衡水湖国际马拉松赛道新型TD-LTE设备覆盖研究

高群涛，马小平，黄胜，张林

（中国移动通信集团河北有限公司衡水分公司，衡水 053000）

1 背景

衡水湖坐落于河北省衡水市桃城区与冀州区境内，占地面积283 km2，有“京南第一湖”之称，周围环境优美，道路平坦，非常适合马拉松赛事的开展。经国家体育总局批准，自2012年至今，衡水每年9月份都举行衡水湖国际马拉松赛事，赛道沿湖而设，吸引了国内外大量专业运动员和体育爱好者参加。

为保障赛事顺利进行，沿途无线质量优化一直是运营商优化的重点。自2014年TD-LTE入网以来，沿线TD-LTE覆盖优化已形成常态化，并且由于其道路场景的特殊性，部分路段为研究TD-LTE不同设备覆盖情况提供了很好的试验场景。例如赛道某段道路——北堤，其道路较直，长约4 km，宽约5 m，两侧为多层树木，阻挡严重，而且由于临近湖边，宏站选址建设较为困难，造成沿途TD-LTE站点较少，导致弱覆盖严重。

为解决北堤路段TD-LTE覆盖，结合现场半封闭隧道式的实际情况以及沿途灯杆的分布位置等，先后试验多种新型TD-LTE设备对此路段进行覆盖补盲，包括了Relay、微基站、IMacro设备，并对其覆盖效果进行研究。

2 研究思路与方法

2.1 设备对比

Relay、微基站、IMacro 3种设备在组网方式、局址传输及安装要求、覆盖增强、维护成本、容量增强等方面各有差异。现就以上几方面，通过实际安装应用过程中以及优化调整过程中发现的不同做一下对比总结。

2.1.1 Relay

Relay无线组网方式如图1所示。

最初北堤路段传输光缆无法到位，所以考虑利用Relay（包含MicroBS+BM）不需要机房、传输、GPS，仅需要电源的特点，使用BM模块实现无线信号回传，将施主基站的无线信号接收过来并加以延伸，达到覆盖拓展的目的。

局址传输及安装要求：设备安装时不需要机房、铁塔、传输、GPS，仅需要电源，而且具有体积小于6 L，重量小于8 kg的轻巧特点，可实现挂墙安装、灯杆安装等，但要求安装位置与周围施主基站间无遮挡，以便实现无线信号回传。

覆盖增强：由于设备额定功率2×5 W，只有传统宏站的1/3 ，导致Relay的覆盖距离不会很大，同时其覆盖质量还受限于施主基站信号质量。

维护成本：设备不支持远程调整内置俯仰角，同时为保障回传信号质量稳定，需考虑上站核实BM模块与施主基站的方向相对将一定程度增加维护成本。

容量增强：设备只支持单一频段，如有扩容需求需要新增设备，并且容量受限于施主基站总容量。

图1 Relay无线组网方式

图2 微基站组网方式

2.1.2 微基站

微基站组网方式如图2所示。

相比Relay，微基站省去了BM回传模块，但需要传输光缆到位，同时也使得微基站传输更加稳定，并且不再受限于施主基站的信号质量。微基站将BBU、RUU、天线集成在一起，只要有传输、电源、安装位置即可开通。

局址传输及安装要求：设备安装不需要机房、铁塔，仅需要传输、电源、GPS，而且具有体积小于8 L，重量小于10 kg的轻巧特点，可实现挂墙安装、灯杆安装等，同时可安装室内、室外等多种场景。

覆盖增强：覆盖效果受限于设备额定功率2×5 W，只有传统宏站的1/3的限制。

维护成本：设备本身不支持远程调整内置俯仰角，如有调整需求需上站人工调整将会增加维护成本。

容量增强：受限于设备只支持单一频段的限制，如有扩容需求需要新增设备。2.1.3 IMacro

IMacro设备组网方式如图3所示。

图3 IMacro设备组网方式

IMacro硬件支持FAD 3个频段，通过软件配置，可以配置TD-SCDMA单模、TD-LTE单模或者TDSCDMA/TD-LTE双模，满足客户建设混模网络以及后续升级演进的需求。

