LTE FDD网络农村广覆盖方案分析
乔梓，钱宇平，杜吉友，张磊
（中国电信股份有限公司常州分公司，江苏 常州 213100）
【摘要】为实现LTE网络快速覆盖，在只利旧CDMA站点的前提下，采用80W有源天线、60W 2T8R等设备组网方式解决农村区域的LTE网络覆盖，为LTE高频段的农村广覆盖提供新的参考方法。
【关键词】LTE & &广覆盖 & &有源天线 & &2T8R
doi:10.3969/j.issn.16.09.007 & & &中图分类号：TN929.5 & & &文献标志码：A & & &文章编号：16)09-0039-06
引用格式：乔梓,钱宇平,杜吉友,等. LTE FDD网络农村广覆盖方案分析[J]. 移动通信, ): 39-44.
& & 电信LTE网络采用1.8G频段，与CDMA800M频段相比，存在覆盖距离短、穿透力不强，易受遮挡而导致覆盖信号快速衰落等缺点，因此，LTE网络建设站址需求数量更大、质量要求更严格、基站建设难度更高。在广大偏远农村，业务需求低、人口少、基站利用率低、投资效益差，但从客户需求和品牌影响力考虑，又要求实现农村的4G网络全覆盖。为了平衡效益和需求的矛盾，解决广大偏远农村低成本4G网络全覆盖，常州电信积极进行农村广覆盖试点，采用80W有源天线、60W 2T8R等设备组网，通过理论与测试结合的方式，探索行之有效的解决方案。
2 & 可行性分析
2.1 &纯农村区域特点
& & 农村区域地广人稀，网络规划的要点是经济效益，即投入最少的建站成本获取最好的覆盖。从迅速实现农村广覆盖的角度出发，利用各种新技术和新设备，结合CDMA现网基站进行LTE建设是最可行的方案。
& & 以常州白塔农村区域为例，该区域有4个CDMA现网基站，3G话务分布情况如图1所示：
Do忙时话务量
白塔野堂庙
白塔排涝站
图1 & &常州白塔农村区域CDMA站分布图
& &&若按照平均1.5Km的站间距结合2T4R的方式进行规划，为达到覆盖要求，该区域需额外新增4个基站，具体分布如图2所示：
图2 & &常州白塔农村区域新增站点分布图
& &&该区域话务量低，若考虑新建铁塔，投资效益低且工期长。因此，考虑创新技术手段结合现网站达到覆盖目标，为市场竞争提供强有力的网络覆盖基础。
2.2 &两种新型设备特点
& &&（1）80W有源天线设备特点
& &&如图3所示，该设备集成了宽频天线及80W大功率2T4R RRU，省去了传统建设方式的接头和跳线损耗，同时提升上下行增益。
图3 & &有源天线设备与传统RRU设备对比
& &&（2）2T8R组网特点
& &&2T8R组网方式是将2个2T4R射频单元双拼，BBU采用相应2T8R专用板卡，天线可选择单根2T8R天线或2根2T4R并排放置的方法（天馈朝同一方向），每个小区配置如表1所示：
表1 & &2T2R、2T4R、2T8R方式组网对比表
1个2T2R RRU
单根2T2R天线
1个2T4R RRU
单根2T4R天线
2个2T4R RRU
2根2T4R天线或者单根2T8R天线
2.3 &铁塔承重分析
& &&80W有源天线和2T8R相对与传统的2T4R（2R）设备，尺寸、重量和迎风面积都产生了巨大变化，因此对铁塔的有更高的要求。根据铁塔承重的复核报告及相关承重经验原则，分析如表2所示：
表2 & &2T4R、80W有源天线和2T8R设备物理参数对比表
迎风面积/m2
80W有源天线
& &&（1）2008年以后建设的落地塔
& &&有空余抱杆：对于标准设计的落地塔，可以直接利旧空余抱杆。
& &&无空余抱杆：在塔身新增抱杆，需视具体情况分析。
& &&（2）2008年以前建成的落地塔
& &&有空余抱杆：对于有标准设计的角钢塔、三管塔、单管塔，在生产施工及维护规范的情况下可以直接利旧空余抱杆。若铁塔使用时间较久，还需根据现场的破旧程度判断。
& &&无空余抱杆：需视具体情况分析。
2.4 &传输损耗分析
& &&电磁波在穿透任何介质的时候都会有损耗，定义为自由空间损耗，公式如下：
& &&自由空间损耗L=20lgF+20lgD+32.4 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & （1）
& &&其中，F为频率，单位为MHz；D为距离，单位为km。
& &&当传输距离D一定的情况下，频率越高，损耗越大。计算可得LTE 1.8G传输损耗较CDMA 800M相差为7dB，即：
