基于平安监控系统提升小区LTE网络深度覆盖的方案研究*

王清府，张 磊，付 康

（中国移动通信集团新疆有限公司 哈密市分公司，新疆 哈密 839000）

0 引 言

随着4G无线网络的发展，室外宏站部署特别是各大主城区和人员聚集密集区域已基本完成，但是由于各区域业主环保意识的提高，仍存在部分宏站无法落地或在一定程度上偏移导致覆盖目标覆盖效果打了折扣，站址谈签越来越困难；同时由于TDD-LTE频率高，绕射性能差[1］，在网络实际运营中，大部分住宅区内部道路和低层区域室内深度覆盖不足，影响网络质量和用户感知；其次各种市场调研显示，在未来用户室内使用无线网络的比重将大大超过室外，室内深度覆盖建设的优劣将直接影响未来市场发展的竞争力[2］。目前市场上采用小微基站提升深度覆盖已成为主流方式[3］，主要是通过在住宅楼顶建设小抱杆固定设备进行覆盖，且一般需要多根抱杆，施工量大，且楼顶施工影响用户正常生活，深入住宅区建站随着住户环保意识的提升，谈签越来越困难，导致住宅区深度覆盖问题解决率低。那么如何提升网络覆盖能力，如何合理的规避业主纠纷，提升工程建设进度和覆盖问题解决效率，是当前和后期不得不解决的问题，是一个值得探讨的重要课题。

1 本地住宅深度覆盖研究

为科学地分析TDD-LTE在住宅区内的深度覆盖情况和存在的问题，以便后期完善网络建设。对本地网市区内所有小区的TDD-LTE网络深度覆盖进行采样摸底。共测试小区174个，含楼栋数1 294栋，单元数2 714栋。具体测试楼样如表1所示。

表1 本地网小区测试楼样

统计分析：深度覆盖较差的楼栋数为816栋，占全部测试楼栋数的63.06%，超过了市区住宅楼数量的一半，深度覆盖存在问题。数据详情如表2所示。

表2 楼栋覆盖较差情况

2 本地4G信号链路损耗研究

2.1 链路预算公式研究

室内信号强度=RS功率+天线增益-空间传播损耗-慢衰落余量-干扰余量-人体损耗-穿透损耗[4］。链路能耗行进图如图1所示。

图1 链路能耗行进图

其中，空间传播损耗为电磁波在发与收两个各向同性天线之间的自由空间传输损耗[5］：

通过换算，本地空间传播损耗公式[6］为：

F为频段，D为宏站覆盖距离。

2.2 本地穿透损耗实测统计

本地4G信号穿透损耗，从覆盖场景、建筑类型和覆盖方式三方面划分与外省经验值进行比对研究，发现住宅楼本地穿透损耗比外省经验值多10 dB以上的损耗，如表3所示。

通过仔细分析，由于本地网地处西北区域，冬天较冷，住宅楼均加厚了保温墙，相比外省（南方区域）4G信号的墙体穿透损耗，多了10 dB以上，导致本地网的深度覆盖问题较外省（南方）区域，形势更为严峻，急需解决。

2.3 链路损耗小结

从链路损耗公式看，要提升深度覆盖即加强室内信号强度，有提升RS功率、挑选高增益天线和降低各类损耗三种手段。本地网实情：RS功率为固定值、天线采用常规增益，在整体指导策略不变的情况下，已无法调整，只能通过降低链路损耗来加强覆盖。其中：慢衰落余量、干扰余量、人体损耗相对固定，而墙体损耗本地相比外省更是损耗量在10倍以上，形势更加恶劣。目前，只有通过降低空间传播损耗来提升室内深度覆盖，而空间传播损耗主要与频段F和距离D有关，实际应用的4G频段国家已完成分配[7］，调整空间不大，故缩短传播距离以加强室内深度覆盖为本地主要手段。在这样的背景下，设备新增位置距离目标区域越近越好，但随着用户环保意识的提高，设备进入社区的谈签越来越困难，如何应对谈签困难问题，从而高效解决室内深度覆盖是一个值得研究的课题。

