td-lte农村广覆盖测试及增强覆盖方案研究

21农村TDL网络建设背景2TDL传统方案覆盖能力验证测试3TDL农村覆盖增强方案应用测试4TDL农村广覆盖方案应用效果3单位：亿MB是农业大省，农村市场发展至关重要。总面积16.7万平方公里，农村面积占比超过90%。从业务数据统计来看， 农村用户和流量占比均最大，截止2015年4月，河南全网移动用户达到5567万户，其中城市、县城、乡镇农村的用户分别占26%、21%和53%；2/3/4G移动网络流量达到91亿MB，其中城市、县城、乡镇农村的流量分别占35%、25%和40%。移动用户分布

移动数据流量市区35%县城25%乡镇农村40%32.122.436.5市区县城乡镇农村市区26%县城21%乡镇农村53%单位：万户144711792942市区县城乡镇农村密集城区/城区 县城 农村农村移动用户占

53%，移动数据流量占

40%，农村4G发展极为重要围绕“农村”广覆盖，模型和建网需求等难题。着共址下4G覆盖效果、4G覆盖增强技术实现及效果、农村业务公司通过需求驱动，开展新技术、新应用、新思路的实验，积极实施探索农村4G建设模式。在依托现

址资源的基础上，应用16T16R、高增益天线、CPE等技术提升 覆盖范围，4G单站覆盖半径较原规划提升20%-40%，大大减少了新建站比例，不仅较好地满足了农村区域的覆盖需求，而且有效实现低成本建网。农村TD-LTE覆盖如何保证建设投资的效益最大化农村地貌复杂多样现网2G站间距是否能够支撑TDLTE覆盖公司开展了TD-LTE农村组网方案研究工作，分别安排

和中兴在信阳、周口等地的典型农村场景区域搭建测试环境，研究TD-LTE农村网络建设及优化的关键问题解决方案。农村TD-LTE覆盖主要考虑推进农村高效低成本建网1、现网共址下的4G覆盖效果2、农村4G网络增强覆盖技术3、农村业务模型和建网需求2G共址建设+增强覆盖方案助力农村4G广覆盖建设4测试背景随着前期LTE工程建设的完成，多数城市室外已经基本实现连续覆盖。农村建设即将快速铺开，但有关农村覆盖规划指标、覆盖方案等的决策都缺少足够的测试数据支撑，因此需要迅速开展多区域的测试以摸索农村覆盖的基本情况、各种覆盖方案的性能的共址建设能否满足覆盖要求：为降低建设铁塔站的成本，尽可能充分利用现有GSM站址资源，但LTE因为频段更高比GSM路损更大，基于现有站址资源进行建设是否满足覆盖需求如何增强覆盖范围：为充分利用一个站址资源，需尽可能增大覆盖半径，覆盖更广的区域损耗、阴影余量与城市覆盖测试目的摸底基于GSM900共站址建设后LTE F频段覆盖情况，摸索的差异，为后续规划指标的决策提供支撑试点多种农村覆盖新方案的性能并进行对比，为后续建设方案的制定提供依据51农村TDL网络建设背景2TDL传统方案覆盖能力验证测试3TDL农村覆盖增强方案应用测试4TDL农村广覆盖方案应用效果6在信阳光山县农村测试场景选取44个站点，与GSM

1:1共站安装，平均站间距3.8KM，平均站高42米，包含丘陵农村，平原农村及山区农村等多种农村场景。信阳农村测试

站间距统M以下2.5KM以下3KM以下3.5KM以下4.5KM以下5KM以下在周口淮阳县农村测试场景总计选取49个站点，与GSM

1:1共站安装，平均站间距2.9KM，平均站高42米，此区域为典型的平原农村，包含高速，国道，省道，普通农村场景、密集农村场景等不同场景。1510502KM以下2.5KM以下3KM以下3.5KM以下4.5KM以下5KM以下站间距统计周口农村测试207，得出各场景F频段损耗平均值，指导后续大规模农村典型场景穿损测试通过对农村常见的典型覆盖场景进行LTE站点在农村部署。新农村

点独栋居民楼低矮居民房农村小型超市LTE楼1楼2楼3楼4空扰加扰空扰加扰空扰加扰空扰加扰室外电平（dBm）-91-93-102-102.4-110/-110-108室内1堵墙电平//////-115-115室内2堵墙电平-103-104.8-111-113-119///损耗11.99.896损耗：由于频段的差异，GSM的损耗仅为2dB左右，该区域LTE一堵墙穿损约6~7dB左右，两堵墙穿损10dB左右89测试小区工参站高（m）电下倾角机械下倾角功率（dBm）天线类型LTE406-4CRS

