农村TD—LTE覆盖增强方案研究

仉亚州

摘 要：我国农村地形复杂多样，对TD-LTE网络覆盖提出了更高的要求，对其展开研究具有十分重要的意义。对农村TD-LTE覆盖的基本方案进行了介绍，并分析了农村TD-LTE覆盖软件和硬件的增强方案，以期能为农村TD-LTE网络建设提供参考。

关键词：TD-LTE；网络覆盖；导频功率；Relay基站

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.115

随着移动互联网技术的迅速发展和智能手机的迅速普及，农村地区智能手机用户快速增长，成为数据使用的热点区域。这对农村宽带提出了新的要求，加强农村TD-LTE网络覆盖已成为当前各运营商亟需解决的重要问题。但是，农村地形具有一定的特殊性以及具有地广人稀等特点，对TD-LTE覆盖提出了挑战。

1 4G时代的农村网络覆盖

近年来，新农村建设走上了一条高速发展之路，与之相伴的是移动4G网络的迅速覆盖。移动4G快速改变着村民的生活方式，催化传统行业的转型升级，也让农业生产进入信息化武装的智慧时代。4G时代的农村覆盖主要有FDD升级覆盖和TD-LTE覆盖2种方式。

1.1 采用FDD升级方式覆盖

与现有GSM基站共址、共设备、共天馈、同覆盖；现网GSM基站（一般为多载波设备）直接升级，天馈一般不需要改造；可使用GSM900 M、1 800 M频率。

1.2 采用TD-LTE方式覆盖

需要额外新建基站、新增天馈，多采用F频段，覆盖范围比现网GSM基站更小。

本文主要针对TD-LTE农村覆盖方案进行解析。

2 TD-LTE农村覆盖基本方案

TD-LTE农村覆盖基本方案，即传统新建TDD基站模式，采用F频段8T/8R，与GSM站共站建设，采用1∶1共址。

在平原场景下，现网GSM基站站距在4 km左右，在站高40 m的情况下，对覆盖效果进行了测试，测试组网信息见表1.

测试结果显示，RSRP>-100 dBm只有78%左右，达不到现有城市规划指标（城市要求F频段95%以上）。在上述组网条件下，规划指标定为90%RSRP>-107 dBm，90%SINR>-3 dB可完全满足。

3 TD-LTE农村覆盖软件提升方案

软件提升方案，即提升导频功率及整体发射功率，增大基站的下行覆盖半径。

导频功率增强的基本原理：CRS是小区公共参考信道，用于下行信道估计、下行资源调度、切换测量等，是下行信道解调的基础。CRS Power Boosting可借用业务信道及空RE功率，会增加下行链路信道解调性能，提升LTE覆盖范围。应用导频功率提升软特性后（Pa/Pb配置由（-3，1）设为（-6，3）），导频功率提升3 dB，最大允许路损增加3 dB（单小区），下行覆盖半径可提高约20%.

4 TD-LTE农村覆盖硬件解决方案

4.1 16T/16R

16T/16R方案是一种TDS/TDL双模解决方案，一个小区使用2个RRU进行联合收发，增强小区覆盖能力，上行覆盖半径最大可提升30%.根据不同应用场景，2个RRU可以集中放置，也可以分开放置。

下行采用2个8通道RRU：

8T：一个RRU只发TDL，一个RRU只发TDS；

16T：一个RRU只发TDL，一个RRU发TDS/TDL，TDS的剩余功率可以给TDL。

16T/16R（160 W）方案与8T/16R（80 W）方案相比，上行基本相当，下行功率提升的增益使平均吞吐量继续提升8%.

理论上16T/16R可开到16×20 W=320 W的功率，但是由于天线、终端灵敏度限制，功率也不是开得越大越好，要根据实际情况来开启。

可满足规划指标的覆盖半径（-107 dBm距离）：基本方案8T/8R 40 W约3 km，8T/16R 80 W约3.7 km，16T/16R 160 W约4.2 km。16T/16R方案引入下行功率增益，上行合并增益4 dB，有效解决上、下行不平衡的问题，增大小区覆盖半径，但是每个小区需新增一套天馈及RRU，投资及建设难度增加。考虑上、下行平衡问题，建议实际工程中根据需求选取16T/16R方案。

4.2 Relay

4.2.1 Relay基站定义

Relay基站包括回传单元和接入单元2部分。其中，回传单元用于给接入基站提供无线回传，角色类似于传统微波（实现方式类似于终端）；接入单元提供普通用户接入，本质上就是普通基站。Relay基站在有线传输具备后，可通过软件配置成普通基站，以提供更高容量。

4.2.2 Relay基站分类

Relay基站分为2类：①一体化Relay基站。回传单元和接入单元集成设计。②分体式Relay基站。回传单元和接入单元为2个独立的实体，接入单元可以是BBU或一体化微站等类型产品，即回传单元可给BBU提供无线回传。

Relay基站主要用于满足有线传输不具备条件区域的覆盖需求，可以简单理解为CPE，主要为基站提供传输通道。其劣势为数据传输依然需要通过施主站来进行，容量实际受限于施主站。

应用场景包括城市补盲、农村覆盖延伸、高速高铁覆盖、海岛覆盖等。

4.3 高增益天线

高增益天线有加宽加长方案和上下排列方案2种。

4.3.1 加宽加长方案

增加天线阵列间距，将F频段单元波束减小至75°左右，同时增加每列的振子数，减小垂直面波束宽度，相对于传统智能天线F频段增益约提升2.5 dB（可用无损权值广播方案）。该方案的优势为对已有智能天线算法支持度好。

4.3.2 上下排列方案

方案描述：在现有五频天线产品的基础上，利用其中4个1 710～2 170频段（上下排列，均为双极化）组成8通道天线，同时增加校準网络。该方案天线F频段增益可达到17 dBi。其优势为天线较易实现高增益。

目前，加宽加长方案天线尺寸相对较小，产业支持度较好。

实际测试结果显示，高增益智能天线3 dB的增益可使覆盖距离提升22%～27%，组网性能均优于普通天线。2种高增益智能天线方案：加宽加长方案产业支持度较好，覆盖性能略低于上下排列方案（5%以内），但组网性能优于上下排列方案（11%～28%）。

工程建设上，上下排列方案由于天线较长（2.7 m左右），质量较重，相对于加宽加长方案（2 m左右）安装难度较大，建议采用加宽加长方案。

4.4 高增益CPE

高增益CPE支持频段：Band38/39/40/41，发射功率23 dBm，天线增益12 dBi。

高增益CPE是终端侧的覆盖增强方案，包含室外单元（ODU）和室内单元（IDU）。ODU可采用室外抱杆、挂墙或者放置在楼顶，设备集成防雷；IDU放在室内，提供网口和Wi-Fi。理论上，高增益CPE可将覆盖半径延伸至13.13 km，提升5倍以上。

5 结束语

综上所述，当前农村区域成为了数据使用的重点区域，如何加强农村TD-LTE网络建设是运营商面临的首要问题。在TD-LTE网络建设中，要结合农村的实际情况，综合考虑农村地形、技术以及成本等问题，选择合理的覆盖增强方案，从而有效解决农村TD-LTE网络覆盖问题，达到增强覆盖的目的。

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]林跃伟.TD-LTE农村覆盖解决方案的研究[J].科技与创新，2016（24）.

〔编辑：刘晓芳〕