表3 本地住宅楼与外省经验值墙体穿透损耗统计

3 室内深度覆盖经验解决思路

3.1 思路来源

面对深度覆盖问题的严峻形势，目前解决住宅区深度覆盖的外省经验为住宅区内采用楼顶、灯杆和挂墙等方式建设小微基站加强覆盖[8］。具体方式和设计要求如下：

（1）方式一：从小区核心区由内向外打

充分利用小区内可规划点位，对小区完成覆盖，常见点位包括：

①楼顶（可通过普通板状天线定向覆盖，物业要求时考虑其美化形式，如美化射灯、排气筒天线、烟囱型美化天线、Easymacro安装于楼顶水泥墙等）；

②小区内部低层楼宇（主要考虑小区内部会所楼顶、物业中心楼顶、健身房、超市等低层楼顶）；

③还可考虑内部、美化仿生树等。此外，建议优先考虑在不容易引起居民注意的区域进行，如小区内楼宇外围边沿，美化天线采用向小区内覆盖的方式

④小区内路杆资源（包括水泥杆）。

（2）方式一设计要求

①小区占地面积较大，宽度介于350～800 m之间，通过谈判尽量争取物业允许基站可进入小区，且小区内部较核心区域可以找到高于小区平均高度5～10 m挂高的站址；

②弱覆盖范围大，周边有移动2/3G站点机房或联通电信机房传输站点资源。

（3）方式二：灯杆定点覆盖

小区内自建或有合适的照明灯杆、水泥杆、桅杆等杆资源；使用Small Cell、EasyMacro等设备安装在灯杆上对覆盖问题区域定点解决；

（4）方式二设计要求

①小区内自建或有合适的照明灯杆、水泥杆、桅杆等杆资源；

②重点功能区有少量弱覆盖区域。

（5）方式三：小微站挂墙定点覆盖

利用小微站挂墙对弱覆盖问题定向定点解决，可以利用EasyMacro、Small Cell等设备。

（6）方式三设计要求

①与物业协商谈判在小区内选择理想墙面，适合外挂小微站定点解决覆盖区域；

②重点功能区有少量弱覆盖区域。结合本地网中住宅主要以多层住宅（多栋低层）为主，本次研究主要以解决和提速解决多层住宅的深度覆盖为目标。

本地网建设环境现状：民众的环保意识提高，导致业主纠纷严重，传统宏站谈签难度大，部分谈签成功物业在业主阻力下也存在被迫叫停，深度覆盖问题一直得不到有效解决。为规避谈签压力和施工受阻，本地网选取具有伪装效果（天线内置）的微基站PAD BBU+PAD RRU[9］，架设楼顶小抱杆进行施工建设，PAD BBU+PAD RRU产品展示图如图2，优势详表如表4所示。

3.2 建设计划及完成进度

本地网计划通过试点“楼顶抱杆架设微基站的方式”完成解决10个多层住宅小区的深度覆盖不足问题。在实际实施过程中，完成了3个住宅区的谈签工作，剩余7个住宅区谈签困难无法施工，且在3个谈签完成的住宅区，由于楼顶施工影响了施工所在楼居民的生活，且其了解为建设信号塔后，害怕辐射，被迫停工，实际完成建设2个，建设成功率仅有20%。

图2 PAD BBU+PAD RRU 产品展示

表4 PADBBU与PAD RRU优势图详情

3.3 建设效果实例

3.3.1 小区信息与微站规划

本地某小区共有居民楼27栋，均为6层楼，由于小区规模较大，导致附近宏站难以有效覆盖，小区中南部深度覆盖较差。经过实地勘察后采用安装楼顶抱杆架设微站方式加强深度覆盖。小区楼顶抱杆PAD RRU现场图见图3。

图3 小区楼顶抱杆PAD RRU现场

3.3.2 微站开通前后指标对比小结

通过该小区楼顶微站建设完成后验证，有效的提升了室内深度覆盖，室内RSRP由-92.11 dBm提升到-69.29 dBm，提升了22.82 dBm；SINR由12.33 dB提升至23.47 dB，下载速率由18.35 Mb/s提升至56.08 Mb/s，4G信号覆盖提升效果非常明显，对比图如图5所示，具体指标详情如表5所示。