局址传输及安装要求：设备安装不需要机房、铁塔，需要传输与电源，而且设备具有体积仅为15 L，重量仅为15 kg的轻便小巧的特点和集成度高的特点，可大大降低选址难度，不仅适用于采用去电信化的灯筒型美化外观作为室外伪装宏覆盖方案，而且适用于室内外补盲补热以及室外覆盖室内场景，降低运营商选址难度的同时提升客户感知。

覆盖增强：设备额定总功率90 W，分别在FA频段达到2×15 W，D频段达到2×30 W，具备了宏站级别输出功率、微站类外观的双重优势。

维护成本： IMacro天线方案采用射频模块和天线一体化设计，避免天线和射频模块之间的馈缆连接；支持FA、D分别远程电调天馈俯仰角（需网管侧配置数据），降低建网维护成本。同时IMacro采用SDR统一平台，支持面向未来新技术的平滑演进。采用多种高效功放技术：Crest Factor Reduction（CFR）、Digital Pre-distortion（DPD）和Doherty，降低设备功耗。采用被动式散热设计，节能无噪音。支持时隙节电和调压节电等节能技术，有效节约能耗。

容量增强： IMacro可实现F/D频段小区共用同一设备，实现一个设备双层网络，容量可提升1倍。

2.2 覆盖效果对比

对于衡水湖北堤这种特殊场景，结合当时现场具备的条件以及设备最新研发情况，我们先后试验了三种设备，并及时做好参数优化及天馈调整。在使北堤的TDLTE无线覆盖达到最优状态后，我们对北堤路段进行了多轮次拉网测试并对测试数据加以分析对比。

通过测试梳理，发现各个设备的覆盖效果如表1所示。

结合现场测试数据分析，以相同图例直观对比结果（RSRP/SINR）如图4所示。

表1 各类型设备覆盖效果对比

图4 不同设备覆盖RSRP/SINR情况

3 研究结论及推广建议

通过对Relay、微基站和IMacro基站3种不同设备的测试结果对比分析发现，IMacro基站覆盖最远，微基站次之，Relay覆盖距离最短；从综合覆盖效果来看，IMacro基站的覆盖效果稍优于Relay和微基站；从容量角度长远考虑， IMacro可实现双频（F/D频段）扩容，以解决容量不足的问题。IMacro设备功率明显高于其他两款设备，但同样的在重量与体积及成本上，IMacro也高于其他两款设备，需在实际应用中加以权衡。

3种设备各有不同，但都有相应的解决场景。对于宏站或室分选址困难、传输受限、建设困难等场景，可结合现场安装环境及覆盖范围及成本限制等因素，综合考虑使用哪种设备来解决TD-LTE室内或室外的覆盖。相比传统基站，Relay/微基站/IMacro基站组网方式较为灵活，布网较快，成本较低，同时由于设备外观的美化性，对周围敏感用户影响较小。

目前衡水已通过使用Relay/微基站/IMacro等设备，解决了大量的重要政企单位、密集城区弱覆盖路段，美食街、商业街、重要客户等多种场景室内外的覆盖问题，大大提升了网络质量及客户感知，同时基站建设进度也大大提升。

4 结束语

面对城市发展场景的多样化及复杂化，为了解决各种特殊场景的覆盖优化，我们应不断创新，不断试验，无论是设备厂商还是优化人员，在利用实地现有资源的情况下，应该积极从多个方面探索网络覆盖的最优化，客户感知的最优化。

参考文献

[1]《LTE无线网络规划与设计》编委会. LTE无线网络规划与设计[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2012.

[2] 易睿得. LTE系统原理及应用[M]. 北京: 电子工业出版社,2012.

[3] 姚岳, 等. 小基站（Small Cell）无线网络规划与设计[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2015.

[4] 王映民. TD-LTE技术原理与系统设计[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2010.