基于U2100+2T4R技術(shù)廣覆蓋的設(shè)計(jì)方案

張帆

（陜西郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 咸陽 712000）

基于U2100+2T4R技術(shù)廣覆蓋的設(shè)計(jì)方案

張帆

（陜西郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 咸陽 712000）

利用發(fā)射和接收分集技術(shù)，對(duì)U2100+2T4R技術(shù)的廣覆蓋工作原理和應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行分析，從技術(shù)特點(diǎn)和設(shè)備配置方面設(shè)計(jì)給出兩種不同覆蓋方案以提高上下行覆蓋和網(wǎng)絡(luò)容量。通過測(cè)試驗(yàn)證，效果明顯，可得到覆蓋指標(biāo)RSCP、Ec/Io提高了約40%，及造價(jià)成本節(jié)約了25%的覆蓋效果，最后總結(jié)了U2100+2T4R技術(shù)作為農(nóng)村廣覆蓋的設(shè)計(jì)方案特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。

U2100+2T4R；廣覆蓋；技術(shù)特點(diǎn)；設(shè)計(jì)方案

在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，各設(shè)備廠家新產(chǎn)品新功能已成為目前覆蓋及容量類應(yīng)用的主要手段，不同場(chǎng)景的設(shè)備類型應(yīng)用的選用與網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和整體的運(yùn)行質(zhì)量密切相關(guān)。在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，設(shè)備類型的選擇根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋地形、地物、話務(wù)量分布、抗干擾要求和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量等實(shí)際情況來合理的選擇尤為重要，根據(jù)基站站址條件、地理環(huán)境、覆蓋要求和用戶分布等情況確定技術(shù)使用建議，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村無線寬帶快速部署。為了更好的解決網(wǎng)絡(luò)廣覆蓋[1]，因此考慮采用新型亮點(diǎn)U2100+2T4R[2-3]技術(shù)。

1 2T4R技術(shù)

1.1 U2100+2T4R廣覆蓋工作原理

1）小區(qū)的下行信號(hào)通過2個(gè)功放與2副天線在相同扇區(qū)同時(shí)進(jìn)行發(fā)射；

2）在上行鏈路上通過4副天線同時(shí)接收來自UE的上行信號(hào)。

下行信號(hào)會(huì)因?yàn)楣β实脑龃笈c分集效應(yīng)而得到增強(qiáng)，上行也會(huì)因?yàn)?天線接收的分集效應(yīng)而得到增強(qiáng)，從而達(dá)到增強(qiáng)上下行性能、延伸覆蓋范圍、改善用戶的體驗(yàn)、降低UE功耗的目的，并可以進(jìn)一步降低客戶的建站成本。

根據(jù)實(shí)際的增強(qiáng)覆蓋需要配置2T4R，以提高上下行的覆蓋和容量效果，其工作原理[4]為：電子下傾角通過改變共線陣天線振子的相位，改變垂直分量和水平分量的幅值大小，改變合成分量場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度，從而使天線的垂直方向性圖下傾。由于天線各方向的場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度同時(shí)增大和減小，保證在改變傾角后天線方向圖變化不大，使主瓣方向覆蓋距離縮短，同時(shí)又使整個(gè)方向性圖在服務(wù)小區(qū)扇區(qū)內(nèi)減小覆蓋面積但又不產(chǎn)生干擾。

1.2 應(yīng)用場(chǎng)景

新建區(qū)域：可根據(jù)實(shí)際情況單獨(dú)使用或組合使用，最終目的是低成本提升覆蓋能力和用戶感知。目前2T4R技術(shù)適用于在農(nóng)村廣覆蓋場(chǎng)景及高鐵、高速等主要交通干線弱覆蓋區(qū)域[5-7]。

改造區(qū)域：3G弱覆蓋[8]站點(diǎn)的覆蓋應(yīng)選擇MR小于-95 dBm采樣點(diǎn)占所有有效采樣點(diǎn)大于30%，3G站點(diǎn)不能形成連續(xù)覆蓋的農(nóng)村站點(diǎn)，不存在容量擁塞問題，距離最近站點(diǎn)直線距離大于3公里&農(nóng)村站點(diǎn)。周邊或本站2G站點(diǎn)節(jié)假日存在話務(wù)和數(shù)據(jù)流量激增的情況。高鐵、高速、主干道沿線站點(diǎn)，且站間距大于3公里。

