城中村場景多系統(tǒng)融合深度覆蓋解決方案

羅新軍

（江蘇省郵電規(guī)劃設計院有限責任公司，南京 210019）

隨著TD-LTE工程建設的進行和不斷深入，網(wǎng)絡在大部分區(qū)域基本實現(xiàn)連續(xù)覆蓋，形成宏微協(xié)同的立體網(wǎng)絡。隨著城市快速發(fā)展及城鎮(zhèn)化的不斷推進，城中村在各大城市已成為一個普遍現(xiàn)象，城中村特點顯著，村內(nèi)建筑物高低不等，參差不齊，場景復雜，有低矮高密度低層小區(qū)部分，樓間距?。挥袠菍虞^高、縱深較大的高大建筑，這些復雜情況給城中村的深度覆蓋帶來困難。由于制式和頻段方面的差異，TD-LTE無線網(wǎng)絡與2G/3G網(wǎng)絡相比，頻段較高，呈現(xiàn)了“大帶寬、小覆蓋”的特點，容易造成深度覆蓋不足。城中村場景深度覆蓋的迫切需求同網(wǎng)絡建設難以落地及快速交維之間的矛盾日趨顯現(xiàn)。

1 TD-LTE鏈路預算模型

TD-LTE鏈路預算分為兩種情況，對于新建TDLTE小區(qū)，基站天線的發(fā)射功率及接收機靈敏度已知，通過鏈路預算，計算發(fā)射天線至接收天線間在各種環(huán)境下的最大允許路徑損耗，并由此獲得小區(qū)的覆蓋半徑；對于利舊原有天饋系統(tǒng)的TD-LTE小區(qū)建設，鏈路的最大允許路徑損耗及接收機靈敏度已知，可獲得所需信源基站的發(fā)射功率大小，從而估算目標區(qū)域需要的TD-LTE覆蓋基站數(shù)量。

建立TD-LTE鏈路預算模型如公式（1）所示。

最大允許路徑損耗=ERIP-余量-穿透損耗-人體損耗-接收機靈敏度 （1）

其中：

ERIP (Effective Radiated Isotropic Power)即有效全向輻射功率。

ERIP=設備最大發(fā)射功率-線纜損耗+天線增益。

余量=陰影衰落余量+干擾余量。

穿透損耗=墻體損耗（室內(nèi)） 或 車體損耗（室外）。

天線增益包括發(fā)射天線增益、接收天線增益及其他增益。

TD-LTE的工作頻段主要為2.3 GHz和2.6 GHz，相對于GSM頻段，TD-LTE頻段的空間傳輸過程衰減更大，穿透能力更差，會嚴重影響到其覆蓋距離；高頻在饋線中的傳輸衰減也更大。

TD-LTE主要制式頻段與GSM頻段的頻率損耗對比分析如表1所示。

表1 不同制式頻率損耗

天線口1 m處各頻段空間傳播損耗如表2所示。

表2 不同頻段空間傳播損耗

對于TD-LTE主要頻段，F(xiàn)頻段相對于E、D頻段在頻率損耗方面具有3～4 dB的優(yōu)勢，在空間傳播損耗方面具有1～2 dB的優(yōu)勢。TD-LTE網(wǎng)絡主要承擔數(shù)據(jù)業(yè)務，對信號質(zhì)量（SINR）要求高，需特別關注干擾控制。

2 城中村場景深度覆蓋面臨挑戰(zhàn)

城中村，低矮高密度小區(qū)，樓間距小，數(shù)據(jù)業(yè)務需求大，對容量要求高；傳統(tǒng)的宏站建設方式難以實現(xiàn)城中村的深度覆蓋，其網(wǎng)絡深度覆蓋面臨諸多挑戰(zhàn)，站址選擇困難，城中村居民的輻射環(huán)保意識強，傳統(tǒng)的宏站新增站點難以在城中村落地；無線環(huán)境復雜，城中村無統(tǒng)一規(guī)劃，建設無序；電磁波損耗大，很難實現(xiàn)深度覆蓋；傳輸資源獲取困難，城中村公共區(qū)域少，能用于鋪設光纜等傳輸資源的區(qū)域少。城中村的這些特點，制約其TD-LTE網(wǎng)絡深度覆蓋，需要基于更加豐富、靈活多變的分場景整體解決方案應對。

3 多系統(tǒng)融合深度覆蓋解決方案

針對城中村場景網(wǎng)絡深度覆蓋建設中面臨的選址難、入戶難、配套難、干擾控制難等問題和挑戰(zhàn)，通過現(xiàn)場勘察、路測等技術手段獲取現(xiàn)網(wǎng)覆蓋情況，結合現(xiàn)場宏站分布情況，構建基于F頻室分外引、E頻室內(nèi)、D頻室外、室內(nèi)外協(xié)同的多系統(tǒng)融合整體解決方案，充分利用F頻段的頻段低、穿透能力強、室分外引無需機房、配套簡單等特點。城中村場景的多系統(tǒng)融合深度覆蓋方案主要基于高大建筑采用E頻段室分入戶整體覆蓋；低矮高密度建筑采用基于F頻的室分外引、室外打室內(nèi)的方式協(xié)同覆蓋；村內(nèi)道路及外部公共區(qū)域采用基于F頻的室分外引覆蓋方案；城中村周邊具備宏站覆蓋區(qū)域利舊現(xiàn)有宏站D頻段覆蓋；各種頻段制式相互協(xié)同，干擾可控?；贔頻室分外引實現(xiàn)方式可以采用以下兩種方案。