15.2（-3/1）通宇GSM407~943测试路线场景小区方向掉线点可接入点-107点下行2M/上行256K距离（m）RSRP（dBm）SINR（dB）距离（m）RSRP（dBm）SINR（dB）速率（Mbps）MCS距离（m）距离（m）RSRP（dBm）孤站LTE平均下行6941-129-116200-12421.39.429526000-120上行6968-126/6200-123/0.34.4/4300-108注：GSM900小区配置一个与周围邻区异频的频点场景小区方向掉线点可接入点距离（m）Rxlev（dBm）C/

I（dB）距离（m）Rxlev（dBm）C/

I（dB）孤站GSM平均-6601-91/5300-85/主瓣覆盖时，LTE的掉线距离大6.9km左右，可接入距离大6.2km左右LTE与GSM的对比：在现有站间距3.9km的条件下，GSM下倾角较低，约为7~9度；考虑到广覆盖，LTE的下倾角规划得比较高（2度），因此LTE的掉线距离与GSM的掉线距离基本相当，后期不同区域会根据网优需求调整下倾角可接入点：随机接入不少于

20次，接通率大于95%的测试点作为可接入点由于LTE的总下倾角较高（2度），需评估是否存在塔下黑的问题。RSRPSINRDL

THRUL

THR覆盖良好，速率未出现明显掉坑现象，说明在农村这种高塔场景下，即使高下倾角也不会带来塔下黑的问题。卧龙台1站点塔下~1公里最小电平为-96dBm最小

速率为38Mbps，最小上传速率为3.5Mbps10测试场景CDF

5%CDF

10%中值平均RB数切换成功率RSRP（dBm）SINR（dB）DLTHR（M）ULTHR（M）RSRP（dBm）SINR（dB）DLTHR（M）ULTHR（M）RSRP（dBm）SINR（dB）DLTHR（M）ULTHR（M）下行上行下行上行空扰-106.517.590.88-104411.181.39-90.5216315.0694.6664.0293.83%95.16%50%加扰-107.2-34.10.5-104.4-0.56.71.4-91.510235.489.5769.4997.71%94.42%频段时隙配比站址数站间距（m）测试里程（公里）平均站高（m）电下倾角机械下倾角CRS功率（dBm）天线类型F同频3:1+3:9:211397090406-415.2（-3/1）若采用现有城市规划指标（F频段95%RSRP>-100dBm），测试区域在 现有站间距条件下，规划指标定为90%RSRP>-107dBm，90%SINR>-3dB可完全满足100.00%80.00%60.00%40.00%20.00%0.00%CRS-‐SINR分布图空扰50%加扰测试场景RSRP>-‐107dBmRSRP>-‐105dBmRSRP>-‐100dBmSINR>-‐3dB空扰95.65%92.07%78.29%98.00%50%加扰94.67%91.37%77.72%94.64%考虑可能的规划指标下的分布情况：组网信息11在平原场景下，单站拉远测试，TD-LTE与GSM共站建设掉线距离约为7km，规划指标-107dBm的点距离

约为3km，说明覆盖半径在3km左右时基本能满足规划指标要求该区域一堵墙的

损耗约为7dB，两堵墙的

损耗约为10dB121农村TDL网络建设背景2TDL传统方案覆盖能力验证测试3TDL农村覆盖增强方案应用测试4TDL农村广覆盖方案应用效果13农村覆盖增强方案特性功率增强硬件提升网络侧终端侧导频功率提升可借用业务信道及空RE功率提升导频功率，提升

3dB时下行覆盖半径可提高约

20%，但业务信道速率可能较低高增益CPE基本方案的覆盖半径仅为2.6公里，高增益CP

E可将覆盖半径扩大至

13公里，覆盖半径提升5倍以上高功率RRU高达8*20w的功率，可以支持更高的CRS发射功率；与8*10w的RRU相比，

提升3dB，下行覆盖半径可提高20%16T16R合并8通道RRU8通道RRUTDS/TDL

BBU下行采用两个8通道RRU发送，下行单制式可用到每个RRU的最大功率；上行采用两部

8通道RRU形成16通道接收，小区覆盖半径理论可提升30%高增益天线增益16.5dBi，较普通14dBi的天线提升2.5dB，小区覆盖半径提升约20%部分被遮挡区域可通过relay进行有效覆盖局部热点可进行延伸覆盖，节省传输建设Relay公司“软硬兼施”，全方位探索农村4G增强覆盖方案14方案目的提升下行功率，增大下行覆盖半径导频功率增强基本原理CRS是小区公共参考信道，用于下行信道估计、调度下行资源、切换测量等，CRS是下行信道解调的基础CRS

