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摘要：对FDD-TLE的深度覆盖进行完善，能够更好的推进LTE网络的建设。本文主要针对LTE深度覆盖的优化展开了探讨，对FDDLTE和CDMA2000的覆盖作了系统的对比，并对LTE覆盖优化存在的问题给出了一系列相应有效的解决手段，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。
关键词：LTE；深度覆盖；优化
目前，虽然LET无线通信网络已经得到了广泛建设应用，但在深度覆盖方面还急需完善。因此，相关人员有必要对该类网络系统的深度覆盖与优化方法进行认真的研究，采取有效的方法处理好优化过程中的问题，以便更好的促进国内通信事业的发展。基于此，本文就LTE深度覆盖的优化进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
1 FDDLTE和CDMA2000覆盖对比
1.1 覆盖传播模型
首先FDD-LTE与CDMA200的覆盖异同点为覆盖传播模型的差异，由于电信公司使用的LTE-FDD与CDMA之间频段的差异，导致信号在空间传播中和障碍物的遮挡损耗均不一致，将影响两者同步覆盖性能。例如，对于距离天线口25m处的测试点，在需穿透混泥土楼板的场景下，2100MHz比800MHz的无线信号的空间传播损耗高13.36dB。
表1和表2分别给出了2100MHz和800MHz环境下的自由空间损耗和穿透损耗的对比情况，从这两张表中可以明显得看出2100MHz频段对比800MHz频段，无线信号的自由空间损耗和穿透损耗都要高很多，这给FDD-LTE的深度覆盖与优化带来了挑战。
1.2 链路预算
其次由于FD-LTE与CDMA2000在无线链路预算方面存在的差异，导致UE和AT在室内接收到的无线信号存在较大的差异，无线信号的室内覆盖链路预算公式如下:
空间传播损耗=天线口功率+天线增益-边缘指标=自由空间损耗+穿透损耗+衰落余量+人体损耗(以上公式中链路预算中常用的关键参数参考值为:天线增益2dBi；衰落余量14dB；人体损耗3Db)。而FDD-LTE与CDMA2000的天线口发射功率计算公式为:
LTE参考信号功率=总功率/RB数/12=40W/75RB/12=16dBm
CDMA导频功率=单载波总功率*导频=20W*10%=33dBm
以上两个公式可看出LTE参考信号功率和CDMA导频功率对比相差很大，且由于LTE和CDMA工作频段的差异，造成LTE比CDMA无线信号传播空间损耗与穿透损耗都大很多，综合FDD-LTE与CDMA2000在无线覆盖传播模型与无线链路预算方面的差异，LTE的深度覆盖和优化较比CDMA的深度覆盖和优化会有更多的困难与挑战。
2 针对不同场景的解决手段
根据内蒙古自治区典型地市统计的投诉分析数据来看，所有的用户投诉中覆盖类投诉占比为72.13%，室内信号不好的投诉占比覆盖类的投诉为63.59%，用户在室外的业务体验要好于室内。在LTE室内需深度覆盖的场景中，密集居民区占比43.31%，写字楼占比10.21%，高速场景占比为9.81%，酒店宾馆7.26%，大学校区占比6.32%，商场商铺也占据了部分的比例，以上几个场景是需要重点关注和解决的深度覆盖场景。
2.1 高速场景的深度覆盖特点
FDD-LTE的高速场景下的深度覆盖具有以下四个方面的特点:
传播模型和信道环境方面:高速铁路的传播模型和信道环境与高速公路类似，车外传播环境近似农村场景。同样终端和基站之间有较大的概率存在直射径；时延扩散相对较小(山区除外)，多径数目较少。同时隧道较多，较长，覆盖距离更远，需要专门的覆盖设计。
终端高速移动性方面:终端移动速度一般在200km/h以上，个别路段达到300km/h。在此速度范围内，多普勒频移超过400Hz。基站和终端必须支持动态相位补偿技术才能满足业务质量要求，对设备的基带算法提出了很高的要求。