（1）現(xiàn)網(wǎng)TD-SCDMA信源F頻升級方式。該方案采用基于現(xiàn)網(wǎng)TD-SCDMA信源F頻升級方式，在現(xiàn)網(wǎng)TD-SCDMA BBU的基礎上，新增LTE F頻基帶板，更換相應的電源板、控制板及光模塊等；RRU根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)情況相應升級，若現(xiàn)網(wǎng)RRU型號支持TD-SCDMA及TD-LTE頻段則不用升級，直接利舊；現(xiàn)網(wǎng)RRU型號不支持TD-LTE頻段，則需將現(xiàn)網(wǎng)RRU更換為支持TD-SCDMA及TD-LTE頻段的型號；并新增尾纖、基站網(wǎng)管做數(shù)據(jù)等；其系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

圖1 現(xiàn)網(wǎng)TD-SCDMA信源F頻升級方式系統(tǒng)框圖

（2）獨立F頻信源方式，對于現(xiàn)網(wǎng)無TD-SCDMA信源或有TD-SCDMA信源但規(guī)劃不進行F頻升級的情況，則直接采用新增F頻信源實現(xiàn)。在獨立F頻信源實現(xiàn)方式下，若現(xiàn)網(wǎng)有E頻段信源，BBU可以在E頻段上直接升級，新增相應F頻段板卡，將RRU更換為支持E頻、F頻的設備型號，方案實現(xiàn)更簡單，投資更少。其系統(tǒng)原理框圖如圖2所示。

圖2 獨立F頻信源方式系統(tǒng)框圖

對基于F頻室分外引方案進行選擇，需根據(jù)現(xiàn)場已有基站資源情況進行，對于現(xiàn)場無TD-SCDMA等基站情況，可以采用獨立F頻信源實現(xiàn)方式；對于現(xiàn)場已有TD-SCDMA資源，為節(jié)省成本需要，建議采用基于現(xiàn)網(wǎng)TD-SCDMA信源F頻升級實現(xiàn)方式，若是規(guī)劃需要，也可采用獨立F頻信源方式。

基于F頻的室分外引多系統(tǒng)融合深度覆蓋解決方案通過引入基于F頻的室分外引方案實現(xiàn)對低矮高密度城中村的深度覆蓋，可以解決城中村選址難、物業(yè)協(xié)調(diào)困難的黑點、難點建設問題；通過引入基于F頻的室分外引方案實現(xiàn)室外打室內(nèi)的室內(nèi)外協(xié)同覆蓋，可以解決城中村E頻的信號衰減大、穿透弱的問題；通過引入基于E頻、F頻、D頻的室內(nèi)外協(xié)同實現(xiàn)對同一區(qū)域深度覆蓋，解決了室內(nèi)外協(xié)同覆蓋存在的干擾問題；建設方案無需機房、天面簡單、配套少、投資少、見效快。

4 典型應用案例

中山作為全國城鄉(xiāng)一體化程度較高的地市，只有主城區(qū)和一般城區(qū)，隨著城鎮(zhèn)化的不斷推進，城中村在中山已越來越多。中山橫欄新茂村是典型的城中村場景，村中有10層高、縱深大的高大建筑，也有平均在6層左右成片的高密度低層建筑，建筑之間高差較小、距離較近，對周圍宏站信號遮擋，城中村內(nèi)部道路及建筑物外圍宏站信號非常弱；城中村居民由于擔心輻射等原因，對通信發(fā)射設施極其敏感抵觸，長期阻擾建站，選址困難，長久以來都無法在區(qū)域順利建站；城中村區(qū)域內(nèi)常年處于無覆蓋狀態(tài)，人員密集，數(shù)據(jù)業(yè)務需求大，用戶感知差。

針對中山橫欄新茂村的建筑結構特點及建設困難，經(jīng)過需求分析、方案調(diào)研及現(xiàn)場勘察，采用室內(nèi)基于E頻段的室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋，室外基于F頻室分外引、室內(nèi)外協(xié)同、多系統(tǒng)融合深度覆蓋解決方案進行解決，針對其高大建筑采用E頻段室分入戶、低矮高密度建筑及村內(nèi)道路采用基于F頻室分外引+室外射燈天線、周邊外圍采用現(xiàn)網(wǎng)D頻宏站補充覆蓋的整體解決方案。

城中村周邊宏站主要有中山橫欄新茂村D/F-ZLH，天線掛高 22 m，方向角 90°/90°/250°/260°/330°/330°，與規(guī)劃覆蓋城中村區(qū)域距離300 m；中山橫欄茂生東路D/F-ZLH天線掛高29 m，方向角100°/230°/350°，與規(guī)劃覆蓋城中村區(qū)域距離325 m；中山橫欄長安北路D-ZLH，天線掛高28 m，方向角30°/170°/310°，與規(guī)劃覆蓋城中村區(qū)域距離285 m。中山橫欄新茂村的周邊宏站相對比較密集，容易造成同頻干擾，周邊宏站的覆蓋方向也基本沒有打向中山橫欄新茂村，加之，建筑密集，造成該城中村大面積弱覆蓋。

