16T16R技術(shù)在農(nóng)村TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究

譚利平（中國移動通信集團(tuán)河北有限公司邯鄲分公司，邯鄲 059000）

16T16R技術(shù)在農(nóng)村TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究

譚利平
（中國移動通信集團(tuán)河北有限公司邯鄲分公司，邯鄲 059000）

摘 要本文通過對農(nóng)村地區(qū)TD-LTE基站與GSM900基站共站址的可行性進(jìn)行研究，對于部分農(nóng)村山區(qū)，GSM站間距過大，TD-LTE與GSM共站無法保證有效覆蓋，增加新站點(diǎn)又會加大投資成本的情況進(jìn)行了分析，提出了16T16R方案并對其進(jìn)行了研究。通過實(shí)驗(yàn)證明16T16R方案的優(yōu)勢和可行性。進(jìn)而向現(xiàn)網(wǎng)推行，增強(qiáng)農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力和服務(wù)能力，提升邊緣用戶感知。

關(guān)鍵詞LTE；網(wǎng)絡(luò)覆蓋；共站址；16T16R

隨著TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工程的進(jìn)行，滿足農(nóng)村地區(qū)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的要求勢在必行。本文通過對農(nóng)村地區(qū)TD-LTE基站與GSM900基站共站址的可行性進(jìn)行研究，對于部分農(nóng)村山區(qū)，GSM站間距過大，TD-LTE與GSM共站無法保證有效覆蓋，增加新站點(diǎn)又會加大投資成本的情況進(jìn)行了分析，為了最大化的挖掘當(dāng)前共站模式的潛力，提升廣覆蓋能力及邊緣用戶感知，提出了16T16R方案并對其進(jìn)行了研究。

1　16T16R方案

1.116T16R原理

兩個8T8R的RRU3168e在同一站點(diǎn)相同扇區(qū)朝向，實(shí)際上需要實(shí)現(xiàn)兩個8T8R RRU的小區(qū)合并， 每扇區(qū)中一個RRU主發(fā)TD-SCDMA信號（該RRU上的TD-LTE信號降功率發(fā)射），一個RRU主發(fā)TDLTE信號（該RRU上的TD-SCDMA信號降低到最小功率發(fā)射，目前是不發(fā)射TD-SCDMA信號），下行TD-SCDMA和TD-LTE可以盡可能最大化利用每個RRU的功率（下行：TD-SCDMA只在一個RRU發(fā)射，TD-LTE可以在兩個RRU聯(lián)合發(fā)射），從而提升下行覆蓋能力。上行，TD-SCDMA和TD-LTE都按照16個天線來解調(diào)，從而提升上行覆蓋能力。

小區(qū)合并原理是將多個RRU合并為一個小區(qū)，在該小區(qū)中，所有RRU使用相同的PCI。該小區(qū)采用RRU聯(lián)合調(diào)度，即下行物理信道采用多RRU聯(lián)合發(fā)送，上行物理信道采用全部接收和選擇接收，使得原先彼此干擾的多個小區(qū)信號變成多徑疊加增強(qiáng)的信號，提升了小區(qū)邊緣的SINR，減少了相鄰小區(qū)數(shù)量，明顯減小了小區(qū)間同頻干擾，從而改善用戶在小區(qū)邊緣的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

多RRU合并的小區(qū)，下行物理信道采用聯(lián)合發(fā)送，聯(lián)合發(fā)送是指小區(qū)內(nèi)多個RRU通過聯(lián)合調(diào)度在相同的時頻資源上同時發(fā)送相同的數(shù)據(jù)。相比普通情況下每個

RRU各自為一個小區(qū)的組網(wǎng)方式，多RRU合并的小區(qū)內(nèi)各RRU控制信道沒有了干擾，反而可以通過聯(lián)合發(fā)送獲得增益。