2 基于U2100+2T4R技術(shù)廣覆蓋設(shè)計(jì)方案

方案一

常規(guī)RRU配置[9-11]：1Tx&2Rx（即單發(fā)雙收），接收由于有接收分集會(huì)給上行帶來3db的接收增益。2Tx：在1Tx（即單發(fā)）的基礎(chǔ)上增加一路發(fā)射，會(huì)帶來3db的發(fā)射分集，對(duì)于改善小區(qū)邊緣用戶的業(yè)務(wù)質(zhì)量及性能起到一定的作用。4Rx：在2Rx（即雙收）的基礎(chǔ)上增加2路接收，即4路接收，4接收分集下會(huì)帶來3db的接收增益以及空間分集增益，提高上行的覆蓋能力。效果圖如圖1所示。設(shè)備配置：基站2T4R配置只需新增1個(gè)RRU以及更換天線類型即可，便于操作。如圖2所示。

圖1 2T4R技術(shù)效果圖

圖2 2T4R技術(shù)方案示意圖

方案二

采用基帶合并小區(qū)技術(shù)，支持單小區(qū)配置多天線接收與發(fā)射，即MRRU功能[12-13]。根據(jù)實(shí)際的增強(qiáng)覆蓋需要配置2T4R，以提高上下行的覆蓋和容量效果，其工作原理如圖3所示[14]。

設(shè)備配置如圖 4所示[15]。

1個(gè)2T4R的小區(qū)使用如下配置：

①本地小區(qū)配置選擇帶分集的2-RRU；

②BBU與RRU之間采用星型組網(wǎng)的方式，即RRU與BBU通過光纖直接連接；

③推薦使用1個(gè)2T4R的RRU，如R8882/R8862A，也可使用2個(gè)1T2R的RRU，如R8881/R8840，如圖所示；

④推薦使用1副4端口天線，也可使用2副相同規(guī)格的2端口天線。

圖3 2T4R的基帶上下行工作原理

圖4 使用2-RRU的配置來支持2T4R的兩種方法

在安裝過程中要保證天饋系統(tǒng)的一致性：

在采用1副4端口天線的情況下，必須保證饋線長(zhǎng)度的一致性；

在采用2副2端口天線的情況下，除了保證饋線長(zhǎng)度的一致性外，還要保證2副天線的性能指標(biāo)的一致性與俯仰角的一致性；同時(shí)還要保證2副天線之間的距離大于80cm（5倍的波長(zhǎng)）。

上述兩種情況下均要保證2個(gè)發(fā)射端口為不同的極化方向，即分別為+45°與-45°極化方向。

3 測(cè)試對(duì)比情況

1）RSCP下行覆蓋對(duì)比

以某基站為例，RSCP＞-110 dBm采樣點(diǎn)數(shù)目由改造前1 348個(gè)提升到改造后 2 015個(gè)，說明覆蓋范圍的提升，RSCP＞-110 dBm的采樣點(diǎn)數(shù)量提升了49%。

2）Ec/Io下行質(zhì)量對(duì)比

同樣，Ec/Io＞-14 dB的采樣點(diǎn)數(shù)量由改造前的1 406個(gè)提升到改造后的 2 027個(gè)，可見由于覆蓋范圍的提升，Ec/ Io＞-14 dB的采樣點(diǎn)數(shù)量提升了44%。

3）造價(jià)分析

根據(jù)2T4R技術(shù)的具體操作情況，以3個(gè)S11基站覆蓋一條道路站點(diǎn)為例，分析造價(jià)。

若覆蓋距離和建設(shè)方式一致的條件下，新建3個(gè)基站投資總計(jì)為87.21萬元。如表1。

若采用2T4R技術(shù)則覆蓋距離增加，覆蓋站點(diǎn)數(shù)可減少1個(gè)，新建2個(gè)基站投資總計(jì)為62.44萬元。如表2所示。

表1 常規(guī)新建基站投資費(fèi)用

表2 采用2T4R技術(shù)新建基站投資費(fèi)用

根據(jù)以上簡(jiǎn)單舉例可以看出采用2T4R技術(shù)后，基站設(shè)備投資基本不變，但明顯節(jié)約了站點(diǎn)數(shù)量，省去1個(gè)站點(diǎn)的配套投資約25萬元。

4 結(jié) 論

2T4R在農(nóng)村和鄉(xiāng)鎮(zhèn)廣覆蓋具有最高性價(jià)比，無線信道環(huán)境復(fù)雜的情形下增益更為顯著。U2100+2T4R技術(shù)作為農(nóng)村廣覆蓋的解決方案，有其如下特點(diǎn)：

