微基站在4G LTE系统中的应用

王 东，周元元

（1.中国铁塔股份有限公司黄山市分公司，安徽 黄山 245000；2.合肥师范学院，安徽 合肥 230601）

0 引 言

当前，第四代移动通信系统（4G）已实现全面商用。如今4G LTE网络已覆盖大部分农村和偏远山区，基站建设是4G LTE网络中的重要组成部分。基站主要分为宏基站和微基站两种。在城市密集的高层建筑间，LTE技术依赖的高频无线电信号衍射性能较差，会出现大量的阴影区域[1]。基站建址附近的居民担忧基站运行会产生辐射，会阻碍基站的建设，基站进驻城市变得难上加难。在此背景下，微基站应运而生，可显著提升4G LTE网络的覆盖效果。与宏基站相比，微基站具备体积小、组网灵活、环境融合恰当以及站址易寻等优势，建设微基站是新文明城市发展和优化通信技术的改革性措施。随着通信技术的不断发展，无线信号频段逐步增高，对通信硬件设备的要求也越来越高，微基站在无线网络通信中的作用愈发明显。

微基站虽然发射功率小，覆盖范围不大，但也会对宏基站产生干扰，微基站与微基站之间同样会相互干扰。如何降低干扰影响、提高网络覆盖质量以及保障用户的网络使用体验已成为人们关注的重点。

1 微基站存在的问题及解决方法

1.1 微基站带来的干扰问题

引入微基站在提高系统的吞吐量的同时，也存在着许多问题。在微基站引入前，宏用户在进行上行和下行传输时，皆只会在小区边缘地带干扰到自身服务基站或受到相邻小区用户的干扰。而在引入微基站后，原有的网络干扰环境发生了一系列改变[2]。若宏用户在距离宏基站较远而距离微基站较近的位置进行上行传输，极有可能对微基站附近的微用户造成强烈干扰，影响用户的网络体验，引发用户投诉，给运营商造成一定的损失。除宏基站与微基站的相互干扰外，也存在微基站与微基站之间的互相干扰。由于部分区域的用户可以完全控制微基站的开关，促使网络的干扰问题变成动态因素，问题的解决变得更加困难。

1.2 微基站间的干扰协调

微基站的站点若在一定范围内分布异常密集，站点设备便很可能相互造成干扰。在这种情况下，微基站与微基站之间需要做好相互协调，方能保证网络服务质量。做好微站间的相互协调，要求控制好每个微基站的发射功率，不宜过大或过小，先后完成频谱分配和功率分配[3]。设想所有的微基站都向一个中央处理器发送消息，中央处理器进而利用收集到的信息计算出每个子载波上的信道容量，智能地为每个子信道选择最合适的基站，从而充分利用通信资源。就像乘车一样，不仅要避免前班车超重，也要避免后面车有空缺，这便是分布式功率分配方法的思想。

1.3 异构网干扰协调

微基站可采用开环接入和闭环接入两种方式。若采取闭环接入，宏用户在其附近进行上行传输操作时会对微基站产生干扰，在进行下行传输操作时微基站则会对宏用户产生干扰。若采用开环接入方式，位于微基站附近的宏用户可接入到微基站，进行上传和下载，但考虑到微基站容量小且对网络质量要求较高，开环接入必然会引起微基站在网络运用高峰期时严重超负荷工作，给用户带来不好的网络体验。

1.4 通过频谱规划进行干扰协调

采用频谱划分方法，通过给微基站与宏基站分配不同的频段开展通信工作，减少微基站与宏基站之间的相互干扰。对微基站而言，需要根据其所在的位置分配不同的频段。当用户处于宏小区边缘的微基站附近时，由于接收到的宏基站信号相对较弱，微基站需要避开此宏用户占用的频带，以彻底消除干扰；当宏用户处于小区中心而远离微基站时，接收到的宏基站的信号较强，此时可不用考虑微基站占用的频段。此外，在网络规划中，若微基站和宏用户同时处于小区中心，微基站不能占用宏用户所用频段。