& &&（1）LTE1.8G要实现网络覆盖质量与CDMA800M相当，在其它条件不变的情况下，站间距需减少1/2以上，单站的覆盖面积为原CDMA的1/4以下，基站规模要达到CDMA的4倍以上。
& &&（2）若LTE和CDMA进行同站址组网，LTE要实现网络覆盖质量与CDMA相当的话，必须要通过其他方式提升覆盖，可通过增加下行发射功率来提升下行覆盖，同步增加上行接收端口，弥补损耗差异。
当设备发射功率为20W时，增加发射功率相对于20W获得的增益如表3所示：
表3 & &发射功率相对20W功率的增益表
发射功率/W
& &&增加上行端口相对于2R方式获得的增益如表4所示：
表4 & &上行端口数量相对2R方式的增益表
& &&因此，LTE采用80W 2T8R方式组网相比于20W 2T2R方式上下行均可获得6dB的增益，远小于原LTE与CDMA间7dB的差异，意味着1.8G LTE利用800M CDMA现网站址实现薄覆盖存在理论上可能。目前主设备厂家支持60W 2T8R和80W 2T4R的组合，需通过实际安装测试验证覆盖效果。
2.5 &投资效益分析
& &&采用2T4R、2T8R和80W有源天线方式组网的单站投资分析如表5所示：
表5 & &单站投资分析表
2T4R单站/万元
2T8R单站/万元
80W有源天线单站/万元
无线主设备
& &&由于2T4R覆盖方式，站点为CDMA现网站点数量2倍，以80W有源天线替换或采用60W 2T8R覆盖方式，原2T2R/4R主设备的优化方式的投资成本远远低于新建基站的方式。
& &&80W有源天线设备无需额外天馈投资，从单站总投资来看80W有源天线站点较2T4R高2.82万元，增幅21%，2T8R单站投资较2T4R高7.17万，增幅54%。但2T8R和80W有源天线方式较2T4R方式单站覆盖范围大，所需站点数量小，综合投资成本相对较低。
& &&80W有源天线虽然较2T8R方式更节约投资成本，但灵活性没有2T8R强，因为当后期话务量上涨时，基站裂化，增加基站减小覆盖面积时，2T8R又可拆成2个2T4R利旧使用。
3 & 试点情况
3.1 &建设方案
& &&该区域内站点平均站间距约2.5km，村落分布稀疏，为典型的纯农村场景，CDMA现网站点分布如图4所示：
图4 & &示例区域CDMA现网站点分布图
& &&白塔区域采用60W RRU+2T8R天线的方案，全部利旧CDMA现网基站进行建设，经承重核实，4个基站铁塔上均有空余抱杆，可直接利旧。
3.2 &DT测试
& &&站点完成开通后对该区域进行初次DT测试，后对基站进行微调优化后进行复测，整体路测情况如表5所示：
表5 & &DT测试结果
下载速率/Mbps
上传速率/Mbps
& & 从测试情况来看，该区域整体RSRP和SINR值均良好，下载和上传速率亦处于优良水平，整体覆盖率远高于集团考核要求，效果明显。白塔片区LTE 2T8R试点覆盖如表6所示：
表6 & &DT测试结果覆盖对比
2T8R优化前
2T8R优化后
3.3 &CQT测试
& &&室内部分CQT测试点分布在各个村落内，测试选取了8个村庄，整体位置分布如图5所示：
图5 & &示例区域CDMA现网站点分布图
& &&CQT测试整体如表7所示：
表7 & &CQT测试结果覆
下载速率/Mbps
上传速率/Mbps
整体CQT情况
& &&通过以上测试情况可以看出，村落内CQT整体测试情况尚可，平均RSRP在-97.6dBm左右，平均SINR值为10dB左右，下载速率近20Mbps，上传速率11Mbps，完全满足集团目标要求。
& &&根据DT测试结果，白塔区域整体覆盖情况较好，整体覆盖率超过98%，下载速率近49Mbps，上传速率超过30Mbps，均处于较好水平。
& &&根据室内测试结果，整体情况较好，可见大功率RRU+2T8R解决方案对解决偏远村落区域的深度覆盖有较好的效果。
& &&通过对常州金坛、溧阳农村区域的铁塔归类分析、2T8R组网与2T4R组网规划投资效益的对比，以及将来2T8R向2T4R演进的风险，得出利用现网基站实现金坛、溧阳农村区域的LTE广覆盖的推广可行性。
& &&本文通过采用新型80W有源天线设备和大功率2T8R组网方式，在精确的铁塔承重分析基础上，结合损耗理论和投资效益分析，在农村区域进行试点取得良好的覆盖效果，对指导偏远农村区域实现低成本快速网络广覆盖具有良好的借鉴和复制意义。
参考文献：