1）U2100+2T4R方案方便擴(kuò)容：U2100+2T4R方案不受制于頻譜資源緊張的問題，快速升級(jí)到多載波；2T4R寬頻天線能平滑適應(yīng)未來需求。

2）在U2100+2T4R站點(diǎn)部署1800M LTE更加簡(jiǎn)單，天線可共用不需再增加天線投資；現(xiàn)有站點(diǎn)采用2T4R方案對(duì)安裝要求低，改動(dòng)小，現(xiàn)網(wǎng)只需在原有天線0.5米處新立一面天線接到RRU即可，不需要在BBU和用戶側(cè)做任何改動(dòng)；降低了手機(jī)發(fā)射功率開銷，待機(jī)時(shí)間更長(zhǎng)，用戶體驗(yàn)更好。

3）2T4R的發(fā)射和接收分集均有分集增益使得上行信號(hào)更容易被基站接收，降低了手機(jī)發(fā)射功率開銷，待機(jī)時(shí)間更長(zhǎng)，用戶體驗(yàn)更好小區(qū)邊緣覆蓋、提高小區(qū)邊緣吞吐量提高了邊緣用戶感知。2T4R廣覆蓋方案技術(shù)上優(yōu)勢(shì)明顯。

4）2T4R技術(shù)同時(shí)放大上行、下行信號(hào)，覆蓋范圍增加；2T4R對(duì)終端沒有任何特殊要求，有較高兼容性；U2100容量?jī)?yōu)勢(shì)明顯，后續(xù)擴(kuò)容便捷；U2100頻段升級(jí)雙載波只需重配置（高鐵2T4R雙載波站性能顯著提升）；對(duì)GSM網(wǎng)絡(luò)無影響，有利于有條不紊的實(shí)施GSM退網(wǎng)，無需隔離帶，無需補(bǔ)點(diǎn)G1800基站，有利于LTE1.8G帶內(nèi)載波聚合；節(jié)省配套和維護(hù)成本；降低手機(jī)發(fā)射功率，提高用戶感知，促進(jìn)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)。

5）2T4R技術(shù)方案性價(jià)比方面上優(yōu)勢(shì)明顯，無需新增網(wǎng)元，除業(yè)務(wù)增長(zhǎng)外，不在RNC側(cè)累加任何負(fù)荷，不新加載扇，不消耗RNC掛扇能力，不增加網(wǎng)管設(shè)備和傳輸設(shè)備；無需隔離帶，網(wǎng)格簡(jiǎn)單，優(yōu)化相關(guān)費(fèi)用大幅降低，不增加優(yōu)化規(guī)模，不增加互操作復(fù)雜度，無額外的相關(guān)商務(wù)。2T4R扇區(qū)覆蓋范圍大減少了軟切硬切換，無U900方案下必然增加的硬切換和系統(tǒng)間切換開銷；無需新增本地維護(hù)和監(jiān)控相關(guān)人力，大幅降低單位面積代維費(fèi)用，備件備品成本降低；無需額外增加傳輸、電力、空調(diào)、防火防塵防盜等開銷；無需拆遷G900、G1800基站，保護(hù)既有投資；無需引導(dǎo)2G用戶清頻退網(wǎng)的費(fèi)用。

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Design scheme of wide coverage based on U2100+2T4R technology

ZHANG Fan
（Shaanxi Post and Telecommunication College，Xianyang 712000，China）

Using transmit and receive diversity techniques and analysing U2100+2T4R wide coverage of the work principle and application scenarios，two different coverage schemes are designed by using the technical characteristics and equipment configuration to improve the uplink and downlink coverage and network capacity.Through the test validation，the effect after the improvement is clear.The coverage indicators RSCP，Ec/Io increased by about 40%，and cost savings of 25%.Finally，the characteristics and advantages of the U2100+2T4R technology as the design scheme of the rural area are summarized.

U2100+2T4R；wide coverage；technical characteristics；design scheme

TN929.533

A

1674－6236（2016）23-0133-03

2015-12-29稿件編號(hào)：201512294

陜西省教育廳專項(xiàng)科研計(jì)劃項(xiàng)目（15JK1252）

張 帆（1981—），女，山東青島人，碩士，講師。研究方向：移動(dòng)通信，通信電子。