LTE-4T4R覆蓋方式效果對比分析研究

蘇承學(xué)

（中國聯(lián)通蘭州市分公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的不斷部署發(fā)展，其覆蓋和質(zhì)量有了很大的提升，越來越多的用戶都選擇使用LTE網(wǎng)絡(luò)，但隨著大型密集小區(qū)及綜合體的不斷建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)的深度覆蓋問題越來越明顯，用戶的感知也在下降。為了提升LTE的深度覆蓋，我們嘗試用新的覆蓋方式來提升LTE的深度覆蓋，即4T4R方式和低頻900M覆蓋方式[1]。

1 4T4R技術(shù)與L900

1.1 4T4R技術(shù)原理

LTE基站用4個發(fā)射天線通過空間正交復(fù)用技術(shù)傳送單路數(shù)據(jù)流，克服無線信道多徑衰落，增強系統(tǒng)覆蓋，基站天饋系統(tǒng)提供4發(fā)4收的能力，對UE天線無硬性要求。

圖1 4T4R技術(shù)原理

1.2 4T4R覆蓋方式的特點

4T4R覆蓋方式只需要在現(xiàn)網(wǎng)基站上改造就能實現(xiàn)。

（1）DT測試在室外無阻擋的較好環(huán)境下接收電平變化不大，遠(yuǎn)點室內(nèi)覆蓋提升6dB左右。邊緣覆蓋數(shù)據(jù)速率提升明顯，經(jīng)DT測試：上行4T4R平均速率有35%增益。下行4T4R發(fā)射分集在邊緣相比2T2R有10%以上覆蓋增益[2]。

（2）覆蓋邊緣室內(nèi)CQT測試：上行速率有一倍以上增益，下行速率增益70%以上。用戶體驗改善明顯：降低UE上行發(fā)射功率，減少終端耗電，室內(nèi)實測發(fā)現(xiàn)UE發(fā)射功率降。

（3）隨著網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和演進，當(dāng)速率感知需求大于覆蓋需求時，4T4R發(fā)射分集的小區(qū)無需硬件改造，只需參數(shù)調(diào)整就可以升級為4T4RMIMO，提升速率和容量。

1.3 4T4R改造效果評估

選取城區(qū)小區(qū)1進行4T4R改造，從各方面進行對比分析。

1.3.1 DT指標(biāo)對比

表1 DT指標(biāo)對比

4T4R下行設(shè)置4x4發(fā)射分集，峰值速率較2T2R MIMO低40Mb/s左右。但由于4T4R分集增益，在遠(yuǎn)端也能保持良好的數(shù)據(jù)傳輸性能，傳輸穩(wěn)定性優(yōu)于2T2R。使得邊緣用戶上下行速率大幅提升。4T4R方式相比較2T2R，RSRP增強1.8dB，整體SINR增強1.6dB。下行平均速率增強5.57Mb/s，上行速率增強13.72Mb/s。

1.3.2 CQT測試對比

（1）覆蓋：相比2T2R提升5dB。

（2）質(zhì)量：相比2T2R提升3dB。

（3）Speedtest下載速率由26Mb/s提升到42Mb/s，提升16Mb/s，上傳速率改善最為明顯，由1Mb/s以下提升到8Mb/s以上。

1.3.3 改造前后KPI比較

（1）改造后，各項性能指標(biāo)保持穩(wěn)定，無明顯波動。

（2）深度覆蓋差用戶覆蓋性能提升，進一步釋放了受壓抑和潛在用戶的流量，單小區(qū)整體流量增加約50%。

（3）CQI小于7的占比由3%降低為1%左右，較現(xiàn)網(wǎng)7%的平均水平改善比較明顯。

（4）倒流比由原來的1.5%降至0.72%，4G駐留提升，改善邊緣用戶體驗。

（5）下行PRB利用率和下行感知速率均有提升，改造后該小區(qū)資源利用效能提升明顯。

1.3.4 4T4R改造前后用戶感知指標(biāo)對比

通過大數(shù)據(jù)平臺將用戶面業(yè)務(wù)感知指標(biāo)進行全面評估，改造后各項用戶感知指標(biāo)均有提升：一是用戶面大包速率提升3.9Mb/s；二是TCP成功率提升6.8%，HTTP成功率提升0.7%；三是游戲RTT時延降低9.6ms，HTTP大包時延降低9ms，統(tǒng)計TCP時延降低19ms，用戶面業(yè)務(wù)時延均得到明顯改善，用戶速率感知明顯提升！

