LTE城区深度覆盖及农村区域覆盖方案研究.docx

LTE城区深度覆盖及农村区域覆盖方案研究吴根生 1，王晓凡 2（1. 上海邮电设计咨询研究院有限公司，上海 200092；2.中国电信吉林公司，长春 130031）1 前言随着国内 LTE 网络建设的不断推进，大中型城市城区的 LTE 网络广覆盖已经初具规模，开始为用户提 供 4G 接入服务。但是由于建筑物的阻挡、地物结构的 复杂性以及业主阻挠等原因，在一些特殊场景仍然存 在弱覆盖甚至无覆盖的情况。为了提高用户感知，在 开始规模商用后，需要增强网络深度覆盖来提高网络 质量；同时，LTE 网络建设也将由城区往农村区域扩 展。因此，建设范围更广、覆盖更深的网络，将是运营 商的一项重要工作。2 深度覆盖定义与场景分类2.1 深度覆盖定义深度覆盖是相对于广度覆盖而言的，是在广度覆 盖基本完成的情况下，对广度覆盖的补充和加强，按 场景可分室内和室外两部分。（1）室外部分：由于复杂的地理环境与建筑环境，2014 年 10 月第 10 期 现代电信科技67摘要：从城区场景分析着手，介绍城区 LTE 网络存 在的深度覆盖不足问题，提出适合城区场景的室内 外深度覆盖方案；同时，给出农村区域 LTE 网络规 划建议。关键词：LTE，深度覆盖，覆盖场景Abstract：This article introduces the problems of in sufficient in -depth coverage existing in urban LTE networks, and proposes solution for indoor and outdoor in -depth coverage suitable for urban scene. Mean while, it discusses about the planning of LTE network in rural areas and gives suggestions for network cover age.Keywords: LTE, in-depth coverage, coverage scenceT ech n o l o g y Pan o r am a技术广角 形成相互阻挡的建筑物、大型高架桥下、建筑之间道路等。（2）室内部分：写字楼、住宅楼、宾馆酒店、大型 场馆、城市快速路下穿隧道等。本文主要是对因为室外建筑物阻挡造成的室内外弱覆盖区域进行分析，解决此类场景深度覆盖问 题；另外，文末给出了农村区域覆盖的建议。难度以及场景重要性、用户重要程度及用户密集度，选择造价适中、可实施、收益快的方案。3.1 深度覆盖总体原则考虑到工程造价及工程实施难度等问题，深度 覆盖需要遵循以下原则。（1）分级建设原则：结合用户、业务分布情况，对需要覆盖的场景进行优先级排序，分期、分批建设。（2）室内外协同原则：先室外、后室内。室外楼宇 阻挡形成的楼后阴影、高架桥下阴影，优先考虑采用 室外站点来解决。（3）快速部署原则：室外采用微基站、光纤拉远 等技术实现快速部署；充分利用现有的 CDMA 网络分布系统。（4）业务需求原则：紧密关注市场需求，优先选 择用户密度大、话务量需求高的综合性商场、超市，车站等建筑和场所，遵循有效益建设原则。2.2 场景分类根据场景功能属性不同，室外建筑物阻挡造成 的弱覆盖场景划分为若干类，见表 1。表 1室外弱覆盖场景分类3.2 深度覆盖方案及实例楼宇阻挡造成的弱覆盖区域，如果是独栋楼宇 造成，影响范围相对较小；如果是连片楼宇相互阻挡 造成的，影响范围较大。这两种情况下，通过新增常 规宏基站的手段往往较难解决，同时还存在站点获 取难度大、无法实施的困难。下穿隧道场景，常规宏 基站只能解决出入口部分覆盖，内部仍然存在弱覆 盖。下面介绍几种常用的解决方案。3.2.1 深度覆盖方案（1）室内信号外接对于像独栋楼宇阻挡的小面积阴影弱覆盖区 域，容量需求不大，可以通过引接室内信号进行补盲 覆盖。即在拟覆盖区域新增室外小功率天线，采用室 内信号外接的方式无需新增信源，实现方式简单。采用此方案时要注意室内信号外泄，严格控制外打信号的覆盖范围。