居民小区场景TD-LTE多频段协同覆盖解决方案*

罗新军，洪 辉

0 引 言

移动TD-LTE构建了基于宏、微协同的点、线、面立体覆盖网络[1-2]，基本实现城区、乡镇、农村中心区域等的连续覆盖和大部分重要场景的覆盖，以及行政村、高速公路、国道和客运专线隧道外100%的有效覆盖，网络建设逐渐进入后TD-LTE时代，TD-LTE网络覆盖由广度向深度转变。随着城市发展和城镇化的快速推进，居民小区得到快速发展，大型小区、高大建筑、建筑结构复杂等，对无线信号传播带来巨大影响。特别是TD-LTE网络采用的频段较高，对无线环境敏感，容易造成深度覆盖不足。居民小区TD-LTE网络的现状，一方面TD-LTE综合覆盖率与流量驻留比呈上升趋势，占比高；另一方面，MR覆盖率等指标总体处于偏低水平。研究基于居民小区场景的TD-LTE网络深度覆盖针对性解决方案，提升该场景下的网络质量和用户体验，减少投诉，是移动运营商的迫切需求。

1 TD-LTE链路预算模型

TD-LTE链路预算，即分析各种环境下小区的最大允许路径损耗，获得小区的覆盖半径，估算目标区域需要的TD-LTE覆盖基站数量[3-4]。

建立TD-LTE链路预算模型为：

其中，ERIP（Effective Isotropic Radiated Power）即有效全向辐射功率。

式（2）中，天线增益包括发射天线增益、接收天线增益及其他增益。

当前，TD-LTE的工作频段主要为2.3 GHz（室内E频）、2.6 GHz（室外D频）、1.9 GHz（室外F频）。相对对于GSM 900 MHz频段，TD-LTE频段的空间传输过程衰减更大，穿透能力更差，高频在馈线中的传输衰减也更大，严重影响其覆盖距离。

TD-LTE主要制式频段与GSM频段的频率损耗对比分析，如表1所示。

表1 不同制式频率损耗

天线口1 m处各频段空间传播损耗，如表2所示。

表2 不同频段空间传播损耗

对于TD-LTE主要频段，F频段相对于E、D频段，在频率损耗方面具有3～4 dB的优势，在空间传播损耗方面具有1～2 dB的优势，穿透损耗也具有无可比拟的优势。同时，TD-LTE网络主要承担数据业务，对信号质量（SINR）要求高，需特别关注干扰控制。

2 居民小区场景覆盖面临挑战

居民小区呈现大型化、建筑密集化、高大化、建筑结构复杂化等特点，物业敏感度高、协调困难、站点获取难度大，基本无法入户。传统的居民小区覆盖方式难以实现其深度覆盖；室分入户困难，成熟、高档的居民小区人们环保意识强，室分基本无法入户；站址选择困难，小区居民对基站建设敏感，阻扰建站，反对在小区内开挖地面，建站传输资源等难以到达；对现有分布系统改造困难，无源器件多，且早期的无源器件不支持TD-LTE高频段，器件散落在建筑物电梯、停车场及各角落，查找困难；物业协调困难，难以入场，破坏天花板，给装修带来损失等；无线环境复杂，小区建筑密集，高楼林立，导致无线环境复杂，产生信号遮挡、反射等；周边宏站无法满足小区内覆盖要求，覆盖难，小区投诉增多。居民小区的这些特点，制约着其网络的建设与发展。室内盲区、弱区覆盖是居民小区需要解决的主要问题，需要采取针对性的创新解决方案。

3 多频段协同覆盖解决方案

针对居民小区场景网络覆盖建设中面临的选址难、入户难、配套难、干扰控制难等问题和挑战，构建基于F频室分外引、E频室内、D频室外的多频段室内协同整体解决方案，充分利用F频段的频段相对低、穿透能力强、室分外引无需机房、配套简单等特点，使各种频段制式相互协同，实现干扰可控。

