距离较近的基站作为信源站，拉远RRU对该村进行覆盖。

（2）对于村庄特别大，人口密集的大型村庄，如果前期基站覆盖只能覆盖村庄的部分区域，且该村的另一部分覆盖需求也比较强烈，可以利用覆盖该村的前期基站作为信源站，拉远RRU方式补充覆盖。

（3）由于该类型的农村业务需求一般不高，需要将拉远的RRU与信源基站小区进行小区合并。

2.2 方案原理

图1 系统原理图

如图1所示，原有基站距离覆盖目标农村较远或者有障碍物存在等原因导致该村TD-LTE信号覆盖不好，但是目标农村由于规模小、人口少，潜在业务需求不高，为了改善TD-LTE信号覆盖，单独在该村新建宏站虽然可以解决问题，但会导致投资效益比低下，同时国家推进农村信息化要求对农村实现4G信号的覆盖。综合考虑以上两点，本文探讨了一种既可以减少投资又可以延伸农村TD-LTE覆盖的方案。具体为利用该村附近的TD-LTE宏站作为信源站，采用RRU拉远到该村的WLAN杆，同时拉运RRU与信源RRU进行小区合并的方案。该方案不需要增加载频，仅需增加RRU设备及部分配套设备即可实现目标农村的TD-LTE覆盖。

2.3 距离要求

基站覆盖能力与链路预算直接相关，具体来说与信号频段、基站高度、发射功率、天线类型、业务类型及边缘速率要求、传播模型等因素均密切相关。地貌环境一般包括平原、丘陵和山区。根据某省的测试结果，对于未采用覆盖增强技术的基站，其覆盖能力如下。

平原定点测试结果如下。

（1）1.3 km以内测试结果都很好，都能满足室内电平大于-113 dBm的水平，下行平均速率均超过4 Mbit/s，上行超1 Mbit/s。

（2）1.5 km、1.8 km、2 km时，院内测试普遍较好，室内除少数测试点外，测试结果普遍不好，室内电平低于-113 dBm，容易掉话。

丘陵定点测试结果，基站位置的地势与目标村庄地势的相对高度将直接影响基站的覆盖能力，测试结果总结如下。

（1）站址位置相对较高时，天线挂高明显高于丘陵起伏度时，距离基站1.5 km甚至1.8 km以内测试结果都很好，都能满足室内电平大于-113 dBm的水平，下行平均速率均超过10 Mbit/s，上行超1 Mbit/s。

（2）站址位置相对较低时，天线挂高明显低于丘陵起伏度时，距离基站1 km以内测试结果较好，可以满足室内电平大于-113 dBm的水平，下行平均速率超过10 Mbit/s，上行超1 Mbit/s。但距离基站1.5 km时，信号电平下降明显，室内电平低于-113 dBm，上下行速率较低，且易出现掉话。

（3）当天线挂高与丘陵起伏度相当时，距离基站1500m时平均RSRP-108 dBm，在开阔农村能够达到基本的覆盖要求。距离基站1 800 m时存在弱覆盖风险。

考虑到农村覆盖目前一般会采用覆盖增强技术，根据不同技术对覆盖能力的提升，估算总结如表1所示。

在RRU拉远方案的场景选取时，可以根据以上覆盖距离选取位于覆盖边缘的农村作为目标区域并结合现场测试结果进行实际部署。

3 天线选取

前期已经在农村部署了大量WLAN杆，WLAN杆由于高度、承载能力等问题无法承载高功率的大天线。本文针对已经部署WLAN杆的农村实现TD-LTE覆盖所需要的天线进行了计算，计算结果表明针对面积在10×104 m2左右的农村，天线挂高约12 m时，天线增益7 dB即可满足覆盖需求。

表1 四种技术引入后小区覆盖能力估算

按照RRU发射功率40 W、农村墙体穿透损耗10 dB、人体损耗3 dB、边缘信号电平值RSRP＝-104 dBm考虑。按照天线部署在农村的不同点位，理论计算结果如下。

（1）针对500×200的行政村如表2所示。

（2）针对400×300的行政村如表3所示。

4 方案验证

以山东淄博某农村为例，该村庄面积11×104 m2左右，周围有3个基站进行覆盖，最近基站在1.5 km左右，但是由于周围树木阻拦，村内4G信号覆盖较弱，是4G长期投诉站点。本次利用村庄内已有的15 m WLAN杆，采用RRU拉远的方式覆盖该村，并进行了对比测试。

图2为开通前后的RSRP测试对比，图3为开通前后下载速率测试对比。可以看出采用RRU拉远站开通后整体覆盖效果提升明显，测试区域平均RSRP由-110 dBm提升到-93 dBm。同时下载速率由11 Mbit/s提升为27 Mbit/s，效果改善明显。

5 结论

随着国家农村信息化工作的推动，运营商在农村的4G覆盖中投入了大量资源，虽然实现了农村的大部分覆盖，但仍存在延伸覆盖的需求。本文探讨了一种利用现有基站资源、无线配套资源结合RRU拉远的方式实现农村延伸覆盖的方案，并给出了采用该方案的场景、距离和天线的建议。经过实际测试，该方案可以兼顾投资少、覆盖较好的特点，既能解决剩余农村的覆盖诉求又可以保证投资效益，适用于后期农村TD-LTE覆盖的提升，具有一定的推广意义。

表2 天线选取要求

表3 天线选取要求

图2 开通前后RSRP测试

图3 开通前后速率测试

[1] 黄正彬，黄国鑫, 等．TD-LTE农村区域F频段三频点组网技术应用研究[J]．电信工程技术与标准化，2016(4).

[2] 徐德平, 邓安达, 程日涛, 等．TD-LTE农村基站覆盖能力分析[J]．电信工程技术与标准化，2014(10).

[3] 杨磊侯, 骁跃．TD-LTE农村覆盖的解决方案研究[J]．数字通信世界，2015(2).

Discussion on TD-LTE extended coverage technology in rural areas

WANG Kang, ZHAO Chang-sheng, YANG Jian
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Shandong Branch, Ji'nan 250101, China)

With the improving of TD-LTE network, the current breadth of coverage in rural areas has reached a relatively high level, especially the administrative villages have been realized more than 80% coverage. In time the FDD license issuance is not clear, how to enhance the current rural TD-LTE coverage, achieve rich villages and small villages' continuous coverage, improve the important area's depth of coverage and maximize the investment efficiency, is the focus of the current rural coverage.

TD-LTE; separated RRU; extension coverage; small village

TN929.5

A

1008-5599（2017）08-0067-04

2016-11-09