1.3.5 4T4R方式的優(yōu)勢

由于5G的覆蓋現(xiàn)在還局限于城區(qū)，且高頻的信號深度覆蓋較差，語音還必須承載在LTE，所以LTE現(xiàn)在還需進一步補充覆蓋，深度覆蓋差是一個核心難題，4T4R發(fā)射分集改造對城中村、密集居住區(qū)、交通干線、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等側(cè)重覆蓋的場景提升效果較好，可作為現(xiàn)階段深度覆蓋改善的有效手段之一[3、4]；只需對現(xiàn)有RRU替換或改造，基站軟件升級，天饋系統(tǒng)為4端口，1-2個小時即可完成升級改造；4T4R技術(shù)的應(yīng)用可以縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本！尤其是物業(yè)難點，在現(xiàn)有站間距下，根據(jù)需求，靈活對單小區(qū)，整站進行4T4R發(fā)射分集快速改造，短期內(nèi)有效提升邊緣用戶速率感知；隨著網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和演進，當(dāng)速率感知需求大于覆蓋需求時，4T4R發(fā)射分集的小區(qū)無需硬件改造，只需參數(shù)調(diào)整就可以升級為4T4RMIMO，提升速率和容量！突出多天線技術(shù)在LTE演進中的重要性。

1.4 LTE-900M

900M具有優(yōu)良的繞射性能、路徑損耗小：在自由空間1800M比900M衰耗多6dB。雖然高頻穿透損耗較高，但相對于建筑物的穿透損耗兩者相距不大。用900M低頻，不需要太高的基站密度。L900的缺點是帶寬受限。

2 不同基站配置幾種覆蓋方式效果對比

某市區(qū)兩山夾一河，空間資源緊張，人口密度大，城區(qū)較多城中村、密集建筑群、規(guī)劃待建區(qū)等無線環(huán)境較為復(fù)雜，局部區(qū)域深度覆蓋較差，且加站難度大，采用4天線發(fā)射技術(shù)對改善覆蓋，尤其是對于邊緣覆蓋用戶的改善效果非常明顯。

現(xiàn)選城區(qū)兩個基站的單扇區(qū)進行4T4R改造試驗。兩個扇區(qū)均覆蓋城中村場景，開通前室內(nèi)外覆蓋差，投訴集中，開通后對覆蓋效果全方位評估，對后續(xù)建設(shè)有較大的指導(dǎo)意義。L900、4T4R、2T2R做對比測試如表2所示。

表2 L900、4T4R、2T2R對比測試

參考信號功率配置為12.2dbm，室內(nèi)覆蓋-105以下的覆蓋差點進行對比測試，L9002T2R4T4R以及不同段的測試結(jié)果如下：

（1）RS功率設(shè)置為18.2dBm情況下，900M覆蓋在-91dBm左右、L1800在-97dBm、L2100在-106dBm，覆蓋逐階提升在6-9dB左右。

（2）L1800（4T4R）功率極限設(shè)置（小區(qū)功率設(shè)置40W，RS信號功率21.2dB），覆蓋達到95dBm相對L900相差4dB。

（3）4T4R相對2T2R覆蓋上提升2dB左右，速率有較大提升（下載提升60%，上傳提升100%以上），手機上行平均功率也低1個dB左右。

3 結(jié)束語

為解決網(wǎng)絡(luò)存在的深度覆蓋不足、廣度覆蓋不足、城區(qū)熱點容量不足等突出感知問題，建議L900和4T4R分場景使用：

（1）低價值低流量的農(nóng)村優(yōu)先部署UL900M：語音可以用U900和VLOTE，L900承載數(shù)據(jù)。

（2）高流量熱點區(qū)域可以開通4T4R吸熱：對流量高無法有效擴容的場景，可以結(jié)合現(xiàn)場安裝條件進行4T4R替換來提高網(wǎng)絡(luò)容量。

（3）多層場景可以開通4T4R解決深度覆蓋和吸熱：對于存在深度覆蓋問題和容量不足問題的多層建筑物場景，在掛高足夠（高于覆蓋目標(biāo)建筑10米以上）的條件下，可以采用4T4R來解決深度覆蓋不足和容量不足的問題。

（4）高層建筑不建議通過L900解決覆蓋問題：L900解決高層覆蓋問題存在越區(qū)干擾不易控制、容量不足、穿透損耗與其他頻段相比差別不明顯等問題。

（5）物業(yè)難點，覆蓋差區(qū)域建議通過L900進行薄覆蓋解決：優(yōu)先開通L900，盡可能多的解決薄覆蓋，以保證4G打底網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，保障VoLTE業(yè)務(wù)和5G建設(shè)。