LTE兩天線共RRU部署研究

上海郵電規(guī)劃設計研究院有限公司北京分公司 蘆 翔

中國通信建設集團設計院有限公司第一分公司 邢金柱

LTE兩天線共RRU部署研究

上海郵電規(guī)劃設計研究院有限公司北京分公司 蘆 翔

中國通信建設集團設計院有限公司第一分公司 邢金柱

隨著LTE覆蓋范圍的不斷擴大，LTE基站的建設重點逐漸由市區(qū)縣城等業(yè)務密集區(qū)向廣大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)及高速以下道路等業(yè)務相對較小區(qū)域轉移。如何進行低成本建設，提高效益，成為運營商比較關注的問題。采用兩天線共RRU方式用于低流量覆蓋型場景建設，可以在保障網絡能力的條件下通過節(jié)約信源投資降低建設成本。本文對兩天線共RRU幾種實施方法從覆蓋能力、適用場景、建設方式等方面進行論述及研究。最后結合H省建設情況給出應用場景、使用方法和部署策略。

LTE；共RRU；1T2R；功分；應用場景；部署策略等

1.背景

隨著LTE覆蓋范圍的不斷擴大，LTE基站的建設重點逐漸由市區(qū)縣城等業(yè)務密集區(qū)向廣大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)及高速以下道路等業(yè)務相對較小區(qū)域轉移。為節(jié)約建設投資，提高效益，需要推進精細化建設。特別是針對低流量覆蓋型場景，需要采用各種建設方式，進行低成本建設。

本文結合筆者實際工作經驗，通過多種兩天線共RRU的建設方法的研討與比較，探索各種方法的適用場景及部署策略，規(guī)范低流量場景建設方法。

2.兩天線共RRU方案研討

2.1 兩天線共RRU建設方案介紹

下面就1、2小區(qū)采用共RRU方案介紹降低單站投資的方法。主要有以下三種方式：

1）功分方式：拆除第2小區(qū)RRU，將第1小區(qū)的RRU通過4個1/2功分器做功分后與1、2小區(qū)的2面天線分別相連，仍保證每個小區(qū)為2T4R配置；

2）合并小區(qū)兩扇區(qū)1T2R方式：拆除第2小區(qū)RRU，將第1小區(qū)RRU的4個饋線接口分別連接兩個方向的天線，并設置原兩個小區(qū)合并為單小區(qū)兩天線（1T2R）配置，配置同一個PCI，PCI規(guī)劃時建議按照三小區(qū)基站進行規(guī)劃，建議預留一個PCI待后期業(yè)務量提升后增加小區(qū)使用；

3）1T2R雙小區(qū)方式：拆除第2小區(qū)RRU，將第1小區(qū)RRU的4個饋線接口分別連接兩個方向的天線，并保持兩個小區(qū)的獨立設置，即兩個獨立的1T2R小區(qū)，需配置不同的PCI，三個小區(qū)按照順時針方向從正北方向開始，組內ID分別配置為0,1,2；相鄰eNB分配不同的小區(qū)組ID并在整網復用。由于兩小區(qū)分別使用RRU內兩個功放，兩小區(qū)可以獨立設置發(fā)射功率。

三種改造方法的天饋連接方式及小區(qū)設置方式如圖2-1所示。

2.2 兩天線共RRU方案比較

功分方式，保持了MIMO增益，用戶速率較高，但由于引入功分器，基站發(fā)射功率下降3～4db，覆蓋范圍有一定縮小；連線復雜、增加了故障點，給工程建設和維護帶來一定的困難。

合并小區(qū)兩扇區(qū)1T2R和1T2R雙小區(qū)方式，工程實施簡單，覆蓋距離和傳統(tǒng)2T4R建設方式相近，但由于缺少了MIMO增益，用戶速率有一定程度下降。合并小區(qū)方式在兩個扇區(qū)覆蓋重疊區(qū)域存在2T4R MIMO增益，速率明顯優(yōu)于雙小區(qū)方式。同時兩天線對應同一小區(qū)，不存在切換。因此低流量場景該類建設應優(yōu)選1T2R合并小區(qū)方式。

圖2-1 兩天線共RRU連接方式示意圖

3.單RRU雙小區(qū)建設案例分析

選取L市某鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域室外宏站A站進行低流量場景基站設置節(jié)約化改造和試驗測試。該站位于平原農村，周邊主要覆蓋目標為周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊及縣鄉(xiāng)連接道路?；局苓叚h(huán)境情況如圖3-1所示：

圖3-1 L市低流量場景建設案例實景及測試范圍

本次前后共測試4種建設模式：

（1）改造前2T4R方式（兩小區(qū)，每小區(qū)發(fā)射功率2*60W）；

（2）2T4R功分方式（兩小區(qū)，發(fā)射功率4*30W，不計器件損耗）；

（3）1T2R合并小區(qū)方式（單小區(qū)，發(fā)射功率2*60W，天線方向不變）；

（4）1T2R雙小區(qū)方式（兩小區(qū)，每小區(qū)發(fā)射功率60W）。

4種場景中1、2扇區(qū)的天線方位角、下傾角均保持一致。測試區(qū)域位于基站改造小區(qū)覆蓋區(qū)域，進行區(qū)域內DT測試和定點測試。定點測試在每種場景下，選取兩扇區(qū)重疊帶固定近點和遠點進行1分鐘上傳/下載測試，并記錄測試結果。

