应用16T16R技术增强4G网络农村覆盖范围

摘 要：随着经济和社会的发展，农民享受高速通信服务的需求越来越迫切，低价智能机的快速商用进一步激发了农村4G用户的快速增长，农村市场已成为又一个运营商竞争激烈的关键场景。农村场景地域广阔、人口密度低，地形环境复杂多样，实现广覆盖是农村覆盖需考虑的主要问题。快速低成本建设4G网络有利于运营商迅速抢占农村市场。文章以惠州三径村为例，应用16T16R创新技术解决方案，每小区采用16通道天线，即使用两面8通道天线联合2个RRU，可同时提升上下行覆盖距离。与8T8R相比，上行覆盖距离可提升约25%。对于上行覆盖受限的场景，如覆盖半径2.5公里以上农村场景可考虑采用16T16R技术提升网络覆盖。

关键词：农村覆盖；16T16R；增强覆盖方案；站间距大

1 场景特点

本次TD-LTE农村建设在泰美镇展开，一方面是由于该区域的场景丰富，包括乡镇郊区、村落、东江沿岸、重要道路，符合典型的农村特征。另一方面是由于此处数据业务负载较高，2G站点日均流量>600M的占比超过65%，尽早建设4G吸收话务缓解2G压力。

2 建设存在的问题

目前惠州的农村场景现网覆盖主要通过GSM网络实现，TD-SCDMA网络仅以GSM部分站址为基础实现热点覆盖。由于GSM网络采用的频段较低，覆盖范围较大，农村场景的现网站间距较大。而TD-LTE网络采用的频段较高，1.9G频段的传播能力弱于GSM的900M，与现网站址共址建设，靠常规TD-LTE 8T8R技术在站间距较大时无法做到与GSM同覆盖能力，导致网络覆盖效果不理想。

3 建设方案关键技术

三径村整个村落GSM网络与TD-SCDMA网络均由一个现网基站共址覆盖，为一村一站的覆盖模式，是典型的农村场景覆盖模式。为了解决上文提及的TD-LTE农村建设关键问题，建设方案考虑在与现网站址共址建设同时引入16T16R覆盖增强关键技术。

16T16R覆盖增强关键技术是一种TD-SCDMA/TD-LTE双模创新解决技术，其核心是在原基站设备上增加一个TD-LTE RRU，并与原有TD-SCDMA RRU进行级联，可以实现上行和下行各16通道的发射和接收，从而提升覆盖能力，整体原理图如图1所示。对于下行，两个8 通道RRU其中一个RRU下行主发射TDL，另一个RRU将发射TDS后的剩余功率可以给TDL使用（单制式可以最大化使用每个RRU的功率），以满足农村广覆盖场景下行功率的需求。下行在发射功率配置为160W时，相对8T8R提升6dB，理论覆盖半径能力提升43%。对于上行，采用16通道接收，并采用最大比合并算法提高上行信号解调能力，从而提升上行覆盖能力。上行增益相对8T8R理论提升4dB，对应覆盖半径能力提升25%。考虑上下行平衡，一般认为16T16R覆盖半径相对8T8R增加25%。

4 案例实施分析

设计背景：本基站已有GSM和TD-SCDMA系统，覆盖区域为农村区域，是典型的一村一站建设模式。站点资源以GSM共站为主，一些站间距过大又不足以加站，由于GSM的频段优势，虽然GSM的覆盖没有问题，但是对于TD-LTE可能存在弱覆盖的风险。

设计方案：经勘察，现有机房资源与天馈资源足够，无需扩容。

在机房侧：利旧使用电源设备、传输设备和TD-SCDMA设备，只需在TD-SCDMA主设备机框内新增两块TD-LTE载波板与一块TD-SCDMA载波板。

在天馈侧：将原有3个TD-SCDMA单模RRU更换为双模RRU，另新增3个双模RRU；将原有3副TD-SCDMA天线更换为双模智能天线，另新增3副双模智能天线。

设计特点和效果：本方案设计利用16T16R技术每小区双RRU双天线联合发送的优势，通过同小区双RRU提升发射功率来提升下行覆盖，进而扩大TD-LTE系统覆盖范围，消除TD-LTE系统可能存在弱覆盖的风险。

5 性能验证

通过对农村和道路两种场景的双模8T8R和双模16T16R进行拉网测试，来评估16T16R相比8T8R RSRP和SINR的变化。

测试方法是测试车以制定车速匀速在三径村F-HLH基站小区覆盖范围内进行拉网遍历测试，记录PDSCH的BLER、SINR、RSRP、实时吞吐量、UE当前位置点、电子地图上的GPS坐标等参数，并将实测结果进行平均，得到的结果如下：

6 案例总结及存在问题分析

本案例优点分析如下：

（1）技术：通过增加一个RRU、一副天线来实现覆盖提升，技术实施难度小。

（2）性能：可以提升覆盖效果和速率，性能较好。

（3）建设难度：利旧现有站点，实现对现网站址资源的充分挖潜，降低建设难度和投资，减少工程施工周期，实现快速部署。

（4）成本：16T16R成本是传统8T8R的两倍，成本稍贵。但提升覆盖效果明显，速率也有提升，广泛部署时能减少新建站点配套，整体网络建设成本会降低。

本案例缺点主要在于建设难度，即新增天线和RRU需增加工程施工量，且需占用天馈空间资源。

作者简介：刘威（1983，2-），男，湖北武汉人，工程师，研究方向为无线通信、4G无线网络等。