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    TD—LTE農(nóng)村覆蓋解決方案

    2015-05-30 10:48:04周巍符新常鶴
    中國新通信 2015年1期

    周巍 符新 常鶴

    【摘要】 本論文對(duì)農(nóng)村各類典型場景的4G覆蓋方案進(jìn)行分析,通過鏈路預(yù)算推算出TD-LTE的基站的覆蓋半徑,得出了農(nóng)村地區(qū)4G快速覆蓋的整體方案,可以為今后的農(nóng)村TD-LTE規(guī)劃設(shè)計(jì)提供參考,為即將到來的農(nóng)村4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)做好技術(shù)準(zhǔn)備,使中國移動(dòng)的4G網(wǎng)絡(luò)能快速部署到廣大農(nóng)村。

    【關(guān)鍵詞】 TD-LTE 農(nóng)村覆蓋 鏈路預(yù)算

    一、前言

    中國移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)正大規(guī)模推進(jìn),目前已實(shí)現(xiàn)全國鄉(xiāng)鎮(zhèn)以上地區(qū)4G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。根據(jù)規(guī)劃,到今年年底,中國移動(dòng)將進(jìn)一步擴(kuò)大4G覆蓋范圍,增強(qiáng)覆蓋效果,實(shí)現(xiàn)全國全省主要交通干道、省內(nèi)3A級(jí)以上風(fēng)景區(qū)的全部覆蓋以及農(nóng)村數(shù)據(jù)流量較高區(qū)域的熱點(diǎn)覆蓋。

    如何快速有效的把技術(shù)領(lǐng)先的4G網(wǎng)絡(luò)部署到廣大農(nóng)村地區(qū),使農(nóng)村地區(qū)的信息化平臺(tái)更通暢、更快捷是目前LTE研究的重大課題。

    二、農(nóng)村典型模型分析

    2.1農(nóng)村地形分類

    平原:一般海拔在200米以下,指廣闊而平坦的陸地。它的主要特點(diǎn)是地勢低平,起伏和緩,相對(duì)高度一般不超過50米,坡度在5°以下。

    丘陵:一般海拔在200米以上,500米以下,相對(duì)高度一般不超過200米,高低起伏,坡度較緩,由連綿不斷的低矮山丘組成的地形。

    山地:一般在500米以上,地面峰巒起伏,坡度陡峻。

    2.2傳播模型

    無線電波傳播的特性主要取決于傳播環(huán)境,即地形地貌、建筑物材料和分布、植被、車流、人流、自然和人為電磁噪聲等多個(gè)因素影響,不同的傳播環(huán)境下電波傳播特性不盡相同。傳播模型是通過多種參數(shù)對(duì)復(fù)雜的無線電波傳播環(huán)境進(jìn)行提煉總結(jié)和描述。因此,無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃通常用無線傳播模型來估算基站的覆蓋范圍。

    傳播模型按建模方法主要分為確定性模型和經(jīng)驗(yàn)型模型兩大類。確定性模型是根絕具體的現(xiàn)場環(huán)境,應(yīng)用電磁場理論,詳細(xì)計(jì)算得出的公式。其參數(shù)多,計(jì)算量大,復(fù)雜度高,但同時(shí)得到的模型十分精確。經(jīng)驗(yàn)型模型主要是通過大量的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析歸納出的公式,參數(shù)少,計(jì)算量小,比較適合在預(yù)規(guī)劃過程中使用,后期再進(jìn)行模型校正,得到實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的精確模型。

    下表列出了幾種常見模型的特點(diǎn):

    TD-LTE室外宏基站傳播模型常用COST231-Hata模型,在選取常規(guī)參數(shù)下,參照TD-SCDMA系統(tǒng)2G頻段模型,通用模型公式可以簡化為:

    2.3鏈路預(yù)算結(jié)果

    確定好傳播模型的參數(shù)后,從傳播模型公式可以計(jì)算出結(jié)合鏈路預(yù)算得到的最大路徑損耗,就可以估算出信道的覆蓋半徑。需要注意的是:根據(jù)上述公式一般僅能計(jì)算平原和丘陵場景的基站覆蓋半徑理論值;由于山區(qū)地形的電波傳播損耗更受到基站及手機(jī)與山地阻擋相對(duì)位置的影響,因此無法計(jì)算出農(nóng)村山區(qū)的基站覆蓋半徑,此時(shí)需要根據(jù)勘測和選址情況確定建設(shè)方式。

    三、農(nóng)村覆蓋策略和方案

    相比城市,我國農(nóng)村地廣人稀,寬帶入戶挑戰(zhàn)大,且農(nóng)村需覆蓋面廣、距離遠(yuǎn)且用戶分散,單位用戶話務(wù)量和總話務(wù)較低。受經(jīng)濟(jì)環(huán)境影響,農(nóng)村的地區(qū)通信水平差異明顯。在建設(shè)過程中,農(nóng)村通信投入大,建設(shè)運(yùn)維成本高,另外由于競爭影響以及經(jīng)濟(jì)水平影響,造成通信資費(fèi)低,而農(nóng)村通信收入?yún)s較低。在運(yùn)維過程中,由于農(nóng)電網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定,服務(wù)質(zhì)量難于保證。另外,農(nóng)村地區(qū)地形地貌復(fù)雜多變,有平原、丘陵、高山、樹林、隧道等。

    因此,在進(jìn)行TD-LTE農(nóng)村覆蓋時(shí),應(yīng)充分利用現(xiàn)網(wǎng)資源,從而在滿足覆蓋效果的前提下,盡量節(jié)約成本。