多RRU合并的小區(qū)，上行PRACH和SRS采用全部接收，PUSCH和PUCCH采用選擇接收。全部接收是指小區(qū)中的RRU均進(jìn)行數(shù)據(jù)接收；選擇接收是指只在目標(biāo)RRU（eNode B根據(jù)測量到用戶的信道質(zhì)量，選擇一個最好的RRU作為目標(biāo)RRU，進(jìn)行PUSCH/ PUCCH接收）進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。

1.2方案介紹

16T16R方案是一種TD-SCDMA/TD-LTE雙模創(chuàng)新解決方案，其技術(shù)核心是在原基站設(shè)備上增加一個RRU，并級聯(lián)兩個RRU設(shè)備。具體操作是將基站的一個小區(qū)采用2個8通道的RRU，理論上16R相對于8R上行提升SINR約3 dB，上行覆蓋半徑提升20%左右，而且16T相對8T有更大的下行發(fā)射分集增益，下行覆蓋半徑提升20%左右。16T16R系統(tǒng)BBU與RRU連接圖，如圖1所示。

下行采用兩個8 通道RRU，其中一個RRU下行主發(fā)射TD-LTE，另一個RRU下行只發(fā)射TDSCDMA，TD-SCDMA的剩余功率可以給TD-LTE使用，下行單制式可以最大化使用每個RRU的功率，TD-LTE可以實(shí)現(xiàn)下行16通道發(fā)射，以滿足農(nóng)村廣覆蓋場景下行功率的需求。

上行采用16通道雙模接收來同時提高TD-SCDMA/ TD-LTE上行覆蓋能力：同一個小區(qū)使用兩個RRU進(jìn)行聯(lián)合收發(fā)；兩個RRU和兩幅天線分別并排集中放置；16通道最大比合并接收，理論上比8通道可以獲得最大3 dB的增益。

單小區(qū)場景下，16R相對8R上行提升SINR約3 dB，上行覆蓋提升20%左右；16T相對8T有更大的下行發(fā)射分集增益，下行覆蓋提升20%左右。

1.3方案改造施工要求

（1） 一個8T16R小區(qū)包含兩副8T8R天線和兩個8T8R的RRU，RRU型號一致。

（2） 兩副天線型號要一致（與8T8R時一致），天線并排安裝，在同一平面內(nèi)，保證同覆蓋。

（3） 兩個RRU到兩副天線之間的饋線盡量保持一致。（4） 兩副天線的方位角和下傾角保持一致。

（5） 兩副天線的水平間距最好在50～80 cm。

（6） 改造的難點(diǎn)在于要使兩幅天線并排安裝在同一平面上，信號塔上有6個抱桿，均勻安裝在平臺上，每兩個抱桿之間距離過大。如果改造成16T16R組網(wǎng)，需要額外增加抱桿，以保證16T16R的性能。

2　16T16R方案試驗(yàn)

2.1實(shí)驗(yàn)環(huán)境

16T16R方案試驗(yàn)選取站點(diǎn)周邊環(huán)境為典型的農(nóng)村場景，站點(diǎn)周圍多為農(nóng)村平房，無高大建筑。

2.2實(shí)驗(yàn)方式

DT：選擇室外直射場景，對覆蓋范圍進(jìn)行DT對比測試，測試項(xiàng)目為上傳和下載。找到電平臨界點(diǎn)（RSRP=-110， SINR=0）的最遠(yuǎn)覆蓋距離，輸出指標(biāo)、截圖；室內(nèi)進(jìn)行CQT測試，輸出指標(biāo)、截圖。

CQT：選擇直射覆蓋的居民區(qū)域，由近及遠(yuǎn)選擇室內(nèi)（或有阻擋的位置）共計(jì)5個CQT點(diǎn)，對改造前后進(jìn)行對比測試。

