城中村场景多系统融合深度覆盖解决方案

罗新军

（江苏省邮电规划设计院有限责任公司，南京 210019）

随着TD-LTE工程建设的进行和不断深入，网络在大部分区域基本实现连续覆盖，形成宏微协同的立体网络。随着城市快速发展及城镇化的不断推进，城中村在各大城市已成为一个普遍现象，城中村特点显著，村内建筑物高低不等，参差不齐，场景复杂，有低矮高密度低层小区部分，楼间距小；有楼层较高、纵深较大的高大建筑，这些复杂情况给城中村的深度覆盖带来困难。由于制式和频段方面的差异，TD-LTE无线网络与2G/3G网络相比，频段较高，呈现了“大带宽、小覆盖”的特点，容易造成深度覆盖不足。城中村场景深度覆盖的迫切需求同网络建设难以落地及快速交维之间的矛盾日趋显现。

1 TD-LTE链路预算模型

TD-LTE链路预算分为两种情况，对于新建TDLTE小区，基站天线的发射功率及接收机灵敏度已知，通过链路预算，计算发射天线至接收天线间在各种环境下的最大允许路径损耗，并由此获得小区的覆盖半径；对于利旧原有天馈系统的TD-LTE小区建设，链路的最大允许路径损耗及接收机灵敏度已知，可获得所需信源基站的发射功率大小，从而估算目标区域需要的TD-LTE覆盖基站数量。

建立TD-LTE链路预算模型如公式（1）所示。

最大允许路径损耗=ERIP-余量-穿透损耗-人体损耗-接收机灵敏度 （1）

其中：

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

ERIP=设备最大发射功率-线缆损耗+天线增益。

余量=阴影衰落余量+干扰余量。

穿透损耗=墙体损耗（室内） 或 车体损耗（室外）。

天线增益包括发射天线增益、接收天线增益及其他增益。

TD-LTE的工作频段主要为2.3 GHz和2.6 GHz，相对于GSM频段，TD-LTE频段的空间传输过程衰减更大，穿透能力更差，会严重影响到其覆盖距离；高频在馈线中的传输衰减也更大。

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。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 城中村场景深度覆盖面临挑战

城中村，低矮高密度小区，楼间距小，数据业务需求大，对容量要求高；传统的宏站建设方式难以实现城中村的深度覆盖，其网络深度覆盖面临诸多挑战，站址选择困难，城中村居民的辐射环保意识强，传统的宏站新增站点难以在城中村落地；无线环境复杂，城中村无统一规划，建设无序；电磁波损耗大，很难实现深度覆盖；传输资源获取困难，城中村公共区域少，能用于铺设光缆等传输资源的区域少。城中村的这些特点，制约其TD-LTE网络深度覆盖，需要基于更加丰富、灵活多变的分场景整体解决方案应对。

3 多系统融合深度覆盖解决方案

针对城中村场景网络深度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，通过现场勘察、路测等技术手段获取现网覆盖情况，结合现场宏站分布情况，构建基于F频室分外引、E频室内、D频室外、室内外协同的多系统融合整体解决方案，充分利用F频段的频段低、穿透能力强、室分外引无需机房、配套简单等特点。城中村场景的多系统融合深度覆盖方案主要基于高大建筑采用E频段室分入户整体覆盖；低矮高密度建筑采用基于F频的室分外引、室外打室内的方式协同覆盖；村内道路及外部公共区域采用基于F频的室分外引覆盖方案；城中村周边具备宏站覆盖区域利旧现有宏站D频段覆盖；各种频段制式相互协同，干扰可控。基于F频室分外引实现方式可以采用以下两种方案。

（1）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及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及TD-LTE频段的型号；并新增尾纤、基站网管做数据等；其系统原理框图如图1所示。

图1 现网TD-SCDMA信源F频升级方式系统框图

（2）独立F频信源方式，对于现网无TD-SCDMA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。其系统原理框图如图2所示。

图2 独立F频信源方式系统框图

对基于F频室分外引方案进行选择，需根据现场已有基站资源情况进行，对于现场无TD-SCDMA等基站情况，可以采用独立F频信源实现方式；对于现场已有TD-SCDMA资源，为节省成本需要，建议采用基于现网TD-SCDMA信源F频升级实现方式，若是规划需要，也可采用独立F频信源方式。

基于F频的室分外引多系统融合深度覆盖解决方案通过引入基于F频的室分外引方案实现对低矮高密度城中村的深度覆盖，可以解决城中村选址难、物业协调困难的黑点、难点建设问题；通过引入基于F频的室分外引方案实现室外打室内的室内外协同覆盖，可以解决城中村E频的信号衰减大、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深度覆盖，解决了室内外协同覆盖存在的干扰问题；建设方案无需机房、天面简单、配套少、投资少、见效快。

