微基站解决密集城区深度覆盖的研究

【摘 要】LTE网络的加速建设对密集城区的深度覆盖提出了更高的要求，传统的宏站网络建设模式越来越难满足这个需求。为了更好地提升密集城区网络覆盖效果，根据其深度覆盖不足的成因，结合微基站在深度覆盖的优势，定位微基站解决深度覆盖的有效手段，从设备、天线、室外设备箱、塔桅四个方面探讨微基站的解决方案，最后给出密集城区微基站覆盖的具体工程实例，为移动网络建设提供参考。

【关键词】密集城区 深度覆盖 微基站

1 引言

对于LTE网络，一方面移动用户对数据流量的需求呈爆炸式增长；另一方面，随着城镇化建设的快速发展，密集城区人口聚集、高楼林立，无线环境越来越复杂，建站和组网难度逐渐加大。目前以传统宏站为主的建设模式难以适应和满足业务需求和模式的巨大变化，亟需引入新的基站形态解决深度覆盖问题。运营商也正密切关注如何解决密集城区的深度覆盖。本文针对密集城区场景，从微基站的角度探讨深度覆盖问题及其解决思路，希望能为4G深度覆盖解决方案的制定提供参考。

2 密集城区深度覆盖问题及解决思路

2.1 深度覆盖不足的成因分析

密集城区深度覆盖解决的难点主要体现在以下三个方面[1]。第一，LTE网络引入高频段，为达到覆盖效果，需要增加更多的站点，而站址资源的获取、建设难度、建设成本等因素制约着宏站的新增；第二，由于密集城区建筑群密集程度高，深度覆盖难度大，底层道路的信号遮挡严重；第三，居民维权意识和环保意识增强，新建宏站越来越难。

2.2 解决思路

通过传统的宏站建设模式难以有效解决密集城区的深度覆盖问题，故积极引入微基站技术[2-4]，微基站和宏基站采用立体分层的组网方式联合部署，可以有效解决传统宏站组网下不能很好解决的覆盖深度不足和热点话务分流等问题。微基站部署灵活、环境友好，可以实现局部区域的精准覆盖，从而有效解决密集城区的深度覆盖问题[5-6]。

根据密集城区的建站需求、现场环境、物业协调等情况，灵活引入微基站的建设方式，优先利用周边现有的监控杆、路灯杆等市政资源，或者通过新建杆站来进行覆盖；也可以利用周边建筑的楼顶或者墙面，根据覆盖区域，天线采用上倾、水平或下倾方式进行覆盖。微基站既可以改善密集城区局部室内外的弱覆盖区域，还可以分担业务热点区域的容量压力，实现精确覆盖，保证用户感知。表1展示了密集城区深度覆盖的解决思路、覆盖目标、解决方案，并对主设备的BBU（Building Base band Unit，基带处理单元）和RRU（Radio Remote Unit，射频拉远模块）的安装位置提供建议。

密集城区覆盖方案示意图如图1所示。

3 微基站解决方案

3.1 设备方案

微基站设备采用二通道RRU设备，对于分布式微基站，BBU可放置于集中机房，通过光纤拉远和RRU单元连接。BBU+RRU组网方式灵活多样，支持星型、链型和环型组网方式，可灵活适应安装场景，根据场景需要可选择RRU与天线一体化小型设备。不同设备类型的微基站，其应用场景和优缺点如表2所示。

3.2 天线方案

对于传统的宏站覆盖，覆盖距离一般要求在500 m以上，建议采用常规八通道智能天线，实现广覆盖及连续覆盖。而对于微基站覆盖，覆盖距离比宏站小，为200 m左右或更低，其需求场景对天馈及RRU的尺寸非常敏感，宜采用“小型化两通道RRU+小型化两通道天线”的解决方案[7]。常规八通道和常规两通道天线的对比如表3所示。

3.3 室外设备箱方案

室外设备箱种类多样，主要有标准室外机柜、落地型室外设备箱、挂杆型室外设备箱三种类型。在条件允许的情况下，可优先使用标准室外机柜，为RRU设备提供后备电源保障。

标准室外机柜的设备摆放，原则上按综合配套柜、主设备柜进行设计建设。综合配套柜放置交流配电单元、嵌入式整流器、环监、蓄电池组等，主设备柜可放置BBU和RRU设备。

落地设备箱相比于标准室外机柜，占地面积较小，机柜内部结构多样，比如印有公安或者电力部门的落地伪装箱。由于柜内空间受限，通常没有后备电池保障。

若设备箱无法落地安装，也可以采用挂杆型室外设备箱。挂杆型室外设备箱含电源箱，并配置有相应容量的ODB（Optical Distribution Box，光纤配线盒/箱），同时需满足防水、防雷，维护方便的要求。

3.4 塔桅方案

微基站的塔桅建设方式灵活，需根据覆盖场景周边环境综合考虑采用哪种建设方式。目前应用较多的塔桅建设方式有三种：1）利旧/改造现有的监控杆、路灯杆等；2）自建杆；3）灵活利用建筑的屋顶或侧墙[8-10]。