①測試結果

1）DT路測

RSRP路測結果如圖3-2所示：

圖3-2 四種建設模式RSRP測試結果

測試覆蓋指標如表3-1所示：

表3-1 四種建設方式測試結果

②測試結論

由測試結果看出現(xiàn)網原始2T4R配置下，DT覆蓋水平最優(yōu)：平均RSRP-95.98dBm，RSRP大于-105dBm比例為76.4%。其余三種配置下，平均RSRP均降低約2dB， RSRP大于-105dBm比例由高到低分別是功分配置、1T2R合并小區(qū)配置、1T2R雙小區(qū)配置。

不同配置下DT測試平均SINR基本相同，現(xiàn)網原始配置和功分配置下平均速率較高，1T2R合并小區(qū)與雙小區(qū)平均下行速率降低約10Mbps。近點1T2R雙小區(qū)速率最低，1T2R合并小區(qū)方式與功分方式可比；遠點1T2R兩種方式速率都是功分和2T4R方式的一半左右。三種改造方式與現(xiàn)網原始配置比較，對上傳速率影響不大。

原因分析：

合并小區(qū)兩扇區(qū)1T2R方式在兩天線的重合覆蓋區(qū)存在部分MIMO增益，在部分區(qū)域覆蓋水平得到增強，整體速率水平會略好于1T2R兩小區(qū)方式。

1T2R兩小區(qū)配置下，即使在無線環(huán)境很好的情況下，該配置無法實現(xiàn)MIMO雙流傳輸，峰值速率為其他配置的一半。

4.單RRU雙小區(qū)使用總結

在LTE網絡建設階段，鄉(xiāng)鎮(zhèn)、道路等低流量場景的話務模型不同于城區(qū)，它具備地域廣、人口分散、業(yè)務需求低、無線環(huán)境相對簡單等特性，因此低流量場景的網絡規(guī)劃要具備場景特性，在滿足用戶業(yè)務需求的情況下，達到基站“廣覆蓋”、“速率適中”、“容量適中”、“節(jié)省投資”的目的，提高投資收益比。

三種單RRU雙小區(qū)建設方式與傳統(tǒng)2T4R建設方式在覆蓋、容量、速率、投資進行對比，統(tǒng)計如表3-2所示：

表3-2 四種建設方式比較

現(xiàn)網小區(qū)改造為單RRU覆蓋后，單站投資可降低30%，但區(qū)域整體覆蓋能力降低：DT測試平均RSRP降低約2～3dB，遠點測試速率功分方式降低20%左右，1T2R方式降低50%左右，室內深度覆蓋能力無法保證。單RRU配置適用于環(huán)境較為空曠，室內用戶數(shù)量少、速率需求較低的區(qū)域。

雖然2T4R加功分方式速率優(yōu)勢明顯，但由于增加了功分器帶來了插入損耗，覆蓋能力較1T2R方式略差。同時考慮到增加功分器方式，施工難度較大，維護問題點較多，不建議大量使用。而1T2R合并小區(qū)方式在兩個扇區(qū)覆蓋重疊區(qū)域存在2T4R MIMO增益，速率明顯優(yōu)于雙小區(qū)方式。同時兩天線對應同一小區(qū)，不存在切換。因此低流量場景該類建設應優(yōu)選1T2R合并小區(qū)方式。

分場景兩天線共RRU使用建議。

市區(qū)、縣城、發(fā)達鄉(xiāng)鎮(zhèn)、重要景點等有特定速率及容量需求區(qū)域采用傳統(tǒng)2T4R方式覆蓋。

山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，一般景區(qū)，高速等以覆蓋為優(yōu)先目標的區(qū)域應優(yōu)選1T2R合并小區(qū)方式覆蓋；如有三個方向需要覆蓋，建議采用2個RRU，對其中較重要覆蓋目標建議采用獨立RRU覆蓋，其他2小區(qū)采用1T2R合并小區(qū)方式覆蓋。

重點縣城鄉(xiāng)鎮(zhèn)周邊，城鄉(xiāng)結合部等部分區(qū)域強調容量及速率感知區(qū)域，建議綜合考慮1T2R和功分方式建設。

[1]韓志剛.LTE FDD技術原理與網絡規(guī)劃[M].人民郵電出版社.

[2]程鴻雁,朱晨鳴,等.LTE FDD網絡規(guī)劃與設計[M].人民郵電出版社.

[3]沈嘉.3GPP長期演進(LTE)技術原理與系統(tǒng)設計[M].人民郵電出版社.

蘆翔，畢業(yè)于上海交通大學，北京郵電大學工程碩士，工程師，長期從事無線網規(guī)劃、設計、研究工作。

邢金柱，畢業(yè)于河北大學，碩士研究生，工程師，長期從事無線網規(guī)劃、設計、研究工作。