天线可以选择小型板状天线， 通过天线端口发射功率的精确计算，尽量减少对室3 覆盖方案研究进行深度覆盖时，需要考虑工程造价、工程实施M STT Oct ober 201468序号场景分类场景描述1高层、小高层、多 层、联排别墅小区小区内多为板状楼宇，楼宇形状较为 统一，布局相对较为规整。楼宇相互阻 挡较为严重，低层覆盖很弱，高层信号 杂乱混合型小区小区内楼宇高低不一致，高楼对于矮 楼的阻挡较为明显。分为封闭型、环形 及不规则型三类2城区道路因楼宇阻挡形成的弱覆盖区域3室外商业区1）休闲广场、公园、健身区、大排档、菜 市场、集市夜市等弱覆盖区域2）低层商铺楼宇阻挡较严重，用户较 为集中，容易造成弱覆盖4小区公共区域楼宇阻挡造成弱覆盖区域5高架桥下主要干线交叉阴影，特别是大型立交 桥下阴影部分，弱覆盖较为严重。通过 此处的车辆及行人无法使用无线网络6城市道路下穿隧道除了出入口之外，隧道内信号几乎没 有。用户移动速度快，对覆盖要求较高M ODERN SCIENCE & TECHNOLOGY OF TELECOMMUNICATIONS现代电信科技外信号的干扰。（2）射频拉远a）采用街道站、灯杆站 对于沿街底层商铺、次要道路路口因楼宇阻挡造成的弱覆盖区域，采用街道站、灯杆站等方式，解决覆盖和容量问题。图 1 是已经完成安装的灯杆站现场照片。该区 域是高档酒店的出入口，人流量大、有覆盖需求。灯 杆站的信源采用 RRU 拉远，杆上安装或落地柜内安装；选用定向板状天线，安装在可用的路灯杆、监控杆或者低压电力杆上；灯杆站覆盖半径控制在 150 m 左右，天线方位角设置与街道走向保持一定的角度。对楼宇中高层覆盖，宜采用天线上仰、横置的方式。由于楼宇属于无线环境复杂区域，需要对天线参 数进行定制，控制水平 / 垂直波瓣范围。可采用小增 益定向板状天线，对路口及楼宇出入口进行覆盖。同 时需要合理设置小区做好切换区域设置。另外，根据 市政规划要求可以对天线进行美化处理。（3）新技术应用随着 LTE 技术的发展，设备向小型化智能化发 展，在进行深度覆盖时可以根据需要采用不同的方 式。在选择合适的方案之后，利用一体化基站、微基 站、微微基站、Relay 和 Repeater 等设备，根据现场实 际情况快速灵活地进行 LTE 基站部署。采用美化天 线、直流远供等技术，在降低对现场安装条件需求的 同时，最大限度地减轻业主对基站设置的抵制心理。3.2.2 深度覆盖案例 一直以来，小区业主对于在小区设置基站有很大的抵触。除了加大宣传力度，打消普通民众对无线辐射过度敏感之外，还有必要通过各种灵活的组网 方式，从感官上降低对业主的“冲击”。下面以居民区为例，研究深度覆盖实施方案。（1）小区场景描述小区布局如图 3。小区内楼宇均为 7 层，分布较 为规整，另有学校、居民休闲公共区域等设施，沿街 楼宇为商铺。经现场测试，小区外围楼宇的外侧房间 的信号较好，通过周围站点的合理调整，基本能够达 到覆盖要求；小区中心区域和校园操场信号良好；小 区内部楼宇除了顶楼有信号外，其余楼层的室内以 及楼宇之间的道路 / 通道区域信号微弱，不能满足 用户基本的无线业务需求。（2）综合深度覆盖方案在图 3 示意位置新增 LTE 天线，箭头指向为天 线方位角，扇形区域为覆盖范围（未考虑楼宇阻挡）。 天线覆盖区域半径在 100150 m，信源采用 RRU 拉 远，功率控制在 10 W 以内。通过合理的天线点位设置，同时利用天线的旁图 1 路口灯杆站b）合理设置天线密集城区高楼阻挡形成的弱覆盖区域，采用天 线上仰、裙楼设置街道站、天线横置等方式解决该区 域的弱覆盖问题，如图 2。图 2 天线上仰方式解决高楼阻挡区域覆盖2014 年 10 月第 10 期 现代电信科技69T ech n o l o g y Pan o r am a技术广角 瓣完成近距离楼宇（扇区未覆盖区域）的覆盖补充，可以达到很好的覆盖效果。通过新增小学南侧天线， 改善居民广场及 8 号楼及 23 号楼的覆盖。在进行天 线点位设置时要注意：天线覆盖主瓣尽量避免对小 区外部的直接照射，不得已的情况下可以通过控制 天线下倾角来控制信号外泄；外围道路如果有覆盖 需求另行考虑。