对于利旧路灯杆、监控杆，需对现有杆站进行承重复核。运营商将需要安装的天线数量、迎风面积、安装高度等信息提供给电力、公安等相关部门，由相关部门负责进行复核，如复核结果显示可以安装天线，则由复核单位出具复核报告，运营商收到报告后可以进行天馈的安装。如复核结果显示不可以安装，则由相关部门进行改造，直至满足安装天线的承重条件。

对于覆盖区域无现有杆可以利用的情况，可以考虑自建杆。自建杆通常在20 m以下，常用格有8 m、10 m、15 m、20 m等，可以考虑与路政、公安等部门合作共建，根据覆盖区域，天线采用上倾、水平或下倾方式。

针对有些覆盖场景，如有楼宇的情况，可以灵活利用建筑的屋顶或侧墙来建设，采用美化一体化天线、美化外罩（如空调外机、方柱外罩、变色龙等），或者RRU与天线一体化设备等方式，使外观美观，并可实现快速部署。对于中高层，可利用楼顶美化天线解决覆盖问题；中低层则可利用低层建筑楼顶或者建筑侧墙进行解决。

从造价、引电情况、建设周期、建设难度等方面综合考虑，可根据覆盖区域的特点对三种塔桅建设方式进行灵活选择。三种塔桅建设方式各有优缺点，如表4所示。

4 案例分析

上海陆家嘴为核心中心商务区，楼宇高度较高，过高的楼宇不适宜用宏站覆盖，而且该地区建筑物密集度较高，道路上信号遮挡较严重。根据现网路测情况及现场查勘发现，银城中路陆家嘴环路区域出现弱覆盖情况，现网最近宏站距离该区域550 m左右，该站天线挂高偏低，由于受到旁边高楼的阻挡穿损过大，无法有效覆盖该路段，因此形成弱覆盖问题。

根据该区域楼宇及现场查勘情况，此场景难以采用楼顶架设抱杆的形式建设宏基站。同时考虑到该区域内高层楼宇密集，底层道路信号阻挡严重，所以尽量选取在街道路口位置建设灯杆站来实现道路连续覆盖。通过现场查勘，弱覆盖区域路口布有监控杆，可以利用现有的监控杆新增天线来实现道路的有效覆盖。站点分布图和安装位置图如图2所示：

微基站配置方案如表5所示：

表5 微基站配置方案

类型 配置方案

主设备选型 采用微基站设备，D频段，光纤拉远建设方式，RRU采用多小区合并的方式

载扇配置 监控杆1、2合并为一个小区，配置为O1

BBU安装位置 BBU1台，安装于现网集中机房

RRU安装位置 微基站设备6台，分别安装于监控杆上

天线选型 MRO设备自带集成天线

塔桅类型 利旧现有监控杆

BBU供电方式 集中机房直流供电

RRU供电方式 RRU交流供电

安装微基站后，重新对周边道路LTE RSRP（Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率）覆盖进行测试。测试结果表明，开通微基站后，商务区底层道路的弱覆盖有大幅改善。弱覆盖区域的边缘RSRP值提升25 dB左右，边缘SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio，信号与干扰加噪声比）提升约8 dB。另外，流量也有明显提升，下行平均吞吐量由5.1 Mbps改善为30.9 Mbps，提升了6倍左右。

5 结束语

密集城区的深度覆盖是运营商网络建设的重点，也是难点。微基站对安装环境要求低，可以灵活部署，建设方式灵活多样，在站址获取和工程部署上具有巨大的优势。本文提出了微基站灵活部署的解决思路，并从设备、天线、室外设备箱、塔桅四个方面探讨了微基站对网络覆盖的解决方案。微基站和宏基站通过立体分层的组网方式，可以有效解决传统宏站组网下不能很好解决的覆盖不足和热点话务分流等问题。充分发挥微基站的优势进行灵活部署，精确解决LTE的深度覆盖问题，旨在更有效地提升用户感知。

参考文献：

[1] 欧阳秉炎，陈志煜，吴钰. 中国移动TD-LTE黑点站技术解决方案[J]. 移动通信， 2015，39（17）： 68-71.

[2] 3GPP TS 25.467. UTRAN architecture for 3G Home Node B （HNB） （Release 8）[S]. 2010.

[3] 3GPP TS 36.104. E-UTRA： Base Station （BS） radio transmission and reception （Release 12）[S]. 2014.

[4] 殷哲，马哲锐，山笑磊. LTE网络建设中微基站的应用探讨[J]. 移动通信， 2016，40（5）： 55-59.

[5] 刘金科，黎建波. LTE微基站应用分析[J]. 移动通信， 2015，39（7）： 32-36.

[6] 肖清华，汪丁鼎，许光斌，等. TD-LTE网络规划设计与优化[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2013： 171-190.

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[8] 李勇，l钰，李果. TD-LTE网络深度覆盖解决方案[J]. 信息通信， 2015（10）： 190-191.

[9] 刘三思，赵妍. TD-LTE网络深度覆盖解决方案探讨[J]. 电信工程技术与标准化， 2013（9）： 26-30.

[10] 谭春定，赵利，林健. 无线网络覆盖质量勘测与分析系统的开发[J]. 无线电工程， 2014，44（7）： 11-14.