LTE网络体育场馆覆盖方案研究

李海生（华信咨询设计研究院有限公司，浙江杭州 310014）

1 概述

某市体育中心主体育场呈椭圆型，长轴300 m，短轴240 m，四周有30 000个座位，周围有2个宏站覆盖，整体覆盖良好，但在大型演唱会、体育比赛、商业活动、等重大活动时人流量增大，并发用户数增多，上行流量爆发式增长，场馆内容量受限，用户体验较差。

为保障用户良好体验，通过对主体育场建设室分系统方式，进行扩容，以便满足重大体育赛事及歌舞表演等高爆发容量需求。

2 体育场覆盖解决方案研究

中国电信LTE 现网对该体育场已经有较好覆盖，突发性的用户增长，容易导致LTE出现网络拥塞，所以本研究方案主要矛盾点不是覆盖问题，而是容量问题。需要先分析该体育场内的容量需求，再针对性地提出相应设备选型及网络架构。

2.1 容量预估

该体育场四周可容纳30 000 观众，在举办演唱会等活动时，体育场中间VIP 区域可容纳约8 000 名观众，根据该地区中国电信移动网络用户占有率分析，电信用户渗透率取15%，4G 用户渗透率取100%，再根据举办活动时，一般性的用户群体及用户行为，假设忙时4G 用户并发率取50%。为保证场馆内高峰期用户能有相对较好的业务体验，建议每小区忙时并发用户数控制在200人（见表1）。

表1 体育场覆盖容量估算表

2.2 设计思路

根据上一节容量预估的需求，该体育场覆盖需要做到16个小区覆盖的规划容量，覆盖运动场地和场内看台。根据体育场的形状特点，划分为16 个区域（见图1）。

图1 体育场共划分16个小区，B1&B3异频交错覆盖

a）覆盖四周看台的微RRU 及天线均布放在雨棚的马道上，使用窄波瓣射灯天线或者对数周期天线的垂直波瓣角覆盖，严格控制小区覆盖范围。

b）cell1-cell16 小区覆盖看台，“异频交错”覆盖，减少同频干扰。

c）室分开通后需对周边宏站进行RF 优化，避免对室分小区干扰。赛事保障时，仅保留室分小区即可。

d）对于较空旷的主体育场，使用C-RAN 技术，提升上行容量。

2.3 设备选型及安装

2.3.1 设备选型及配置

根据以上容量预估及设计思路，结合本地区LTE网络架构现状，选取N 厂家16 台微RRU（8 台1.8 GHz频段、8 台2.1 GHz 频段），划分16 个小区，新建双路室分系统，覆盖场内看台及运动场地。表2～表4 给出了设备参数及配置表。

表2 室内外通用型微RRU参数表

表3 BBU参数表

表4 主设备及辅材配置表

2.3.2 设备安装要求

a）主体育场看台两侧各8 条马道，16 台RRU 安装在每条马道上，如图2所示位置。

图2 微RRU和射灯天线安装示范图

b）每台RRU 需提供220 V 电源供电，电源布放在离RRU10 m以内。

c）每台RRU 需1 根光纤连接BBU，光缆布放到每条马道上，距离RRU设备20 m以内。

d）RRU安装在马道护栏上，射灯天线安装在马道下方。

2.4 C-RAN技术介绍及方案设计

C-RAN 是根据现网条件和技术进步的趋势，提出的新型无线接入网构架，解决密集小区部署时的干扰问题。C-RAN 解决方案打破传统的以“小区（CELL）”为单位的局限性，通过多个CELL 动态协同合作，把邻小区间的干扰信号转变成有用的信号，并从最高12个接收信号中甄选优质信号，最大限度提升网络性能。

2.4.1 C-RAN技术解决体育场室内干扰

将邻区干扰信号转化为有用信号。

a）通过灵活的小区集群类聚和分配组合重新定义边缘小区的概念。

b）从12 个接收信号中选择最强信号作为有效载荷。

c）针对每个UE，可通过每个TTI动态选择和分配最强的小区接收组合。

采用LTE-A 最新技术实现上行站间干扰协调功能。

a）上行平均容量2 倍提升，边缘性能3 倍提升，解决大型活动中上行吞吐瓶颈。

b）实现高密度小区部署场景。

c）适合密集小区，体育馆等场景。

2.4.2 C-RAN多天线联合接收原理

C-RAN多天线联合接收原理如图3所示。

2.4.3 C-RAN干扰消除原理

C-RAN干扰消除原理如图4 所示。

a）基站TTI级监测邻区信号，有选择的进行合并，能最大限度的适应无线信道变化。

b）多天线IRC 合并为关键技术，IRC 使用复杂的天线权值最大化有用信号UE的SINR 并抑制干扰。

2.4.4 C-RAN方案设计

按照规划本方案共设计为2 个C-RAN 系统，其中BBU1 与BBU2 实 现2.1 GHz 基站间CRAN；BBU3 与BBU4 实现1.8 GHz 基站间CRAN；每个BBU 各挂接4个RRU（见表5和图5）。

3 项目后评估

图3 C-RAN技术的多天线联合接收原理

图4 C-RAN技术干扰消除原理

表5 C-RAN挂接设计方案

图5 异频交错覆盖C-RAN设计方案图

本体育场覆盖方案实施前和实施后，分别举行了2场演唱会：2018年5月份的周杰伦演唱会，和2018年6 月份的张学友演唱会，根据体育场覆盖前后网络指标的对比，分析本项目实施后对体育场覆盖及话务吸收的改善情况（见图6）。

2018 年6 月张学友演唱会内场满座，看台上座率约70%，场内观众约25 000人，中国电信用户渗透率约20.5%，由于看台4 块区域并未开放，所以整体并发用户数，较2018 年5 月周杰伦演唱会有所降低；体育场覆盖方案实施前，覆盖小区数较少（整体靠体育场周边宏站覆盖），所以2018 年5 月份的单小区并发用户数远高于2018 年6 月份。但是体育场区域内的整体业务量明显增加，上下行整体流量从333GB 增加到565GB。其他各项网络指标，如CQI 高阶比，MR 覆盖率，无线连接成功率，系统内切换成功率等都有明显提升。现场实测，下行速率54.6 Mbit/s，上行速率32.29 Mbit/s，微信、抖音等APP浏览流畅。

根据以上体育场覆盖项目前后的网络评估可见，本次体育场覆盖方案后，完美解决了先前的拥塞问题，业务流量大幅增长。

4 结束语

体育场等场馆覆盖由于话务量的潮汐效应，仅靠室外站的覆盖不能完全满足在场馆举办活动时的话务容量需求，有源室分建设方案较好地解决了覆盖和容量的问题。通过本体育场覆盖方案设计，还进行了如下研究并达到了较好效果。

a）通过微RRU放装的方式，实现了LTE的双流分布系统功能。

b）覆盖小区采用“异频交错”覆盖，减少同频干扰。

c）使用窄波瓣射灯天线或者对数周期天线的垂直波瓣角覆盖，严格控制小区覆盖范围。

d）室分开通后需对周边宏站进行RF 优化，避免对室分小区干扰。赛事保障时，仅保留室分小区即可。

图6 体育场覆盖扩容前后网络指标对比

e）对于较空旷的主体育场，使用C-RAN 技术，提升上行容量。