應(yīng)用16T16R技術(shù)增強(qiáng)4G網(wǎng)絡(luò)農(nóng)村覆蓋范圍

劉威 彭躍龍

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，農(nóng)民享受高速通信服務(wù)的需求越來越迫切，低價(jià)智能機(jī)的快速商用進(jìn)一步激發(fā)了農(nóng)村4G用戶的快速增長(zhǎng)，農(nóng)村市場(chǎng)已成為又一個(gè)運(yùn)營(yíng)商競(jìng)爭(zhēng)激烈的關(guān)鍵場(chǎng)景。農(nóng)村場(chǎng)景地域廣闊、人口密度低，地形環(huán)境復(fù)雜多樣，實(shí)現(xiàn)廣覆蓋是農(nóng)村覆蓋需考慮的主要問題?？焖俚统杀窘ㄔO(shè)4G網(wǎng)絡(luò)有利于運(yùn)營(yíng)商迅速搶占農(nóng)村市場(chǎng)。文章以惠州三徑村為例，應(yīng)用16T16R創(chuàng)新技術(shù)解決方案，每小區(qū)采用16通道天線，即使用兩面8通道天線聯(lián)合2個(gè)RRU，可同時(shí)提升上下行覆蓋距離。與8T8R相比，上行覆蓋距離可提升約25%。對(duì)于上行覆蓋受限的場(chǎng)景，如覆蓋半徑2.5公里以上農(nóng)村場(chǎng)景可考慮采用16T16R技術(shù)提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村覆蓋；16T16R；增強(qiáng)覆蓋方案；站間距大

1 場(chǎng)景特點(diǎn)

本次TD-LTE農(nóng)村建設(shè)在泰美鎮(zhèn)展開，一方面是由于該區(qū)域的場(chǎng)景豐富，包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)郊區(qū)、村落、東江沿岸、重要道路，符合典型的農(nóng)村特征。另一方面是由于此處數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)負(fù)載較高，2G站點(diǎn)日均流量>600M的占比超過65%，盡早建設(shè)4G吸收話務(wù)緩解2G壓力。

2 建設(shè)存在的問題

目前惠州的農(nóng)村場(chǎng)景現(xiàn)網(wǎng)覆蓋主要通過GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)僅以GSM部分站址為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)覆蓋。由于GSM網(wǎng)絡(luò)采用的頻段較低，覆蓋范圍較大，農(nóng)村場(chǎng)景的現(xiàn)網(wǎng)站間距較大。而TD-LTE網(wǎng)絡(luò)采用的頻段較高，1.9G頻段的傳播能力弱于GSM的900M，與現(xiàn)網(wǎng)站址共址建設(shè)，靠常規(guī)TD-LTE 8T8R技術(shù)在站間距較大時(shí)無法做到與GSM同覆蓋能力，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果不理想。

3 建設(shè)方案關(guān)鍵技術(shù)

三徑村整個(gè)村落GSM網(wǎng)絡(luò)與TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)均由一個(gè)現(xiàn)網(wǎng)基站共址覆蓋，為一村一站的覆蓋模式，是典型的農(nóng)村場(chǎng)景覆蓋模式。為了解決上文提及的TD-LTE農(nóng)村建設(shè)關(guān)鍵問題，建設(shè)方案考慮在與現(xiàn)網(wǎng)站址共址建設(shè)同時(shí)引入16T16R覆蓋增強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)。

16T16R覆蓋增強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)是一種TD-SCDMA/TD-LTE雙模創(chuàng)新解決技術(shù)，其核心是在原基站設(shè)備上增加一個(gè)TD-LTE RRU，并與原有TD-SCDMA RRU進(jìn)行級(jí)聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)上行和下行各16通道的發(fā)射和接收，從而提升覆蓋能力，整體原理圖如圖1所示。對(duì)于下行，兩個(gè)8 通道RRU其中一個(gè)RRU下行主發(fā)射TDL，另一個(gè)RRU將發(fā)射TDS后的剩余功率可以給TDL使用（單制式可以最大化使用每個(gè)RRU的功率），以滿足農(nóng)村廣覆蓋場(chǎng)景下行功率的需求。下行在發(fā)射功率配置為160W時(shí)，相對(duì)8T8R提升6dB，理論覆蓋半徑能力提升43%。對(duì)于上行，采用16通道接收，并采用最大比合并算法提高上行信號(hào)解調(diào)能力，從而提升上行覆蓋能力。上行增益相對(duì)8T8R理論提升4dB，對(duì)應(yīng)覆蓋半徑能力提升25%?？紤]上下行平衡，一般認(rèn)為16T16R覆蓋半徑相對(duì)8T8R增加25%。

