TD-LTE網(wǎng)絡(luò)農(nóng)村高山站建設(shè)策略研究

馮琳琳，劉海濤（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司黑龍江分公司，哈爾濱 150080）

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TD-LTE網(wǎng)絡(luò)農(nóng)村高山站建設(shè)策略研究

馮琳琳，劉海濤
（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司黑龍江分公司，哈爾濱 150080）

摘 要通過分析農(nóng)村高山站2G網(wǎng)絡(luò)MR數(shù)據(jù)，評估不同覆蓋半徑下活動用戶數(shù)的比例，綜合實地勘查結(jié)果，根據(jù)4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求，判定高山站是否建設(shè)TD-LTE基站，給出建設(shè)策略，為工程提供理論支撐與指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞TD-LTE；TA值；農(nóng)村；高山站

1 理論分析

農(nóng)村地區(qū)針對不同地形對電波傳播的影響，可為平原、丘陵、山區(qū)三大類場景，每個場景的地形特點及信號傳播特性都不盡相同，如表1所示。

通常情況下，根據(jù)COST231-hata郊區(qū)模型，農(nóng)村不同場景基站覆蓋半徑可以由鏈路預(yù)算計算得出：

表1 農(nóng)村地形特點及信號傳播特性

其中，fc（MHz）：工作頻率；hte（m）：基站天線有效高度，定義為基站天線實際海拔高度與天線傳播范圍內(nèi)的平均地面海拔高度之差；hre（m）：終端有效天線高度，定義為終端天線高出地表的高度；d（km）：基站天線和終端天線之間的水平距離；α(hre)：有效天線修正因子，是覆蓋區(qū)大小的函數(shù)，其數(shù)字與所處的無線環(huán)境相關(guān)；Ccell：小區(qū)類型校正因子；Cterrain：地形校正因子，地形校正因子反映一些重要的地形環(huán)境因素對路徑損耗的影響，如水域、樹木、建筑等。合理的地形校正因子可以通過傳播模型的測試和校正得到，也可以由用戶指定；CM：大城市衰減因子。

但是山區(qū)場景下，多有阻擋存在，每個基站都有獨特的地理位置及傳播環(huán)境，傳播模型及鏈路預(yù)算無法作為理論依據(jù)給出實際的建設(shè)指導(dǎo)。

2 高山站MR數(shù)據(jù)分析

TA值是從網(wǎng)管中提取的MR數(shù)據(jù)，在GSM系統(tǒng)中，小區(qū)解碼手機的隨機接入請求時，會計算出終端信號的傳輸時延（即知道了手機離開自己的距離），基站會在隨后的接入準許信道（AGCH）上以TA值的方式告訴手機其離開自己的距離，要求手機隨后在業(yè)務(wù)信道（TCH）的信號發(fā)射時提前TA所代表的時間值。

TA的值域是0～63，它被GSM定時提前的編碼0～63 bit所限，使GSM最大覆蓋距離為35 km，計算如下：

其中，3.7μs/bit為每bit時長，63 bit為時間調(diào)整最大比特數(shù)，c為光速，1/2考慮了信號的往返。

1bit對應(yīng)的距離為：

因此TA值也可反映基站附近用戶的分布區(qū)間，一個基站TA值數(shù)目的多少代表不同距離范圍內(nèi)用戶的多少。在考慮高山站建設(shè)需求時，可以先提取GSM基站的TA值，分析現(xiàn)網(wǎng)接入用戶的距離分布情況。

以某市為例，共統(tǒng)計有34個GSM高山站，小區(qū)覆蓋高度皆在100 m以上，通過對每個基站TA值進行分析。

由圖1可以看到，當TA≤3時，即在距離基站1.67 km范圍內(nèi)，長溪等16個基站的54％以上的用戶能被覆蓋；當TA≤4時，即在距離基站2.2 km范圍內(nèi)，有25個基站可以覆蓋52％以上的用戶。

因此，在對高山站LTE建設(shè)必要性進行驗證時，此基站的TA值可作為一個考慮因素，綜合實地勘察結(jié)果，確定一個覆蓋用戶數(shù)比例門限，在目標覆蓋村屯與基站之間的距離內(nèi)，如果有超過門限比例的用戶可以被覆蓋，則可以考慮建設(shè)LTE，反之不建設(shè)。例如目標村屯距離某一高山站2 km，選擇要覆蓋50％的用戶，通過分析此基站TA值，如果在2 km范圍內(nèi)有50％的活動用戶數(shù)，則共址建設(shè)LTE，否則不建設(shè)。