消除业主对基站设置的抵触情绪；通过直流远供技术给 RRU 设备供电，免去向业主申请用电的手续； 利用物业管理的公共区域（楼顶及楼梯）进行设备安 装，方便后期对设备的维护。该方案的缺点是：天线点位较多，要对扇区及切换区域进行细致规划，做好同小区、同 PCI 码设置等 工作；RRU 与 BBU 之间采用光电复合缆，对于有天 线的楼宇均要考虑光电复合缆的敷设路由问题，需 要与物业进行协调。3.3 测试结果分析工程实施完成后测试结果如表 2 所示，从测试 结果来看 LTE 站点开通之后网络指标比基站开通 之前有较大改善。在近点、中点网络信号能够达到指 标要求。从表 2 的测试数据来看，在一些远点的室内场景，效果尚不够理想，后续可以通过新增天线加功率 分配器的方式进行补充。图 3 小区深度覆盖天线点位及方向天线点位至 BBU 安装地点之间敷设光电复合缆，解决 RRU 射频信号拉远和 RRU 供电，如图 4 所 示。考虑到工程实施的方便，尽量将天线往同一楼宇 上集中，即尽量在一栋楼顶设置两副及以上天线，减 少光电复合缆路由长度以及设备数量。（3）方案优缺点该方案的优点在于：通过 RRU 拉远、美化天线，4 农村区域覆盖建议随着 LTE 网络城区建设不断推进，郊区和农村区域的 LTE 网络建设将提上日程。考虑到农村区域 的数据业务较低，主要还是语音业务，同时考虑到投 资效益，初期主要由 2G/3G 网络承载。当前农村区 域主要考虑有效覆盖，建网初期对于容量的要求不 是很高，要求对有用户活动的区域进行覆盖，而不要 求连续覆盖。（1）从传播模型上看，农村区域相对城区来说约有 10 dB 的增益，分别表现在以下方面。 a）农村区域的有效覆盖率要求低于城区； b）农村区域阴影衰落较小，概率较低，约 4 dB； c）农村区域建筑物较低，穿透损耗较低，一般只需穿透一层墙体，约 3 dB；d）农村区域干扰情况较小，可能出现干扰的地图 4 综合深度覆盖方案系统原理M STT Oct ober 201470M ODERN SCIENCE & TECHNOLOGY OF TELECOMMUNICATIONS现代电信科技方是在村与村之间重叠覆盖区域，12 dB。（2）农村区域站间距选择建议a）在平原地区，无线传播环境良好，站间距建议 值为 2 km；b）有起伏的丘陵地区站间距约 1.42 km；当起 伏小于 80 m 时增加 5 dB 损耗，小于 60 m 时起伏增 加 3 dB 损耗，小于 30 m 时增加 1 dB 损耗；c）山区站点，半遮挡的盘山公路站间距取 1km， 无遮挡时站间距取 2.53 km。5 总结与展望本文对室外场景的深度覆盖进行了分析研究，给出了城区大型住宅区的深度覆盖方案，并对农村 场景覆盖给出了规划建议。随着 LTE 网络技术的不断发展，会有更多更适合的方案出现。参考文献1 3GPP TS 36.213 v10.9.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRAN）；Physical layer proceduresS.2赛西亚，陶菲克，贝科. LTE-UMTS 长期演进理论与实践M. 北京： 人民邮电出版社, 2009.3 张新程，周晓津.LTE 空中接口技术与性能M. 北京：人民邮电出版社, 2009.4 汪丁鼎，景建新，肖清华，等. LTE FDD/EPC 网络规划设计与优化 M. 北京：人民邮电出版社, 2014.表 2小区覆盖测试结果作者简介吴根生：上海邮电设计咨询研究院有限公司工程师，国家注册咨询工 程师（投资），主要从事承载网网络规划、咨询和设计工作。 王晓凡：中国电信集团公司吉林省电信分公司高级工程师，主要从 事 2G/3G/4G 无线网、承载网、网络规划及工程建设工作。2014 年 10 月第 10 期 现代电信科技71测试位置下载速率上传速率RSRPRS-SINR(Mbit/s)(Mbit/s)16 号楼西侧 单元1F40.126.1-99.41144F55.341.2-90.63227F82.441.2-74.251515 号楼西侧 单元1F27.212.5-96.51134F33.421.