基于F频室分外引实现方式，可以采用以下3种方案。

第一，现网TD-SCDMA信源F频升级方式。该方案采用基于现网TD-SCDMA信源F频升级方式，在现网TD-SCDMA BBU的基础上，新增LTE F频基带板，更换相应的电源板、控制板及光模块等；RRU根据现网情况相应升级，若现网RRU型号支持TD-SCDMA和TD-LTE频段，则不用升级，直接利旧；现网RRU型号不支持TD-LTE频段，则需将现网RRU更换为支持TD-SCDMA和TD-LTE频段的型号。此外，新增尾纤、基站网管做数据等，系统原理如图1所示。

图1 现网TD-SCDMA信源F频升级方式系统

第二，独立F频信源方式。对于现网无TDSCDMA信源或有TD-SCDMA信源但规划不进行F频升级的情况，则直接采用新增F频信源实现。在独立F频信源实现方式下，若现网有E频段信源，BBU可以在E频段上直接升级，新增相应F频段板卡，将RRU更换为支持E频、F频的设备型号。方案实现更简单，投资更少，系统原理如图2所示。

图2 独立F频信源方式系统

第三，基于F频微小基站信源方案。微小基站特点鲜明，集成度高；体积小、重量轻，天面资源零占用或占用少；无需机房，配套建设需求少；外形美观，隐蔽性强，安装工程量小，可实现快速建站[5-6]。居民小区通常建筑物多且楼层较高，建筑结构复杂、密集，覆盖的区域面积较大[7]。微小基站功率相对较小[8]，采用微小基站对成片居民小区进行深度覆盖，则需要较多的微小基站数量，建设投资较大。同时，由于微小基站数量过多，需要特别考虑宏微、微微干扰问题，干扰控制比较困难[9-10]，网络质量难以达到理想状态。

根据现场覆盖需求、现网资源情况，结合现场宏站分布情况，综合投资收益比、干扰控制等，选择F频室分外引具体实现方式。基于F频室分外引、多频段协同深度覆盖解决方案，容易实现对居民小区楼层的深度覆盖，解决居民小区选址难、入户难等黑点建设问题；通过引入基于F频室分外引方案，实现将信号从室外打入室内的室内外协同覆盖，可以解决信号衰减大、穿透弱的问题；通过引入基于E频、F频、D频的室内外协同实现对同一区域的深度覆盖，解决了室内外协同覆盖存在的干扰问题。

4 典型应用案例

中山作为全国城乡一体化程度较高的地市，只有主城区和一般城区，故其居民小区得到了蓬勃发展。中山沙溪奥园金域花园是一个典型的大型高档居民小区，共有4栋住宅楼，分别为8、9、10、11栋，8栋（共2座）、9栋（共4座）、11栋（共4座）均为32层搞建筑，10栋高20层（共2座）；每座2部电梯，共24部电梯；有一个30 000 mm2的地下停车场；人口比较密集，中、高端用户较多；居民环保意识强，室分无法入户，长期阻扰建站，属于历史黑点。

针对中山沙溪奥园金域花园的建筑结构特点和建设困难，结合方案调研和现场勘察，覆盖区域电梯、地下停车场已布放有GSM 900 MHz室分系统，楼层无法入户，无覆盖。周边宏站主要有：（1）中山沙溪汉基花园D-ZLH，天线挂高30 m，中山沙溪汉基花园F-ZLH，天线挂高11 m，方向角均为90°/200°/290°，与覆盖小区沙溪奥园金域花园距离352 m，其中中山沙溪汉基花园D/F-ZLH-1打向沙溪奥园金域花园小区内，可覆盖近楼宇的低楼层和小区花园区域；（2）中山沙溪星云路D/F-ZLH，天线挂高33 m，方向角30°/150°/250°，与覆盖小区距离273 m，该宏站距离覆盖小区较近，但方向角非打向覆盖小区，可有限对目标小区外围进行补充覆盖；（3）中山沙溪隆云路二D/F-ZLH，天线挂高27 m，方向角70°/160°/290°，与覆盖小区距离407 m，该宏站距离覆盖小区较远，无法对目标小区外围进行补充覆盖；（4）中山沙溪明月苑D/F-ZLH，天线挂高38 m，方向角20°/150°/250°，与覆盖小区沙距离601 m，该宏站距离覆盖小区较远，无法对目标小区进行覆盖。根据小区周边宏站分布情况可知，小区楼宇外围部分覆盖可以通过周边宏站覆盖解决，但小区楼宇内部部分则无法通过外部宏站进行覆盖解决，需要新增室内分布系统整体解决。