2.3實(shí)驗(yàn)站點(diǎn)配置

2.3.1 16T16R站點(diǎn)配置說明（F頻段）

（1）場景配置。每個站點(diǎn)包含3個扇區(qū)，每個扇

區(qū)配置兩個8通道雙模RRU，即3扇區(qū)總共需要6個RRU。

TD-LTE支持F頻段20 MHz、10 MHz、20 MHz+ 10 MHz；TD-SCDMA支持FA頻段6載波。雙模最大支持20 MHz+10 MHz+6 C。

每扇區(qū)中一個RRU主發(fā)TD-SCDMA信號（該RRU上的TD-LTE信號降功率發(fā)射），另一個RRU主發(fā)TD-LTE信號（該RRU上的TD-SCDMA不發(fā)信號）。下行方向TD-SCDMA和TD-LTE最大化利用每個RRU的功率，從而提升下行覆蓋能力，上行方向TD-SCDMA和TD-LTE都按照16個天線來解調(diào)，從而提升上行覆蓋能力。

（2） 涉及設(shè)備?；鶐О澹篢D-LTE，UBBPd9；TD-SCDMA，UBBPb、UBBPc。RRU：RRU3168efa、RRU3168-fa。BBU機(jī)框：20 MHz場景可采用BBU3900或BBU3910，20 MHz+10 MHz場景只能采用BBU3910。

（3）單板配置。TD-LTE：UBBPd9最大支持兩個16T16R小區(qū)，所以20 MHz場景需要兩塊UBBPd9，20 M+10 M場景需要3塊UBBPd9。

TD-SCDMA：UBBPb支持3個16T16R物理小區(qū)，每小區(qū)支持3載波，S666場景需要兩塊UBBPb；UBBPc支持3個16T16R物理小區(qū)，每小區(qū)支持兩載波，S666場景需要3塊UBBPc。

（4） RRU和天線安裝要求。一個16T16R小區(qū)包含兩副8T8R天線和兩個8T8R的RRU， 兩副天線和兩個RRU型號要一致，天線并排安裝。兩個RRU到兩副天線之間的饋線盡量保持一致，兩副天線的方位角和下傾角保持一致。兩幅天線在滿足同覆蓋的條件下，水平間距在0.5～0.8 m之間。

2.3.2 16T16R站點(diǎn)配置說明（D頻段）

（1）涉及設(shè)備?；鶐О澹篣BBPd9。RRU：RRU3257、RRU3273、AAU3213，支持不同類型的RRU混用。BBU機(jī)框：1D、2D場景可采用BBU3900或BBU3910，3D場景只能采用BBU3910。

（2） 單板配置。UBBPd9最大支持2個16T16R小區(qū)。

（3） 組網(wǎng)說明。D頻段支持3：1和2：2兩種時隙配比，每個站點(diǎn)包含3個扇區(qū)，每個扇區(qū)配置2個8通道雙模RRU。

（4）配套版本。SRAN 3.0/eRAN 8.0，典型場景。

（5）RRU和天線安裝要求。一個16T16R小區(qū)包含兩副8T8R天線和兩個8T8R的RRU， 兩副天線和兩個RRU型號要一致，天線并排安裝。兩個RRU到兩副天線之間的饋線盡量保持一致，兩副天線的方位角和下傾角保持一致。兩幅天線在滿足同覆蓋的條件下，水平間距在0.5～0.8 m之間。

2.4試驗(yàn)結(jié)果

（1）從定點(diǎn)CQT測試結(jié)果看，可以得到如下結(jié)論：16T16R小區(qū)相對于8T8R小區(qū)不光在室外，在室內(nèi)的增益同樣明顯，表明16T16R小區(qū)可以改善深度覆蓋的用戶體驗(yàn)。

（2）從拉遠(yuǎn)測試結(jié)果看，可以得到如下結(jié)論：將兩種方案分別對實(shí)驗(yàn)站點(diǎn)進(jìn)行拉遠(yuǎn)試驗(yàn)，16T16R方案較8T8R方案有20%左右的增益。測試指標(biāo)對比如表1所示。