Power

Boosting可借用业务信道及空RE功率，会增加下行链路信道解调性能，提升LTE覆盖范围增强原理导频功率增强理论增益：20%应用导频功率提升软特性后（Pa/Pb配置由（-3,1）设为（-6,3）），导频功率提升3dB，最大允许路损增加3d

B（单小区），下行覆盖半径可提高约20%CRS功率（dBm）Pa/PbA类数据符号功率（dBm）B类数据符号功率（dBm）115.2-3,112.212.2218.2-6,312.29.2高功率RRU理论增益：20%与8*5w的RRU相比，

提升3dB，最大允许路损增加3dB（单小区），下行

覆盖半径可提高20%高达8*20w的功率，可以支持更高的CRS，可在C

R

S功率提升到18.2dBm的基础上，再增加3dB或更高中兴型号RRU3168e-faR8978

M1920/R8968E

M1920频段F+AF+A最大输出功率8*22W（可采用8*10W）8*20W（可采用8*10W）1550%加扰功率参数CDF

5%CDF

10%均值RSRP（dBm）SINR（dB）DLTHR（M）ULTHR（M）RSRP（dBm）SINR（dB）DLTHR（M）ULTHR（M）RSRP（dBm）SINR（dB）DLTHR（M）ULTHR（M）平均RB数下行上行1.基本方案40w15.2(-3/1)-107.2-34.10.5-104.4-0.56.71.4-91.510235.489.5769.492.RS功率增强方案40w18.2(-6/3)-102.88-12.020.8-100.714.11.6-88.4711.817.65.487.76673.下行功率增强80w18.2(-3/1)-104.45-33.420.86-101.3-16.11.75-88.19.522.45.429268.32频段时隙配比站址数站间距（m）测试里程（公里）平均站高（m）电下倾角机械下倾角CRS功率（dBm）天线类型F同频3:1+3:9:211397090406-418.2（-6/3）18.2（-3/1）通宇组网信息50%加扰下RSRP>-107dBmSINR>-3dB基本方案94.67%94.64%RS功率增强方案97.94%96.98%下行功率增强97.00%93.36%RS功率增强方案与基本方案相比，RS功率提升3dB，满足规划指标的样点占比提升2.97%，但由于数据功率下降，下行吞吐量平均下降约25%（23M->17.6M）下行功率增强方案与基本方案相比，RS功率提升3dB，满足规划指标的样点占比提升2.33%3.7dB3dB50.00%100.00%0.00%-‐10

0

10

20

30

40

50CRS

SINR分布图基本方案RS增强功率增强16结论下行PDCCH受限，提升导频功率及整体

可通过提升下行增大下行最大允许路损，下行覆盖半径增加20%，改善区域覆盖的性能。但由于该方案无上行增益，小区整体覆盖半径无明显增益实测结果表明，上述方案规划指标-107dBm点提升20%，符合理论预期优势：扩大下行覆盖半径，改善区域覆盖的性能劣势：对上行无增益，无法提升小区有效覆盖半径，需引入存在上行增益的方案RS功率增强方案由于数据功率下降，需要付出吞吐量下降约25%的代价；下行功率增强方案可能由于

覆盖问题的加剧造成SINR下降应用建议：建议应用于直接利用F频段8通道宏站进行覆盖但存在覆盖空洞的区域对于基本方案已能实现连续覆盖的场景，如进行提升功率的配置，需同时进行其他网络优化（如调整下倾角避免

覆盖等）17合并8通道RRU8通道RRU相同覆盖目标区域上行：两个RRU（TDS/TDL）采用最大比合并两个RRU（TDS/TDL）位于同一个站点，覆盖同一片区域TDS/TDLBBU8T：一个RRU只发TDL，一个RRU只发TDS16T：一个RRU只发TDL，一个RRU发TDS/TD