信源BBU采用中興ZXRT B8300，E頻段，同時增加1塊F頻的基帶板，實現(xiàn)共BBU安裝在機房；RRU采用中興R8972E，共6臺RRU，其中RRU1～3采用E頻段，通過拉遠安裝于室內(nèi)墻壁上，負責室內(nèi)覆蓋；RRU4～6采用F頻段，通過拉遠室分外引至樓頂用小抱桿安裝，負責低矮建筑城中村、道路及室外打室內(nèi)的信號覆蓋；主設備電源采用就近取220 V交流電供電方案。

圖3 信源設計方案圖

信源方案設計方案如圖3所示。

室分外引F頻信源RRU安裝在室外新增樓頂抱桿上，通過新增室外射燈天線，對城中村低矮建筑及道路分3個方向進行覆蓋，每臺RRU負責一個方向。其中天線ANT7-10F，方向角30°，下傾角5°；天線ANT8-10F，方向角294°，下傾角5°；天線ANT9-10F，方向角165°，下傾角5°。

設備開通后，對中山橫欄新茂村覆蓋目標區(qū)域進行覆蓋效果評估，包括RSRP值、SINR值及相關業(yè)務測試，測得覆蓋區(qū)域室內(nèi)、室外的RSRP值均在合理范圍內(nèi)，SINR值得到顯著提升。采用E頻段室分入戶的高大建筑，區(qū)域內(nèi)RSRP在-60 dBm左右，SINR值達到30 dB；測試城中村高大建筑物電梯內(nèi)信號的RSRP在-80 dBm左右，SINR值達到30 dB；城中村室外基于F頻室分外引覆蓋，測得覆蓋信號的RSRP在-88 dBm左右，SINR值達到15 dB；測試及過均滿足覆蓋指標要求。

對目標區(qū)域內(nèi)各項業(yè)務數(shù)據(jù)測試，測試結果如表3所示。

隨著中山橫欄新茂村采用此新型解決方案進行深度覆蓋，該城中村長期弱覆蓋、盲區(qū)現(xiàn)象得到明顯改善，解決了用戶投訴及建站難的問題，同時，數(shù)據(jù)業(yè)務量顯著提升，快速解決了客戶投訴問題，大大提升中山移動的實力和信譽，為移動在激烈的競爭中贏得先機，贏得更多客戶，減少客戶流失。

表3 業(yè)務數(shù)據(jù)測試結果

5 結束語

采用基于F頻室分外引多系統(tǒng)融合深度覆蓋解決方案，為解決城中村等黑點、難點的深度覆蓋、解決客戶投訴提供了新的思路，具有高效性、實用性、可復制性。在當前宏站選址困難、室分入戶困難的背景下，充分利用F頻段的穿透能力強、室外射燈天線美化、室分外引、室內(nèi)外協(xié)調(diào)等優(yōu)勢，解決選址難、入戶難的問題，實現(xiàn)快速建站和與現(xiàn)場環(huán)境完美融合；室內(nèi)E頻覆蓋，室外F頻補充，構建異頻的室內(nèi)外協(xié)同網(wǎng)絡，實現(xiàn)城中村信號深度覆蓋的同時，規(guī)避同頻干擾；室分外引基于F頻段，解決E頻信號穿透能力弱，更好的增強信號覆蓋。通過多系統(tǒng)融合方案在解決了城中村大部分弱覆蓋需求的情況下，對于仍存在局部小范圍的盲區(qū)/弱區(qū)/熱區(qū)，可引入微小基站等產(chǎn)品和技術，構建宏微協(xié)同的異構網(wǎng)絡，實現(xiàn)城中村精準覆蓋、全覆蓋的目標。

[1] 戴源, 朱晨鳴. TD-LTE無線網(wǎng)絡規(guī)劃與設計[M]. 北京：人民郵電出版社，2012.

[2] 姚岳, 李新. 小基站(Small Cell)無線網(wǎng)絡規(guī)劃與設計[M]. 北京：人民郵電出版社，2015.

[3] 王映民，孫韶輝. TD-LTE技術原理與系統(tǒng)設計[M]. 北京：人民郵電出版社，2010.

[4] 鄭建. LTE網(wǎng)絡頻率規(guī)劃原則及優(yōu)缺點分析[J]. 科技展望 2014(17).

[5] 王鍵臻. 基于LTE的小基站干擾抑制研究[D]. 北京郵電大學,2015.

[6] 王健, 李會軍, 陳凱. LTE網(wǎng)絡性能增強關鍵技術研究與試點[J].電信技術，2015(08).

[7] 劉金科, 黎建波. LTE微基站應用分析[J]. 移動通信, 2015(07).

[8] 崔航，王四海. TD-LTE重疊覆蓋及解決方案分析[J]. 移動通信, 2013.