圖1 TA≤3及TA≤4時時覆蓋用戶數(shù)占比

3 測試驗證

為了驗證文中提出分析方法的可實施性，選擇某市一個農(nóng)村高山站進行測試，此基站天線掛高海拔為189 m，基站向北方向有山體全阻擋，向南及向東方向半阻擋，向西方向無阻擋。

在站址規(guī)劃階段，勘察得到基站周圍村屯在基站向西方向，村屯最遠處距離基站2 km，分析此基站的TA值，當TA≤4時，即在距離基站2.2 km范圍內(nèi)，有64％以上的活動用戶，也即當基站覆蓋半徑為2.2 km時，有超過一半以上的用戶可以被覆蓋。在設(shè)置覆蓋用戶數(shù)大于50％的門限條件下，此基站滿足建設(shè)LTE需求，因此共址建設(shè)LTE網(wǎng)絡(luò)F頻段基站。

在基站開通后，對其覆蓋范圍及覆蓋效果進行測試。

在測試中，由基站開始分別走向西及向南兩條路徑，其中向西方向無阻擋，距離基站3 km重選回2G小區(qū)；向南路線半遮擋，距離基站2.4 km重選回2G小區(qū)。測試路徑中打點RSRP值如表2所示。

由表2可以看出，在向西及向南兩條路徑上，隨著距離的增大，RSRP呈下降趨勢，向南方向有半阻擋，距離基站2.8 km處，RSRP已經(jīng)下降到很低的水平；向西方向無阻擋，在距離基站2.8km處，RSRP依然有-102 dBm，同時由于村屯最遠離基站2.2km，因此可以達到覆蓋目標。

表2 測試路徑打點RSRP值

4 結(jié)論

本文對農(nóng)村高山站4G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)策略進行了研究，提出一種應(yīng)用GSM網(wǎng)絡(luò)MR數(shù)據(jù)分析建設(shè)需求的方法，通過分析MR數(shù)據(jù)中的TA值，計算在不同覆蓋半徑下活動用戶數(shù)的比例，根據(jù)需要確定用戶比例門限，在勘察過程中，考察基站周圍無線環(huán)境及覆蓋目標與基站基站的距離，如果此距離內(nèi)可以達到覆蓋用戶比例門限，則共址建設(shè)TD-LTE基站，反之不建設(shè)，同時文中的測試結(jié)果驗證了提出方法的可實施性。

參考文獻

[1] 徐德平，鄧安達，程日濤，等. TD-LTE農(nóng)村基站覆蓋能力分析[J]. 電信工程技術(shù)與標準化，2014(10).

[2] 虎威. 中國移動TD-LTE農(nóng)村覆蓋方案研究[J]. 移動通信，2014,19:1006-1010.

Research on high-mountain base station of TD-LTE in country

FENG Lin-lin, LIU Hai-tao
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Heilongjiang Branch, Harbin 150080, China)

AbstractThe MR data of high-mountain base station in country of GSM network is analyzed, and the active subscriber number of different coverage districts is evaluated. Combining the actual situation and building requirement, whether the high-mountain base station is suitable to build TD-LTE is judged. At last the building strategy is presented.

KeywordsTD-LTE; TA; country; high-mountain base station

中圖分類號TN929.5

文獻標識碼A

文章編號1008-5599（2016）04-0034-03

收稿日期：2015-11-02隨著中國移動TD-LTE網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模建設(shè)進程的推進，目前已基本完成城市主城區(qū)、一般城區(qū)及縣城的連續(xù)覆蓋及農(nóng)村數(shù)據(jù)熱點的覆蓋，今年將繼續(xù)向“廣、深、厚”方向建設(shè)4G網(wǎng)絡(luò)。在廣覆蓋方面，農(nóng)村是一個建設(shè)重點，為了節(jié)約建設(shè)成本，目前農(nóng)村建網(wǎng)都為共址建設(shè)，農(nóng)村地貌多以山區(qū)為主，在GSM建設(shè)時期，為了達到更廣的覆蓋區(qū)域，有些基站建在了山上，基站海拔在100 m以上，在共址建設(shè)TD-LTE時，由于頻段不同，其覆蓋距離也存在差異，在相同天饋及無線傳播環(huán)境下，GSM的覆蓋能力約為TD-LTE覆蓋能力的2.85倍。對于海拔在100 m以上的高山站來說，如果2G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的村屯在其覆蓋范圍邊緣，這個時候就要考察在4G基站開通后，此村屯是否仍處于4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍之內(nèi)，如果在覆蓋范圍之外，不僅會對投資造成浪費，還未達到預(yù)期的覆蓋效果。因此，有必要對農(nóng)村高山站進行研究，分析共址建設(shè)4G網(wǎng)絡(luò)的必要性。