表5 楼顶微站抱杆增加前后指标对比

图4 楼顶微站建设前后RSRP强度对比

3.4 楼顶抱杆微站建设存在困难

楼顶抱杆微站建设完成后，深度覆盖得到有效解决。但是在施工和使用的过程中发现存在如下问题：①楼顶施工影响所在楼居民日常生活，产生纠纷，施工被迫叫停；②楼顶抱杆电力连接困难，和物业协商后，签署供电协议，使用物业电源，但在使用时纠纷问题严重，经常断电，影响用户感知和指标；③在维护和优化过程中要进入屋舍楼顶，攀爬不便利，且业主发现楼内陌生人出入存在投诉，增加了维护和优化难度。

4 基于平安监控系统解决住宅小区深度覆盖的思路

4.1 思路来源

楼顶抱杆架设微基站解决住宅小区深度覆盖[10］，完成度仅有20%，完成度低，需要寻求其它提升建设进度的方法；在施工过程中发现有平安监控杆施工单位施工，无业主和居民阻拦，受阻度低；由于本地网所处区域特殊，平安监控必须普及每个住宅区，可共享基数大；通过实地勘察，平安监控杆主要安装在小区路口和拐角等区域，基本符合小微站建设要求，且有稳定的电源。综合分析，利用平安监控杆架设微基站解决多层住宅小区深度覆盖的思路可行。

4.2 效果验证

4.2.1 小区信息与微站规划

本地某小区共5栋楼，小区内均为6层楼，但信号受到紧邻小区东北侧2栋高层阻挡，小区内信号较弱，常规宏站建设和楼顶抱杆建设谈签均遭遇业主巨大阻力，无法实现。实地勘察，小区内有平安监控杆、位置能够满足微基站建设条件且有稳定的电源供给，故与平安监控杆相关单位协商，对其空闲空间进行设计改造，在不影响其平安监控系统的前提下，架设微基站解决住宅小区内深度覆盖。平安监控杆建设微站如图5所示。

图5 某小区基于平安监控杆PAD RRU现场

4.2.2 微站开通前后指标对比测试小结

采用基于平安监控杆微站建设完成后，对深度覆盖效果进行验证，发现室内深度覆盖提升明显：RSRP由100.12 dBm提升到-66.83 dBm，提升了33.29 dBm，SINR也由8.88 dB提升至22.31 dB，下载速率由17.83 Mb/s提升至54.57 Mb/s。基于平安监控杆架设微基站开通前后指标对比详表如表6所示。

表6 基于平安监控杆微站建设前后指标对比

4.3 建设计划及完成进度

通过对比验证，利用平安监控杆架设微站提升小区深度覆盖方案也可行，且效果明显，故进一步与平安监控系统相关单位协商合作，完成前期谈签困难和被迫叫停的共计7个剩余的计划解决深度覆盖小区。本次在工期内全部完成，完成进度100%，极大的提升了住宅小区的深度覆盖，提升了用户使用感知。

5 基于平安监控系统与外省经验解决住宅小区深度覆盖优劣对比

两者均采用微基站，天线内置，具有一定伪装效果，降低了业主对板状天线的反感。但通过实践研究证明，基于平安监控系统相比楼顶微站建设存在如下5方面的优势，如表7所示。

表7 基于平安监控系统相比楼顶微站优势对比

6 结 语

LTE网络频段高，穿透损耗大，传统宏站覆盖很难有效解决深度覆盖问题，同时随着民众环保意识的加强，站址获取越来越困难，如何克服困难，打造精品LTE网络，提升深度覆盖质量，是未来抢占市场的制胜法宝[11］。通过上述研究和验证，因地制宜、整合资源、寻求合作，本地网通过与关键单位系统合作，利用其平安监控杆实现通信设备的架设，解决了站址谈签难的问题，用微站天线内置降低了业主对天线的反感，从而快速、合理、高效的解决了本地网深度覆盖的问题。通过本地网解决深度覆盖的成功案例，建议在解决深度覆盖面临困难，特别是站址谈签困难时，要积极开拓思路，寻求合作，如本地网基于平安监控杆微站建设方式，实现共赢。