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[10] 谢益溪. 无线电传播—原理与应用[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2008. ★
乔梓：高级工程师，硕士，现任职于中国电信股份有限公司常州分公司，从事技术研究、网络建设、网络规划等管理工作，主要研究方向为光传输、接入网、无线网络及优化等。
钱宇平：助理工程师，硕士，现任职于中国电信股份有限公司常州分公司，从事技术研究、无线网络建设等工作，主要研究方向为无线网络规划与优化。
杜吉友：工程师，硕士，现任职于中国电信股份有限公司常州分公司，从事技术研究、网络优化、网络规划等工作，主要研究方向为无线网络规划与优化。
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dns多制式、多频段组网是全球各年夜跨国运营商面临的配合挑战，因为列国家和地域频率政策的差异，Vodafone、T-Mobile、Verizon在全球分歧国家和地域的子网获得的频段相对分手，在每一个子网也同时需要分歧的频段撑持分歧的收集制式。
按常规思绪，宽带dns一个基站如不美观开通几个频段就需设置装备摆设几个自力射频模块，建站时常因射频模块多而造成天面要求高、站点获取难，部署和维护成本高；也无法知足向LTE演进时分歧频段间资本共享与动态调配，达不到将多个频段整合为统一频段的使用效不美观与用户感知。
射频宽带化手艺(即宽频RRU 手艺)可实现多制式、多频段基站真正合一，有用解决安装、维护和演进问题，成为无线手艺成长的一个新标的目的。今朝海外各年夜运营商均明晰向FDD制式设备厂家提出基站RRU冲要持100M～800M的频咳缤，各主流设备厂家连系各年夜芯片厂家均已起头进行FDD制式(GSM/WCDMA/FDDLTE)宽频手艺的研究。
为了鼎力敦促TD财富的成长，国家无线电打点委员会为TD先后分配了A(M)、F(M)、E(M)3个频段资本共 105M的频谱资本。TD一、二期时只采用A频段建网，年夜三期起头初步惹人F频段，联通公司到2010年频谱操作策略根基了了：室外采用F＋A组网，室内采用 A＋E组网(F频段过渡使用)。中国联通在获得丰硕频率优势的同时也急需解决多频段难题，华为早在2008年就瞥绶研发规划射频宽带手艺，并率先将射频宽带化手艺惹人TD收集，推出撑持跨越150M频宽，跨越F、A两个频段的TD宽频RRU，为TD建网带来持久价值。
首先，宽频RRU可简化设备形态，实现收集形态趋于不变：按照统计，东莞联通宽带采用传统体例(即每频段采用自力模块)完成TD-SCDMA3个频段的多场景笼盖，需要多达10款以上RRU才能实现，而采用宽频RRU，只需3款RRU即可实现多场景笼盖(室外、室内及室外打室诟餍?款)，基站培植徊
其次，宽频RRU可实现分歧频段间载波/功率资本动态共享，收集向LTE进级滑腻：当前F/A两个频段均承载TD-SCDMA营业，未来F频段会承载LTE。搜罗双拼RRU在内的传统 RRU设备因为是F、A频段的功放通道互相自力。
东莞联通当A频段的TD-SCDMA营业量已经很小，其载波和功率资本也不成能用到F频段，中国联通东莞分公司未来必然呈现的结不美观就是A频段的频点/功率资本闲置，而F频段的频点/功率资本不够用。联通IDC而宽频RRU是采用统一套功放器件涵盖了F/A频段，联通宽带dns年夜资本使用来看，跟着TD- SCD－MA用户和营业量向TD-LTE的慢慢迁移，基站所用频点可在F、A频段上肆意滑动，所有功率可在F、A频段上肆意调配，进级过程完全滑腻。
最后，宽频RRU因为电子器件数更少(比传统手艺双拼的RRU省4000个元器件)、中国联通东莞分公司设计轻盈(比传统双拼RRU体积、重量均削减20%)，也更节能(功耗节约20%以上)，在靠得住性、工程矫捷和节能等方面也有着显著优势。
宽频RRU经由专业测试后结不美观证实机能优良、完全具备商用能力。联通宽带dns行业手艺专家普遍认为这将是无线宽带化概缦泓性的主要一步。沿这个标的目的成长，将离散分布的无线频段当做持续频段资原本统一打点和使用的胡想将逐渐走向现实，这将年夜年夜加速无线宽带化的历史历程，年夜规模应用此手艺的TD收集将引领无线手艺成长的新潮水。
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