用户分布方面:与高速公路不同，高速铁路用户集中分布在列车车厢内，随着列车运行全体同步运动。用户的切换、小区重选等行为都非常集中，所以基站资源的使用呈突发性。
车体损耗方面:高速铁路的用户都位于高速列车内，在覆盖规划时需要考虑列车体的穿透损耗。对于普通的列车，穿透损耗一般在10～16dB。而对于高速列车，如和谐号列车，测试表明穿透损耗约为15～20dB。对于高铁车厢而言，损耗最高可达24dB。对于各种类型的列车具有不同的穿透损耗，通过对各种主要客运车型的损耗测试情况进行的统计，综合衰减值如表3所示。
2.2 FDDLTE高速场景下的深度覆盖解决方案
由于在高速场景下的FDD-LTE深度覆盖在传播模型和信道环境、终端高速移动、用户分布、车体损耗方面的特点，给LTE的深度覆盖优化带来了频繁的切换与重选导致通信中断优化难度。具体的说，在对小区选择的影响上，UE移动速度越大，在一个小区驻留的时间越短，造成UE驻留小区时间小于小区选择过程；对切换的影响上，相同切换时延情况下，UE移动速度越快，小区间需要设置越长的切换重叠区对小区重选的影响，相同小区重选时延情况下，UE移动速度越快，小区间需要设置越长的重叠区；对呼叫流程的影响上，呼叫中各流程的时延增大，主被叫流程进行过程中常从一个小区覆盖区移动到另一个小区覆盖区。
目前解决高铁终端移动速度快，频繁切换与重选易导致通信中断问题的技术方案为采用超级小区技术。超级小区技术是将相邻的多个RRU合并为同一小区，减少重选、切换次数，降低同频干扰，并且根据不同RRU采用相同的频率及参数设置，在逻辑上设置为同一小区，通过将相邻的RRU设置为同一小区，可以有效避免传统覆盖方案中重选与切换过于频繁的问题，同时可缓解小区间干扰问题。下图为高铁覆盖的普通方式与超级小区方式的对比。
图1 普通方式与超级小区方式的对比
当属于同一逻辑小区的多个RRU覆盖区域部分重叠连环相连之后，构成一个狭长地带的高信号强度的适合铁路沿线的小区覆盖方案，有利于增加覆盖信号强度，并且避免了乒乓切换的发生，减少重选、切换次数，有效地提升了用户的使用感知。
2.3 室内深度覆盖的解决方案
根据内蒙古自治区典型地市统计的投诉统计数据分析，室内信号不好的投诉占比覆盖类的投诉为63.59%，因此如何解决LTE的室内深度覆盖已经成为了首要问题。目前主要有以下几种解决方案。
(1)室外宏站照射方式。当前解决室内深度覆盖问题，最常用最普遍的解决方案为室外宏站照射方式。该方式是相当一部分室内覆盖是通过穿透照射解决的，穿透照射主要用于室内无法部署基站设备的场景，可以用于高大写字楼的覆盖，也可以用户高密度区域如居民区、大学宿舍区的覆盖，解决方案有宏站照射、高空照射、地面分布系统等，目前对于高层密集的小区，采用高低层天线照射的方式解决深度覆盖问题简便易行。
图2 高低层天线照射方式解决深度覆盖
(2)室内分布和一体化微站+Qcell方式。首先通过测试数据对住宅小区整体立体仿真覆盖分析，定位弱覆盖区域，其次确定组网方式，目前采用的组网方式有室内分布系统、一体化微站和Qcell混合方式进行小区的深度覆盖。其中对于Qcell的补充应用，可针对室内室分系统覆盖不足的地方，采用Qcell进行组网补盲。对于干扰排查方面，可通过对室分小区下行模拟加载，满RB加载的方式进行无源互调干扰排查，当前室内外一般采用异频组网的方式，干扰较严重的区域可以使用超级小区技术来减少干扰。
(3)宏+微基站方式。宏+微基站方式解决LTE深度覆盖问题的典型场景为大学校园，通常大学校园区的覆盖可以采用统一规划的方式来完成，其设计的核心思想就是采用微小区来完成覆盖，通过校园外的宏基站信号进行一些区域的补盲。采用宏+微的方案，可针对覆盖大楼干扰可以控制，容量覆盖可以根据实际容量进行调整，做到有的放矢。在校园里采用不同的微小区覆盖形成地面分布系统，来覆盖大部分的校园建筑物，并且根据校园话务的潮汐效应，通过小区合并和分裂的方式来调整不同的容量需求。