觀察表1：16T16R配置，達(dá)到-107 dBm的RSRP，距離為1 490 m；8T8R配置，-111 dBm的RSRP距離為1 430 m。

在基站升級16T16R配置后，可以帶來4 dB增益，可有效提升原-111 dBm地點(diǎn)達(dá)到-107 dBm的RSRP水平。在掉線距離、反向接入距離、業(yè)務(wù)邊緣距離的覆蓋都有不同程度的增益；上行覆蓋距離增益約為20%。

（3）從組網(wǎng)測試結(jié)果看，可以得到如下結(jié)論：16T16R小區(qū)相對于8T8R小區(qū)在RSRP、SINR及上下行吞吐量上都有一定的增益；下行組網(wǎng)吞吐量平均增益，MIFI測試增益約為26.2%，Note2約為32.8%；上行組網(wǎng)吞吐量平均增益，MIFI測試增益約為30%，Note2約為32%；覆蓋提升明顯，約為3 dB。16T16R小區(qū)相對于8T8R小區(qū)在邊緣覆蓋分布方面，不同終端都有明顯的增益。

表1　8T8R與16T16R不同RSRP情況下上下行速率、SINR及傳播距離統(tǒng)計(jì)表

3　16T16R方案總結(jié)

3.1方案優(yōu)勢

（1）網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)，覆蓋效果角度。升級8T8R基站為16T16R站點(diǎn)可使覆蓋距離增加25%，覆蓋面積增加55%。實(shí)現(xiàn)農(nóng)村低成本快速部署TD-LTE網(wǎng)絡(luò)。可以保證大部分農(nóng)村地區(qū)的有效覆蓋。

（2）網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃角度。16T16R有效傳播距離變大，農(nóng)村建設(shè)采用8T8R宏站與GSM共站方式，緩解對網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的限制，站址選擇更從容。

（3）建網(wǎng)投資角度。有效減少TD-LTE建設(shè)站點(diǎn)數(shù)目，大幅減少站點(diǎn)建設(shè)建設(shè)投資。特別是對于農(nóng)村場景，主要矛盾為TD-LTE覆蓋需求的區(qū)域，本方案能有效提升“每載波覆蓋面積”，減小載波數(shù)需求。

（4）工程實(shí)施角度。采用16T16R方案，減少施工站點(diǎn)數(shù)目，降低工程管理難度。

節(jié)省工作量：站址選擇、交流引入施工、塔基施工及養(yǎng)護(hù)、鐵塔安裝等工作?？晒?jié)省工期，加快交付。

（5）網(wǎng)優(yōu)維護(hù)角度。因使用16天線收發(fā)，相比傳統(tǒng)8天線方案，有4 dB增益，可有效提升小區(qū)內(nèi)的SINR水平，加強(qiáng)農(nóng)村室內(nèi)深度覆蓋。應(yīng)對未來網(wǎng)絡(luò)需求變化，可直接選擇現(xiàn)有8T8R站點(diǎn)升級即可，減小網(wǎng)優(yōu)工作量。

（6）未來的技術(shù)升級路徑。未來，可為提升廣覆蓋效果，并兼容農(nóng)村MBB和WBB用戶的容量需求，從載波合理配置、優(yōu)化天饋參數(shù)等方面再加以優(yōu)化。

3.2方案效果

通過仿真+實(shí)測，證明高增益天線、16T16R方案均是有效拓展農(nóng)村TD-LTE廣覆蓋的技術(shù)手段。邯鄲現(xiàn)網(wǎng)測試指標(biāo)如表2所示，可指導(dǎo)實(shí)際建設(shè)。