2 微基站的应用

2.1 微基站的分类及各厂家产品情况

微基站按照功率可划分为瓦级和毫瓦级微基站。其中，瓦级微基站是包含BBU和RRU以及内置天线的一体化设备，如华为的BTS3203E、中兴的BS8912等。

百毫瓦级微基站与瓦级微基站类似，也包含BBU、RRU以及内置天线。中兴厂家设备参数如表1所示，主要设备型号为BS89912、BS8102，可广泛运用于各个城市地区，为通信网络提供服务。

2.2 微基站应用场景分析

微基站是在宏基站站址难以找寻时用来解决小范围内的网络盲点问题与深度覆盖问题的法宝，如在会展中心、机场等室分系统建设困难的场所，可用网线和光纤将微基站与BBU连接，从而进行网络覆盖[4]。在室外密集巷道，若无法获取宏基站站址，实施网络覆盖就必须增加微基站，可采用BBU拉远的方式实施建设。为防止干扰，首先需找到一空旷区域，接着在距规划宏基站位置200 m处找到高20 m的路灯杆或抱杆安装RRU，然后BBU拉远至附近BBU池或距离最近的规划宏基站机房。

当前，民众自我保护意识强，无法在室外道路上选择站址，还有部分地区高楼林立，建筑物高低不齐，信号遮挡严重，导致信号连续覆盖道路，小区信号覆盖不足，严重影响网络服务质量。此时，应在路灯杆安装刀片RRU和伪装天线组合，解决道路连续覆盖和小范围区域的弱覆盖问题。

电信营业运用中兴BS8102设备进行室内微站部署，部署性能如表2所示。在部署前应对范围内信号质量进行详细测试，在微基站安装完成后再对其信号覆盖实施详细分析，通过对比前后两次测试，验证微基站布放与宏基站覆盖的差异。

通过表2可以直观观察到在布放微基站后，一些关键的信号质量指标有了明显的变化，如信噪比SINR的值提高4倍以上，平均上行、下行吞吐率也有明显的提高，且上传和下载速率相较之前也有明显的变化。因此，合理布放微基站可以大大提高通信质量。

2.3 微基站应用原则

当前，通信基站的建设仍以覆盖建设为主，始终秉持“以建设宏基站为主，建设微站为辅”原则。宏基站着眼于定位在大环境下的信号覆盖，微基站则主要用于小范围内的补盲，在无法找寻宏基站站址或室内覆盖不足时通过合适的引进安装，做好信号的补充。即便微基站覆盖面积小，功率与容量均偏低，但过多引入也会给网络规划与优化带来极大困难。因此，微基站作为宏基站的辅助手段，首先肩负的责任是做好与宏基站间的协调。网络优化与基站开通人员应合理规划好PCI，避免造成相互干扰。需要注意的是，在微基站建站时，首先要保证设备配套。由于原则上是对微基站进行POE远程供电，没有专用的电源保证，断电会导致微基站覆盖区域网络中断，这是微基站建设发展中的一个难题。

3 微基站的未来展望

在4G技术的深度覆盖下，移动数据流量的爆发促成微基站建设的爆发。而随着5G时代的到来，未来的移动数据流量会继续呈爆发趋势。5G在连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接以及低时延高可靠等应用场景中大有作为。其中，热点高容量的实现需要大幅度增加频率资源。传统的宏基站部署日益困难，且具备站址难寻、成本过高以及覆盖范围小等劣势，无法满足即将到来的5G时代的需求。在5G时代，微基站将成为主流，凭借先进超密集组网方式以及部署灵活、功率低等特点在5G商用中发挥出重要作用。

表1 中兴微站设备参数表

表2 中兴BS8102设备进行室内微站部署性能表

4 结 论

笔者针对微基站在LTE系统中的应用进行探究，通过描述微基站发展的背景，发现在微基站实施过程中存在的诸多干扰问题，并以中兴微基站为例，研究其具体应用，最后对未来5G技术中微基站的发展应用提出展望。