江苏省通信管理局通信发展与保障处 堵雯曦

利用现网资源实现农村长期演进全覆盖的应用

江苏省通信管理局通信发展与保障处 堵雯曦

从如何快速提高单站覆盖能力入手，采用8通道双拼技术和高增益天线技术相结合方案，提高单小区的发射和接收功率，提升单小区的覆盖范围，并衍生出多种覆盖方案对弱覆盖点进行补盲，结合新建站点，初步实现农村LTE（长期演进）网络的全覆盖。

农村长期演进全覆盖；8通道双拼技术；高增益天线

0 引言

2014年，中国移动在国内率先开始大规模部署TD-LTE（分时长期演进）网络，随着中国移动TD-LTE一期、二期建设的完成，多数城市基本实现连续覆盖。由于TD-LTE室外覆盖使用的是F频段，与原有的GSM网络使用的900 MHz频段相比存在传播损耗大，穿透性较差，广域覆盖能力不足的问题。特别是在农村区域，由于现网站点的站间距较大，完全利用既有站点资源部署TD-LTE网络会存在大量的覆盖盲区，无法实现农村区域的全覆盖。因此，如果要实现农村区域的LTE全覆盖，需要新建大量的基站，这样势必会带来建设周期长，成本开销巨大的问题，无法真正实现中国移动提出的“快人一步”4G建设目标。针对此情况，突破传统网络建设思维，从如何提高单站覆盖能力入手积极研究TD-LTE新技术和建设手段，提出采用多天线多RRU（射频拉远单元）和高增益天线技术，提高单小区的发射和接收功率，提升单小区的覆盖范围，初步实现农村LTE网络的全覆盖。

1 关键技术

1.1 8通道双拼技术

8通道双拼方案，下行采用两个8 通道RRU，其中一个RRU下行主发射TD-TEL，另一个RRU下行只发射TDS（时分同步码分多址），TDS的剩余功率可以给TD-LTE使用，下行单制式可以最大化使用每个RRU的功率，以满足农村广覆盖场景下行功率的需求。

上行采用16通道双模接收来同时提高TDS/TD-LTE上行覆盖能力。图2为图1左下方BBU连接局部。。

1）同一个小区使用两个RRU进行联合收发。

2）两个RRU和两幅天线分别并排集中放置。两个RRU到两副天线之间的馈线尽量保持一致，两副天线的方位角和下倾角保持一致。两幅天线在满足同覆盖的条件下，水平间距在0.5～1.5 m之间。如图3所示。

3）16通道最大比合并接收，理论上比8通道可以获得下行6 dB、上行4 dB的增益。

单小区场景下，16T（16通道发射）相对8T下行功率提升6 dB，下行增益来源：16T相对8T的下行功率增益，通过链路预算可得下行覆盖提升42%左右。

单小区场景下，16R（16通道接收）相对8R，上行基站接收信噪比提升4 dB左右，上行增益来源：16R相对8R的接收分集增益和阵列增益，通过链路预算可得上行覆盖提升28%左右。

1.2 高增益天线

高增益天线具有增益高、性能优、风阻低、部署快等特点。与传统天线相比，高增益天线覆盖距离提升20%，如图4所示。

增益高：17 dBi，支持大间距连续覆盖。

性能优：阵列间距优化设计。

风阻低：流线型天线罩设计。

部署快：原有站点抱杆利旧安装。

高增益天线水平半功率波束宽度：75/75/65，垂直半功率波束宽度：4.5/4.3/3.5。详见图5。

经测试，高增益天线小区边缘SINR(信号与干扰加噪声比）提升3.3 dB，小区边缘容量可提升36%。

1.3 多方案组合

我们针对不同覆盖场景，对普通8通道、8通道双拼、普通天线、高增益天线进行多组合产品方案，有效满足农村全覆盖及深度覆盖需求。如图6所示。

2 试点测试和效果

中国移动通信集团徐州分公司在邳州对聂阁站点进行了8通道双拼改造，并结合高增益天线进行了多种组合方案测试。邳州聂阁，距离周边站点约2.5 km，且正北方向1.5 km处有村庄，其余覆盖范围内为农田。符合测试要求。农田区域用来测试农村广域覆盖，村庄区域用来测试农村深度覆盖

2.1 拉远DT（路测）测试情况

按照下行1 Mb/s、上行256 kb/s、电平－108 dBm进行拉远测试，RSRP（参考信号接收功率）拉远测试情况详见图7，具体数据如表1所示。

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2.2 拉远CQT（呼叫质量测试）情况

按照实验站点1小区方向按照1 km/2 km/2.5 km进行定点测试，主要测试指标为电平值、下载速率、上传速率。具体测试数据如表2拉远CQT测试数据所示。

2.3 室内深度覆盖及室外广域覆盖数据对比

按照实验站点1小区方向按照室内深度覆盖及室外广域覆盖在1.6 km处进行测试，主要测试指标为电平值、下载速率、上传速率。具体测试数据如表3室内深度覆盖及室外广域覆盖测试数据所示。

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2.4 试点测试小结

从对比测试结果可以看出：

1）“8通道双拼加高增益天线”方案的各项指标效果最好，下行增益平均增加109%左右，上行增益增加141%左右，覆盖距离在3 km以上。

2）“8通道双拼”与“普通8通道加高增益天线”方案的各项性能基本相当下行增益平均增加50%左右，上行增益增加70%左右；覆盖距离1.8 km以上。

因此，4种覆盖方案可有效满足农村各种场景广覆盖和深度覆盖场景的上下行覆盖，提升边缘区域的覆盖需求。

3 技术优势及效益评估

8通道双拼技术率先采用2个RRU和2个天线组合为1个小区，充分利用现有站点和天面资源，结合高增益天线技术，可以实现多种场景的农村弱覆盖补盲，同时降低新建站点的建设成本和维护成本。

从效益评估方面，针对多种创新方案与传统的普通8通道覆盖方案，从单站点新建铁塔、新增设备、配套设施等方面进行对比。结合现网地区徐州农村站点情况，对新技术使用方案进行效益评估如下：

1）普通新建站：设备成本及配套成本约65万元人民币。

2）新技术建设一：现网单站三个小区均为新技术方案，可实现对周边区域LTE广覆盖。

3）新技术建设二：现网三个基站分别对应一个小区应用新技术方案，可实现对应弱覆盖区域实现LTE广覆盖。如表4所示。从效益评估上看，单站点新技术方案相比新建站可以减少投资80%以上，同时减少后期维护成本。结合测试结果，在仅新增设备的情况下，新技术方案可提高小区覆盖范围和覆盖能力，而且部署快，多种创新方案想结合，可满足农村各种场景弱覆盖补盲，初步实现农村区域全覆盖。

4 总结

8通道双拼技术率先采用2个8通道RRU和2个天线组合为1个小区，克服了基带处理问题，充分利用了通道增益和天线增益，可充分利用现有站点和天面资源，提高单小区的发射和接收功率，提升单小区的覆盖范围，提升边缘覆盖，改善边缘用户感知；与高增益天线相结合，创新多种组合方案，可以实现各种场景的农村弱覆盖补盲。结合效益评估，从单站点新建铁塔、新增设备、配套设施等方面进行对比，采用新方案单站可节约成本80%以上，同时节约后期维护成本。因此，在农村区域新建站规划和弱覆盖区域补盲工作中，采用多天线、多RRU和高增益天线技术相结合方案，可以快速有效的初步实现农村LTE全覆盖，进一步加快新型城镇化建设步伐，有效提升信息通信基础设施建设水平。