表2　不同天線下傾角對應(yīng)8T8R、16T16R、高增益天線傳播距離與增益對比表

另外，對河北典型農(nóng)村區(qū)域的TD-LTE站點(diǎn)建設(shè)規(guī)劃分析：TD-LTE建設(shè)要依靠現(xiàn)有GSM站址進(jìn)行。用表2的傳播距離為基準(zhǔn)，結(jié)合實(shí)際平面地圖進(jìn)行分析，需要使用16T16R的站點(diǎn)，占分析區(qū)域GSM站點(diǎn)數(shù)的比例約34%；存在較多山區(qū)的農(nóng)村區(qū)域，需要使用16T16R的站點(diǎn)，占分析區(qū)域GSM站點(diǎn)數(shù)的比例約16%。

由此可見，16T16R農(nóng)村廣覆蓋方案在平原區(qū)域效果較明顯。

4　16T16R方案現(xiàn)網(wǎng)推行

廣平是邯鄲的典型農(nóng)業(yè)縣，就無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋而言，當(dāng)?shù)谿網(wǎng)已經(jīng)全覆蓋，TD-LTE覆蓋水平在邯鄲當(dāng)?shù)靥幱谥杏危邆浞治鲆?guī)劃方法的典型意義（如圖2所示）。

圖2　廣平縣16T16R仿真規(guī)劃圖

對廣平農(nóng)村區(qū)域進(jìn)行覆蓋評估。評估村莊和鄉(xiāng)鎮(zhèn)是否有TD-LTE基站覆蓋。各選定需要平滑升級40個8T8R小區(qū)增強(qiáng)覆蓋，在圖2中用藍(lán)色三角形標(biāo)注。而在紅色區(qū)域內(nèi)的村莊和鄉(xiāng)鎮(zhèn)建議通過后續(xù)新建TD-LTE站點(diǎn)解決覆蓋問題。

峰峰是邯鄲的一個市轄區(qū)，就無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋而言，

當(dāng)?shù)谿網(wǎng)已經(jīng)全覆蓋，TD-LTE覆蓋水平在邯鄲當(dāng)?shù)靥幱谥杏?，具備分析?guī)劃方法的典型意義（如圖3所示）。

圖3　峰峰礦區(qū)16T16R仿真規(guī)劃圖

對峰峰農(nóng)村區(qū)域進(jìn)行覆蓋評估。評估村莊和鄉(xiāng)鎮(zhèn)是否有TD-LTE基站覆蓋。各選定需要平滑升級40個8T8R小區(qū)增強(qiáng)覆蓋，在圖3中用藍(lán)色三角形標(biāo)注。而在紅色區(qū)域內(nèi)的村莊和鄉(xiāng)鎮(zhèn)建議通過后續(xù)新建TD-LTE站點(diǎn)解決覆蓋問題。

5　結(jié)束語

全面提升農(nóng)村地區(qū)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力是后期TD-LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要要求。16T16R技術(shù)既可以提升廣覆蓋能力及邊緣用戶的感知，又可以利用當(dāng)前共站的優(yōu)勢便利、降低網(wǎng)絡(luò)成本，在技術(shù)優(yōu)勢和可行性方面優(yōu)勢明顯，值得大力推廣。

參考文獻(xiàn)

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Research on the application of the 16T16R technology in rural TD-LTE network

TAN Li-ping
(China Mobile Group Hebei Co., Ltd. Handan Branch, Handan 059000, China)

AbstractBased on rural areas TD-LTE base stations and GSM900 base station co site feasibility study, in some rural areas, GSM station spacing is too large, TD-LTE and GSM total station can not guarantee effective coverage, increase the new site will increase the cost of investment is analyzed, enhance the coverage ability and edge user perception proposed 16T16R and do some research on the. The advantages and feasibility of 16T16R scheme are proved by experiments. And then to the implementation of the current network, enhance the ability of rural network coverage and service capabilities, enhance the edge of user perception.

KeywordsTD-LTE； network coverage； co-location； 16T16R

收稿日期：2015-07-29

中圖分類號TN929.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號1008-5599（2015）11-0012-05