    經(jīng)實(shí)地勘察后可發(fā)現(xiàn),現(xiàn)網(wǎng)資源中,傳統(tǒng)有線接入里程長,維護(hù)代價(jià)大;無線2/3G帶寬小,無法滿足4G帶寬需要;中國移動(dòng)農(nóng)村GSM普遍站間距2km以上,農(nóng)村4G覆蓋能力要求高。

    綜上所述,農(nóng)村地區(qū)基站建設(shè)方式如下:

    3.1平原建設(shè)方案

    3.2丘陵建設(shè)方案

    在丘陵地帶,村鎮(zhèn)的房屋多為平房,房屋的分布也比較稀疏,用戶少且分布廣。對(duì)信號(hào)影響較大的便是樹木造成的信號(hào)衰耗以及緩坡對(duì)信號(hào)的阻擋。在實(shí)際的選站過程中,需要遵循以下原則:

    3.3山區(qū)建設(shè)方案

    山區(qū)建站相對(duì)于以上兩種地形是最為復(fù)雜的,主要表現(xiàn)為山體阻擋嚴(yán)重,造成電波的傳播衰落較大,達(dá)到全面有效覆蓋是很困難的。另外,相對(duì)于以上兩種地形來講,用戶分布更為零散,話務(wù)密度更低。

    需要根據(jù)不同的用戶分布、地形特點(diǎn)來選擇合適的基站位置、站型、天線型號(hào),以此確定基站或建在山頂上、山腰間、山腳下、或山區(qū)里的合適位置。

    對(duì)于山區(qū)建站,考慮到征地、引電費(fèi)用差別較大,所以是采用高山上建站,還是半山腰或者是山腳下,要綜合考慮投資費(fèi)用。

    為了進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力和業(yè)務(wù)質(zhì)量,對(duì)于一些需要增強(qiáng)覆蓋的場景,可以通過以下策略,加強(qiáng)農(nóng)村場景下TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的用戶感知水平。

    1)采用高性能天饋提升覆蓋能力

    單元增益預(yù)計(jì)可在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提升2.5~3dB,即F頻段由14dBi提高至16.5~17.0dBi左右,可使覆蓋能力增強(qiáng)20%。

    2)16T16R TDS/TDL雙模創(chuàng)新方案提升邊緣區(qū)域覆蓋能力

    下行采用兩個(gè)8通道RRU,其中一個(gè)RRU下行只發(fā)射TDL,另一個(gè)RRU下行只發(fā)射TDS,下行單制式可用到每個(gè)RRU的最大功率滿足網(wǎng)規(guī)農(nóng)場場景下行功率要求。

    上行采用16通道雙模接收來同時(shí)提高TDS/TDL上行覆蓋能力:

    同一個(gè)小區(qū)使用2個(gè)RRU進(jìn)行聯(lián)合收發(fā)。

    根據(jù)不同應(yīng)用場景,2個(gè)RRU可以集中放置,也可以分開放置。

    16通道最大比合并接收,理論上比8通道可以獲得最大3dB的增益。

    3)使用Relay基站回傳,延伸覆蓋能力

    宿主基站為用戶提供覆蓋的同時(shí),給Relay節(jié)點(diǎn)提供無線回傳鏈路,在一些覆蓋廣,有盲區(qū)的山區(qū)使用,延伸TD-LTE的覆蓋能力。

    從前期測試情況,當(dāng)農(nóng)村基于4G與GSM共站址建設(shè)時(shí),對(duì)于85%的場景采取普通宏站覆蓋方案時(shí),可以做到90%的比例的RSRP都大于-105dBm,邊緣下載速率達(dá)15Mbps,整體覆蓋水平良好,甚至要優(yōu)于城區(qū)的業(yè)務(wù)體驗(yàn);對(duì)于站間距較大場景,使用RS Power Boosting方案分別能提升20%的覆蓋半徑,從而能有效保證4G業(yè)務(wù)的連續(xù)有效覆蓋;采用16T16R覆蓋增強(qiáng)方案,相對(duì)8T8R方案覆蓋半徑提升20%。

    四、結(jié)論

    本論文對(duì)農(nóng)村各類典型場景的4G覆蓋方案進(jìn)行分析,通過鏈路預(yù)算推算出TD-LTE的基站的覆蓋半徑,得出了農(nóng)村地區(qū)4G快速覆蓋的整體方案,可以為今后的農(nóng)村TD-LTE規(guī)劃設(shè)計(jì)提供參考,為即將到來的農(nóng)村4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)做好技術(shù)準(zhǔn)備,使中國移動(dòng)的4G網(wǎng)絡(luò)能快速部署到廣大農(nóng)村。

    參 考 文 獻(xiàn)

    [1] TD-LTE在農(nóng)村場景建設(shè)的策略和方案,徐皓 顏軍 李賓 江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司,中國新通信雜志.

    [2] 中國移動(dòng)TD-LTE農(nóng)村覆蓋方案研究,中國移動(dòng)通信集團(tuán)河南有限公司,河南,鄭州,450008,移動(dòng)通信雜志.

    [3] TD-LTE農(nóng)村基站覆蓋能力分析,徐德平 鄧安達(dá) 程日濤 張華 焦燕鴻,中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司,北京,100080,電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化雜志.

    [4] TD-LTE 4G網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)村場景規(guī)劃設(shè)計(jì)與工程建設(shè)中方案研究,鐘志成 高新,中睿通信規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司,廣東廣州,510630,數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用雜志.

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