4 案例實(shí)施分析

設(shè)計(jì)背景：本基站已有GSM和TD-SCDMA系統(tǒng)，覆蓋區(qū)域?yàn)檗r(nóng)村區(qū)域，是典型的一村一站建設(shè)模式。站點(diǎn)資源以GSM共站為主，一些站間距過大又不足以加站，由于GSM的頻段優(yōu)勢(shì)，雖然GSM的覆蓋沒有問題，但是對(duì)于TD-LTE可能存在弱覆蓋的風(fēng)險(xiǎn)。

設(shè)計(jì)方案：經(jīng)勘察，現(xiàn)有機(jī)房資源與天饋資源足夠，無需擴(kuò)容。

在機(jī)房側(cè)：利舊使用電源設(shè)備、傳輸設(shè)備和TD-SCDMA設(shè)備，只需在TD-SCDMA主設(shè)備機(jī)框內(nèi)新增兩塊TD-LTE載波板與一塊TD-SCDMA載波板。

在天饋側(cè)：將原有3個(gè)TD-SCDMA單模RRU更換為雙模RRU，另新增3個(gè)雙模RRU；將原有3副TD-SCDMA天線更換為雙模智能天線，另新增3副雙模智能天線。

設(shè)計(jì)特點(diǎn)和效果：本方案設(shè)計(jì)利用16T16R技術(shù)每小區(qū)雙RRU雙天線聯(lián)合發(fā)送的優(yōu)勢(shì)，通過同小區(qū)雙RRU提升發(fā)射功率來提升下行覆蓋，進(jìn)而擴(kuò)大TD-LTE系統(tǒng)覆蓋范圍，消除TD-LTE系統(tǒng)可能存在弱覆蓋的風(fēng)險(xiǎn)。

5 性能驗(yàn)證

通過對(duì)農(nóng)村和道路兩種場(chǎng)景的雙模8T8R和雙模16T16R進(jìn)行拉網(wǎng)測(cè)試，來評(píng)估16T16R相比8T8R RSRP和SINR的變化。

測(cè)試方法是測(cè)試車以制定車速勻速在三徑村F-HLH基站小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)進(jìn)行拉網(wǎng)遍歷測(cè)試，記錄PDSCH的BLER、SINR、RSRP、實(shí)時(shí)吞吐量、UE當(dāng)前位置點(diǎn)、電子地圖上的GPS坐標(biāo)等參數(shù)，并將實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行平均，得到的結(jié)果如下：

6 案例總結(jié)及存在問題分析

本案例優(yōu)點(diǎn)分析如下：

（1）技術(shù)：通過增加一個(gè)RRU、一副天線來實(shí)現(xiàn)覆蓋提升，技術(shù)實(shí)施難度小。

（2）性能：可以提升覆蓋效果和速率，性能較好。

（3）建設(shè)難度：利舊現(xiàn)有站點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)網(wǎng)站址資源的充分挖潛，降低建設(shè)難度和投資，減少工程施工周期，實(shí)現(xiàn)快速部署。

（4）成本：16T16R成本是傳統(tǒng)8T8R的兩倍，成本稍貴。但提升覆蓋效果明顯，速率也有提升，廣泛部署時(shí)能減少新建站點(diǎn)配套，整體網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本會(huì)降低。

本案例缺點(diǎn)主要在于建設(shè)難度，即新增天線和RRU需增加工程施工量，且需占用天饋空間資源。

作者簡(jiǎn)介：劉威（1983，2-），男，湖北武漢人，工程師，研究方向?yàn)闊o線通信、4G無線網(wǎng)絡(luò)等。