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，随着城镇化的不断推进，城中村在中山已越来越多。中山横栏新茂村是典型的城中村场景，村中有10层高、纵深大的高大建筑，也有平均在6层左右成片的高密度低层建筑，建筑之间高差较小、距离较近，对周围宏站信号遮挡，城中村内部道路及建筑物外围宏站信号非常弱；城中村居民由于担心辐射等原因，对通信发射设施极其敏感抵触，长期阻扰建站，选址困难，长久以来都无法在区域顺利建站；城中村区域内常年处于无覆盖状态，人员密集，数据业务需求大，用户感知差。

针对中山横栏新茂村的建筑结构特点及建设困难，经过需求分析、方案调研及现场勘察，采用室内基于E频段的室内分布系统覆盖，室外基于F频室分外引、室内外协同、多系统融合深度覆盖解决方案进行解决，针对其高大建筑采用E频段室分入户、低矮高密度建筑及村内道路采用基于F频室分外引+室外射灯天线、周边外围采用现网D频宏站补充覆盖的整体解决方案。

城中村周边宏站主要有中山横栏新茂村D/F-ZLH，天线挂高 22 m，方向角 90°/90°/250°/260°/330°/330°，与规划覆盖城中村区域距离300 m；中山横栏茂生东路D/F-ZLH天线挂高29 m，方向角100°/230°/350°，与规划覆盖城中村区域距离325 m；中山横栏长安北路D-ZLH，天线挂高28 m，方向角30°/170°/310°，与规划覆盖城中村区域距离285 m。中山横栏新茂村的周边宏站相对比较密集，容易造成同频干扰，周边宏站的覆盖方向也基本没有打向中山横栏新茂村，加之，建筑密集，造成该城中村大面积弱覆盖。

信源BBU采用中兴ZXRT B8300，E频段，同时增加1块F频的基带板，实现共BBU安装在机房；RRU采用中兴R8972E，共6台RRU，其中RRU1～3采用E频段，通过拉远安装于室内墙壁上，负责室内覆盖；RRU4～6采用F频段，通过拉远室分外引至楼顶用小抱杆安装，负责低矮建筑城中村、道路及室外打室内的信号覆盖；主设备电源采用就近取220 V交流电供电方案。

图3 信源设计方案图

信源方案设计方案如图3所示。

室分外引F频信源RRU安装在室外新增楼顶抱杆上，通过新增室外射灯天线，对城中村低矮建筑及道路分3个方向进行覆盖，每台RRU负责一个方向。其中天线ANT7-10F，方向角30°，下倾角5°；天线ANT8-10F，方向角294°，下倾角5°；天线ANT9-10F，方向角165°，下倾角5°。

设备开通后，对中山横栏新茂村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，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；测试城中村高大建筑物电梯内信号的RSRP在-80 dBm左右，SINR值达到30 dB；城中村室外基于F频室分外引覆盖，测得覆盖信号的RSRP在-88 dBm左右，SINR值达到15 dB；测试及过均满足覆盖指标要求。

对目标区域内各项业务数据测试，测试结果如表3所示。

随着中山横栏新茂村采用此新型解决方案进行深度覆盖，该城中村长期弱覆盖、盲区现象得到明显改善，解决了用户投诉及建站难的问题，同时，数据业务量显著提升，快速解决了客户投诉问题，大大提升中山移动的实力和信誉，为移动在激烈的竞争中赢得先机，赢得更多客户，减少客户流失。

表3 业务数据测试结果

5 结束语

采用基于F频室分外引多系统融合深度覆盖解决方案，为解决城中村等黑点、难点的深度覆盖、解决客户投诉提供了新的思路，具有高效性、实用性、可复制性。在当前宏站选址困难、室分入户困难的背景下，充分利用F频段的穿透能力强、室外射灯天线美化、室分外引、室内外协调等优势，解决选址难、入户难的问题，实现快速建站和与现场环境完美融合；室内E频覆盖，室外F频补充，构建异频的室内外协同网络，实现城中村信号深度覆盖的同时，规避同频干扰；室分外引基于F频段，解决E频信号穿透能力弱，更好的增强信号覆盖。通过多系统融合方案在解决了城中村大部分弱覆盖需求的情况下，对于仍存在局部小范围的盲区/弱区/热区，可引入微小基站等产品和技术，构建宏微协同的异构网络，实现城中村精准覆盖、全覆盖的目标。

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