TD-LTE在农村通信覆盖中的组网策略研究

黑龙江同信通信股份有限公司 王鹏宇

TD-LTE在农村通信覆盖中的组网策略研究

黑龙江同信通信股份有限公司 王鹏宇

在科学技术不断发展的今天，无线网络已经成为人们日常生活的必要条件。目前TD-LTE网络已经全面覆盖了我国大部分城市地区，而绝大多数农村地区的TD-LTE覆盖面积仍然很小，从而具有极大的需求量，因此农村成为了TD-LTE网络通信的主要市场。TD-LTE是一种网络4G通信技术，由中国移动首先开展和推广，TD-LTE技术能为农村4G手机用户带来极大的方便，提高数据传输速度，提供高质量的语音服务。鉴于农村地区复杂的地形特点，对网络频段和天线的选择尤为重要，以适应复杂多变的应用场景。

TD-LTE技术；农村地区；通信覆盖；策略研究

引言

TD-LTE技术作为目前最先进的4G通信技术，已经广泛分布于我国发达城市地区，而TD-LTE在农村地区的覆盖率极低。众所周知，我国是世界上最大的农业国，农村人口基数相当庞大，再加上近几年国家的改革与发展，使得我国农村经济得到快速增长，农村成为农业生产、电子商务及工业制造的集中地，因此，为了满足和提高我国农村用户对现代化通讯的需求，TD-LTE工程技术在农村的建设势在必行。

1.TD-LTE农村建设需求

在我国，很长一段时间以来，农村地区一直处于相对落后的状态，特别是网络通讯服务。地广人稀，环境多变复杂及经济落后导致农村TD-LTE建设成本增加，且后期运营和维护也更难进行，因此农村TD-LTE技术一直未得到发展。

随着我国社会主义新农村的建设，农村经济不断发展和提高，智能手机，4G网络等也在农村地区不断普及，同时不断改变着今天农村。其中农村通信市场的份额也在快速增加，甚至占据了城市通信市场份额的50%及以上，得益于农村经济的快速发展，在农村交通越来越发达和便捷的今天，很多大型企业纷纷转向农村，以及日益盛行的淘宝行业 也使得农村成为电子商务的集中地，因此，在农业，工业，电商产业集中发展的农村地区，TD-LTE网络通信变得越来越不可或缺。

2.TD-LTE在农村通信覆盖中的组网策略

TD-LTE在农村通信覆盖中的组网主要包括频段选择和天线选择两大部分，下文将提供组网策略的具体研究内容。

2.1 频段选择策略

TD-LTE通信频段主要包括F频段和D频段两种类型，针对农村TD-LTE通信技术建设的特点及需求可知，要建立农村通信基站必须要克服距离远，面积小等困难，同时还需要保证信号的强度不能太低，若采用F频段信号，其频率应该被控制在1880MHZ-1900MHZ之间，若为D频段信号，其频率控制为2575MHZ-2675MHZ之间。其中F频段的信号理论上要优先于D频段信号，在TDD频谱中F频段处于最低位置，因此，在农村通信基站的建立中，首先采用F频段，然后才是D频段。在对农村通信基站的运营数据进行调研和分析之后得出了以下结论：在同等传输距离的情况下，F频段的掉话距离一般要比D频段长250m，同时其SINR要比D频段高3dB，另外F频段的RSRP比D频段还要高4dB。综上所述，F频段在农村通信基站的建立中具有独特优势，以适应基站距离远，覆盖面积广，信号控制难等实际问题。

2.2 天线选择策略

TD-LTE在农村的组网策略还有一大难题就是天线的选择，为了尽可能提高信号传输的强度，天线的选择十分关键。农村组网过程中应该选择配置先进，功能灵活，质量上乘的天线来收发信号，其中F独立电调天线是目前使用最多也最适用的TD-LTE通讯天线。F独立电调天线可集中处理所收集到的天线数据，经过内部分析后通过远程管理独立地调整天线的倾角，以便于满足各个方位的信号收发，实现全面覆盖，可以看出，F独立电调天线具有较强的内部安装部署，远程调控，网络连接功能。

阵子复用技术是目前世界上最先进的天线调控技术，其被很好地应用于F独立电调天线中。阵子复用顾名思义可以减少天线的阵子数量，意味着F独立电调天线具有更轻的重量及更小的尺寸。另外，在天线的长期使用过程中，可以通过远程电调功能将天线的实时信息反馈到网关平台，并通过可视化平台调节天线倾角，这样一来，极大地简化了农村TD-LTE通信在后期运营管理和维修上的困难。

除此之外，F频段高增益天线也常被应用于话务量较小，通信需求量不大的偏远农村地区，从而在能保证信号覆盖面积的情况下降低农村通信基站的建设成本，相比于F独立电调天线更具经济价值。

3.基站测试

在建立好农村通信基站后，为了实时地掌握通信基站的信号覆盖情况，我们需要对其进行必要的基站测试，根据实测数据对基站进行分析。为了得到更加准确可靠的测试信息，我们选择了地理条件相对比较优越的平原地区作为测试站点。

3.1 测试终端

为了全面跟踪测试基站的信号轨迹，利用华为E5375Mif i作为测试终端，它支持TD-LTE等信号模式，是一款常用的测试终端，属于LTECAT4终端，支持2*2MIMO，TDD的下载速率最大可达到112Mbit/s，其上传速率最大可达到10Mbit/s，运用起来十分方便快捷。