图3 大学园区宏+微深度覆盖解决方案
(4)室内布放DAS和Qcell系统方式。目前解决LTE的小区深度问题，还可以利用现有DAS系统以单通路形式实现，通过增加一路做MIMO以提高室内容量。由于室内DAS系统的覆盖，没有覆盖半径的限制，DAS系统可以根据覆盖要求来配置天线的位置、数量、射频器件的数量和指标，并可以根据频段改造和利旧现有的2/3GDAS系统来实现。对于Qcell系统，相对DAS系统来说，它具有超大系统容量的优点，且Qcell系统摒弃了传统的馈线的使用，采用了光缆和五类线的组网方式，造价相对DAS系统费用更加低廉。Qcell系统是单套系统多个小区，可通过远程软件即可设置小区合并与小区分裂，从而更加灵活的调整系统容量，可满足不同场景的网络需求。
图4 DAS系统的组网结构图
3 解决LTE深度覆盖优化问题的典型案例
目前现网对于高铁场景，主要应用超级小区技术，多小区采用相同PCI，降低了干扰的同时，减少切换，提升了用户容量。而针对室内热点区域，采用室内PICO站补忙或者补热，利用微站吸收容量，目前主要应用于营业厅区域。
3.1 微型站PICO的典型应用
以内蒙古自治区某市区某营业厅场景为例，针对微站应用效果进行展示。设备体积小，安装简单。如下图所示:
图5 微基站室内安装图例
在营业厅门口位置，测试室外2.1G宏站RSRP在-96dBm左右，室外穿透覆盖受限，RSRP在-102dBm左右，增加微站后，室内2.6G覆盖RSRP为-69.37dBm，覆盖范围在6-10米左右，下载速率峰值为55.13Mbps，有效分担了营业厅的业务负荷。既保证了客户在室内的体验效果，又不会对室外宏站形成干扰。覆盖效果如下图所示:
图6 增加微基站后覆盖效果测试图
3.2 超级小区的应用解决深度覆盖优化问题
在解决LTE的深度覆盖优化过程发现，在鞍山道与钢铁大街交叉口路段SINR值及速率较低，下图为问题区域:
图7 深度覆盖测试问题区域
UE行驶至问题区域，占用华龙大厦-FL-1(PCI=396)信号，邻区中华龙大厦-FL-1(PCI=397)、荣资商城-FL-2(PCI=268)与服务小区相差不大，下载速率较低。
经过问题排查过程，发现问题路段位于路口位置，距离华龙大厦-FL相对较近，由于华龙大厦站址较高(站高45米)，下倾已压至最大，且1、2小区天线夹角较小，导致在路口位置信号强度相差不大，无深度覆盖主导信号，站内小区间重叠覆严重，调整电下倾后无明显改善，为解决路口重叠覆盖，须对华龙大厦-FL-1、2进行小区合并。通过对华龙大厦-FL-1、2小区合并后，测试区域整体SINR值提高了3.52dB，下载速率提升12.074M，整体测试指标增益较好。可见通过超级小区的应用，可以作为提升LTE网络深度覆盖的辅助技术手段，改善LTE网络质量并提升用户感知。
图8 超级小区合并前后SINR测试对比
4 结语
综上所述，全球的通信运营商都在进行LTE网络的建设，而LTE网络还需要完善深度覆盖，才能够提供更好的通信服务。因此，我们需要认真掌握LTE网络深度覆盖的优化技巧，以促进LTE网络的应用发展，从而为我国信息网络技术的进步带来帮助。
参考文献：
[1]陶铠宇.城区LTE深度覆盖优化探讨[J].通讯世界.2017（05）.
[2]郭庆宝.LTE深度覆盖优化方案研究[J].工程技术.2016（11）.
论文作者:潘有为
论文发表刊物:《防护工程》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/21
标签：深度论文; 小区论文; 方式论文; 室内论文; 信号论文; 系统论文; 场景论文; 《防护工程》2017年第18期论文;