4G网络16T16R覆盖方案及效果分析

01月

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作者：郑杰广东省电信规划设计院有限公司

1 引言
　　中国移动大力提升4G网络覆盖范围，在2015年4G网络三期工程中，有近半数的基站将用于农村地区和高速公路的4G网络覆盖。这也标志着4G下乡成为了现实，移动宽带服务开始延伸到农村。但在中国移动农村和道路覆盖现网站点中，由于站间距较大，4G网络若全部采用8T8R共址建设，势必需新建相当数量的基站。因此，建议在4G网络农村和道路覆盖中采用16T16R新技术，可以有效地提升单站的覆盖范围，减少单位面积内新建站点数量，从而达到节省投资、快速提升网络覆盖范围的良好效果。
2 16T16R方案概述
　　16T16R技术是指单扇区采用2个8通道RRU（Radio Remote Unit，射频拉远单元）及2副8通道天线提升单扇区接收和发射增益，从而达到增加网络覆盖半径的技术。下行同一个小区采用2个8通道RRU，其中一个RRU下行只发射4G信号，另一个RRU下行只发射3G信号，3G的剩余功率可以给4G使用。下行单制式可以最大化使用每个RRU的功率，4G可以实现下行16通道发射，以满足农村和道路广覆盖场景下行功率的需求。上行2个8通道RRU（3G/4G）采用最大比合并接收实现上行16通道接收，提升3G/4G上行覆盖能力。
　　传统4G基站建设是通过对同厂家3G BBU（Building Base band Unit，室内基带处理单元）设备进行插板升级，共用RRU和天线，即可快速实现4G网络部署，这种建设方式对于城区站间距合适的场景非常适用。但是在农村和道路覆盖中，由于站间距较长，若全部采用8T8R方式升级，则会产生较多的弱覆盖。因此，可以通过共址建设16T16R基站的方式快速完成4G网络覆盖。
2.1 硬件配置
　　以华为4G设备为例，4G需配置UBBPd9板，3G需配置UBBPb板，RRU为RRU3168e。
　　UBBPd9板最大配置2个4G 16T16R小区，需要2块UBBPd9板支持3个16T16R小区。
　　若16T16R小区和8T8R小区共基站，则16T16R小区和8T8R小区应绑定到不同的基带板上。
　　3G配置UBBPb板，每块基带板支持S333 3G 16T16R小区，需要2块UBBPb板支持S666 3G 16T16R小区。
　　在BBU 2槽位可提供6个光口，连接6个RRU3168e，
　　01/23/45分别建立3个16T16R小区。
　　2个8T RRU，其中一个RRU下行只发射4G信号，另一个RRU下行只发射3G信号，上行采用16通道双模接收来同时提高3G/4G上行覆盖能力。16T16R方案硬件配置如图1所示：

　　图1 16T16R方案硬件配置
2.2 改造要求
　　在对共址站进行建设时，需重点进行以下改造：
　　（1）1个16T16R小区包含2副8T8R天线和2个8T8R的RRU，RRU型号需保持一致。
　　（2）2副天线型号要保持一致（与8T8R时一致），天线并排安装在同一平面内，保证同方向覆盖。
　　（3）2个RRU到2副天线之间的馈线长度尽量保持一致。
　　（4）2副天线的方位角和下倾角需保持一致。
　　（5）2副天线的水平间距最好大于10个波长（80cm）。
　　改造后的天馈线安装如图2所示：

　　图2 16T16R天馈方案
3 案例分析
3.1 整体覆盖对比
　　以北方某市城市快速路的一段为例来进行分析。对目标道路进行往返测试，RSRP（Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率）覆盖在16T16R方案改造前测试情况较差，对目标道路选择3个基站进行16T16R改造后再进行往返测试，测试结果对比如表1所示。

　　由此可以看出，16T16R方案实施后，目标道路覆盖较之前有很大的提升，RSRP≥-110dBm占比提升约12%，RSRP≥-100dBm占比提升约7%，覆盖率提升约26%，目前覆盖已经满足要求。
3.2 单站覆盖对比
　　单站覆盖范围定义：小区RSRP≥-110dBm（定义边缘用户）的半径定位为小区的覆盖范围（注：用户在RSRP为-115dBm左右时仍可以适用网络接入上网，但速率有一定的影响）。
　　举例：16T16R方案实施前后，单站的覆盖范围情况对比结果如表2所示：

　　表2 16T16R改造前后单站覆盖范围对比
　　小区名改造前覆盖范围/km 改造后覆盖范围/km 覆盖范围增加比例/%
　　A基站2小区 1.1 1.5 36.36
　　B基站1小区 1.7 2 17.6
　　B基站2小区 1.7 2 17.6
　　C基站1小区 1.5 1.8 20
3.3 与MIMO技术的对比
　　MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出）技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。通过采用MIMO技术，可以同时发送和接收多个空间流，信道容量能够随着天线数量的增大而线性增大，因此可以利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，频谱利用率可以成倍地提高。在实际应用中，MIMO主要应用于室内覆盖，以提升室内信源的容量。
　　本文所述的16T16R技术主要通过宏站每小区采用2副天线和2个RRU来扩大小区的覆盖范围，而实际容量并没有提升，主要应用于道路覆盖和农村覆盖对容量不敏感的场景，与MIMO技术在应用场景上有所不同。
4 结论
　　针对目标道路进行改造和测试的结果表明，16T16R方案实施后，单站的覆盖范围平均增加22.89%；目标道路整体覆盖率（RSRP≥-110dBm & SINR≥-3dB的比例）提升25.78%。通过方案实施结果表明，16T16R技术可适用于农村、快速道路和高速公路等场景，减少新建站点数量，从而满足网络场景化覆盖需求。