3.2 测试软件

测试软件采用Pilot Pioneer 9.3.0，该软件是鼎力通讯公司开发运用的，是一款集成多个网络进行同步测试的无线网络测试软件，同时也是目前最新的软件版本，以PC和Window7/XP为基础进行网络优化评估，并在长期的网络优化过程中总结经验以研究出最先进的成果。因此，该系统能够很好地运用于TD-LTE网络测试。

3.3 测试方法

3.3.1 单站覆盖测试

在农村单站覆盖测试开始之前，需要选定好备选小区，以便进行拉远测试，拉远测试要求所选小区主瓣方向具有做够的拉远距离，且需要远离其他干扰基站，以免造成不必要的测试误差。在选定好测试基站之后，还需要对基站进行实地勘察，确定挂高，方向角及设备功率等。然后在锁小区的方式下开始拉远测试，测试并记录对该测试站点造成干扰的小区，还要在关闭干扰小区的情况下再进行重复测试，按照测试顺序记录数据即可。

3.3.2 成片基站测试

与单站覆盖测试相同，在开始测试之前需要选好备用测试片区，片区的选择应尽量使挂高站具有代表性。在测试开始之前，同样需要进行实地勘察，确定好基站挂高，方向角及设备功率等，并在后台将所有基站功率进行统一。首先进行FTP下载测试，涉及面包括所选片区内所有的村庄主干道路，然后再选取其中一到两个站点进行CTQ测试，主要测试内容为室内的信号覆盖情况。

4.农村单站拉远测试概况

在经过一系列农村单站拉远测试之后，分别在典型基站的拉远距离，参考信号功率以及下倾角对覆盖距离等三个方面得出了相关结论。具体结论及分析如下：

4.1 典型基站的拉远距离

表1 农村单站拉远测试的各种拉远距离

农村单站拉远测试主要是为了确定农村单独的基站在典型挂高和功率不变的情况下，其覆盖距离的最大范围。在测试过程中，需要涉及到4个拉远距离的测试，即RSRP达到-109dBm时的覆盖距离，下载速率达到1Mbit/s的覆盖距离，下载速率达到4Mbit/s的覆盖距离以及能够进行数据接收的覆盖距离等。

如表1所示为农村单站拉测试对其中5个站的测试情况，由表中数据可以看出，在典型挂高即40-50m的情况下，TD-LTE单站在不同下倾角时的覆盖情况不同。另外，有必要说明的是，对农村单站覆盖距离造成影响的因素有很多，主要包括基站道路的遮挡情况，即是否有树枝遮挡等，道路是否弯折，是否偏离主覆盖的方向，以及基站周围楼房的分布情况等都将影响到农村单站覆盖的距离。

4.2 参考信号功率对覆盖距离的影响

表2 典型基站在不同参考功率下的覆盖距离

如表2所示为农村典型基站在不同参考功率下的覆盖距离，从表中可以看出，在典型挂高不变的情况下，参考信号功率降低3dB时，其RSRP>-109的覆盖距离将缩减到原来的90%左右，而数据接入的距离将缩减到80%左右。因此，通过比较可以确定，数据接入的优化将更大地提升信号的覆盖距离。

4.3 天线下倾角调整对覆盖距离的影响

表3 典型基站在不同天线下倾角时的覆盖距离

如表3所示为典型基站在不同天线下倾角时的覆盖距离测试结果，由表中结果可以看出，当下倾角从3度到9度逐渐增大时，大量典型基站的数据接入的覆盖范围将不断缩短。

改变天线倾角可以改变无线网络的信号覆盖范围，因此当天线下倾角较大时，在有效覆盖的范围内调整其下倾角能起到增强信号的作用。另外，如果天线下倾角已经达到6度及以上，则再增加下倾角，信号覆盖的强度也没有很大的提升。

5.农村成片基站的测试情况

在成片的农村地区TD-LTE基站已经形成了连续覆盖，本次测试中选择了4个片区进行测试，首先保证典型挂高不变，对不同的站间距成片基站进行逐一测试，记录其数据结论如下。

表4 农村TD-LTE成片测试数据

如表4所示为农村TD-LTE成片测试数据总结，由表中数据可以得出结论，当农村基站的站间距大约在2Km左右时，其RSRP的平均值能够达到-91dBm，下载速率达到33Mbit/s左右，当把农村基站间距提高到3km时，其RSRP将进一步下降为-102dBm，且其下载速率下降为25Mbit/s，且在终端使用时容易出现掉线的情况。

6.农村基站的规划和建议

针对以上关于农村基站的建设分析，提出以下几点建议：第一，农村基站的站间距最好在1.4-2km之间，因为当站间距大于3km时，其信号覆盖强度等相关指标将开始下降；第二，在最佳站间距情况下，最适宜的挂高通常在30-50m之间；第三，当覆盖面积大于0.5km^2时，信号基站距离村庄应该小于500m，且其覆盖方向必须为天线的主瓣方向，当覆盖面积超过0.7km^2时，建议将基站建设在村庄内部；第四，农村基站的功率应该越大越好，以增加信号的覆盖强度。

7.结语

TD-LTE在农村的通信组网覆盖是目前国内三大运营商市场竞争的核心内容，但由于农村地区地形复杂，环境多变，信号覆盖范围广等不利因素，造成农村通信基站的建立成本及后期运营和维护的成本较高。然而在农村通信需求量日益增加的今天，通过对农村特殊地理环境的考察分析，选择出合适的信号频段及更加先进的天线，从而实现农村信号基站的建立。

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