通过需求分析和方案比选，采用基于F频室分外引、多频段室内外协同深度覆盖整体解决方案，对中山沙溪奥园金域花园进行整体覆盖。对于电梯、停车场采用E频段利旧原有室分系统覆盖，楼层部分采用基于F频室分外引+室外射灯天线覆盖，周边外围则采用现网D频宏站补充覆盖。

室分外引信源BBU使用一套中兴ZXSDR B8300设备，配置为O1。RRU主设备分别安装在11栋1座电梯机房墙壁上和9栋1座电梯机房墙壁上。通过安装室外射灯天线，分别对楼宇高、中、低层及室外公共区域通过楼宇对打实现信号覆盖。室分外引F频天面安装图，如图3所示。

该居民小区楼宇电梯和地下停车场内部已有GSM系统，解决了基本通话问题。通过F频室分外引楼宇对打方式，补充园区内楼层部分室内TD-LTE信号覆盖，各频段之间无干扰；周边宏站D频/F频对小区楼宇外部区域进行TD-LTE信号深度覆盖，D频与F频间无干扰，F频之间由于承重墙等的衰减，相互干扰基本可忽略。为避免室分外引信号外泄引起居民小区周边道路与宏站间产生干扰，设计施工时，专门调整射灯天线的下倾角和方位角。

图3 室分外引天面设计

设备开通后，对中山沙溪奥园金域花园覆盖目标区域进行覆盖效果评估，包括RSRP值、SINR值及相关业务测试，从而测得覆盖区域室内、室外的RSRP值均在合理范围内，SINR值得到显著提升。采用E频段室分入户的高大建筑，区域内RSRP在-60 dBm左右，SINR值达到30 dB，满足覆盖指标要求。设备开通后，对中山横栏新茂村覆盖目标区域进行RSRP值、SINR值及相关业务测试，RSRP在-80 dBm左右，SINR值达到30 dB左右，满足省公司覆盖指标要求，小区总体覆盖率达到98.5%，接通率100%。

随着中山沙溪奥园金域花园采用本次创新解决方案进行小区室内外深度覆盖，该居民小区长期TD-LTE弱覆盖、盲区现象得到明显改善，解决了用户投诉及室分物业协调难、室分入户难等问题，取得了良好的经济效益和社会效益。

5 结 语

采用基于F频室分外引、多频段协同深度覆盖解决方案，可实现对居民小区进行深度覆盖，解决客户投诉。通过F频、D频、E频等室内外多频段协同，解决了居民小区物业协调困难、室分入户困难的问题，快速实现了居民小区楼宇及园区的深度覆盖；基于现网已有配套设施，无需新增电源，无需机房，无需新增传输，投资少、见效快；基于F频的室分外引将信号从室外打入室内，解决了信号衰减大、穿透能力弱的问题，特别适于楼宇间隔多等特点的居民小区深度覆盖；方案可复制性强，适用于大多数场景的难点、黑点的深度覆盖。此外，考虑到居民小区物业协调困难、室分入户困难、楼宇结构分割多、利旧室分系统无源器件频段不支持E频段等特点，对于特别复杂的居民小区场景，可引入微小基站等产品方案，从而利用多方案的优势互补，实现居民小区的全网络覆盖。

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