S的剩余功率可以给TDL上行采用16通道双模接收来同时提高TDS/TDL上行覆盖能力同一个小区使用2个RRU进行联合收发根据不同应用场景，2个RRU可以集中放置，也可以分开放置16通道最大比合并接收理论上比8通道可以获得最大4dB增益（阵列增益3dB+联合解调增益1dB）方案目的RRU可满功率，提升下行覆盖；上行两个双通道合并，增强上行覆盖基本原理理论增益：上行覆盖半径最大可提升30%下行采用两个8通道RRU1850%加扰功率参数CDF

5%CDF

10%均值平均RB数RSRP（dBm）SINR（dB）DLTHR（M）ULTHR（M）RSRP（dBm）SINR（dB）DLTHR（M）ULTHR（M）RSRP（dBm）SINR（dB）DLTHR（M）ULTHR（M）下行上行8T8R40w15.2(-3/1)-114-52.290.2-108.5-24.992.05-95.59.520.96.291658T16R40w15.2(-3/1)-111-43.92-10706.93.3-959.623.56.292648T16R80w18.2(-3/1)-107-25.22.5-104.219.163.98-91.812.726.56.769070.816T16R160w21.2（-3/1）-103-182.25-100.2211.43.90-87.812.928.66.879067.8频段时隙配比站址数站间距（m）测试里程（公里）平均站高（m）电下倾角机械下倾角CRS功率（dBm）天线类型F同频3:1+3:9:2114700/406-4/通宇组网信息下行增益上行增益RSRP>-1SINR>-38T16R（40w）比常规8T8R方案上行在远点的提升较为明显，近点增益不明显，表现为平均速率相当，CDF10%边缘速率提升50%8T16R（80w）与常规8T8R方案相比，满足规划指标的样点占比提升6.3%，平均吞吐量提升16%，上行平均吞吐量提升10%，CDF

10%边缘吞吐率提升一倍16T16R（160w）与8T16R（80w）方案相比，上行基本相当，下行功率提升的增益使平均吞吐量继续提升8%07dBmdB8T8R

40w--88.0%91.0%8T16R

40w04dB88.5%92.6%8T16R

80w3dB4dB94.8%95.9%16T16R6dB4dB97.32%98.45%160W198T16R

40w与8T8R

40w相比，阵列增益3dB+联合解调增益1dB，上行接收增益增加4dB，上行

256K点距离提升了24%，与理论分析最大30%的增益基本符合，但下行受限加剧8T16R

80w与8T8R

40w相比，下行 增大3dB，下行-107点距离提升了24%，与理论分析下行20%的增益基本符合；上下行同时引入3~4dB增益，下行受限改善，受限状况与基本方案8T8R

40w相同16T16R

160W与8T8R

40w相比，下行引入6dB增益，上行引入4dB增益，上下行均大幅改善，小区整体覆盖半径提升20%（可接入距离6200->7400，理论增益30%）结果分析8T16R/16T16R方案的拉远距离6200430069416930636329523047600061047643371472005980624480087356740042007872

65509000800070006000500040003000200010000掉线点距离可接入点距离-‐107dBm距离下行2M距离上行256k距离基本方案

8T16R

40w8T16R

80w16T16R160W方案可满足规划指标的覆盖半径（-‐107dBm距离）基本方案8T8R40W约3公里8T16R80W约3.7公里16T16R160W约4.2公里20方案实际增益与理论增益的对比：基本符合预期16T16R

160W相比于常规方案8T8R

40W上行提供3dB阵列增益+1dB联合解调增益，上行接收增益增加4dB下行由于功率提升引入6dB增益小区覆盖半径理论可提升30%左右实测结果表明，孤站下覆盖半径增大20%，符合理论预期优势：引入下行功率增益，上行合并增益4dB，有效解决上下行不平衡的问题，增大小区覆盖半径劣势：每小区需新增一套天馈及RRU，投资及建设难度增加，需引入低复杂度方案应用建议：考虑上下行平衡，建议应用16T16R方案功率参数基于120W进行优化（下行4.7dB增益，上行4dB增益）可以更好地实现上下行平衡基本方案下行受限8T16R

40W引入上行增益，下行受限加重8T16R80W继续引入下行增益，与基本方案上下行情况类似，下行受限上行21下行4dB4dB3dB16T16R

160W继续引入下行增益，基本可实现上下行平衡4dB3dB

3dB16T16R实际应用中，建议参数基于120W进行优化（下行4.7dB，上行4dB），与160W的配置（下行6dB，上行4dB）相比上下行平衡度相对精确╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳常规方案高增益方案╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳垂直方向增加振子水平方向增加间距增加阵列间距增加单列振子数压缩水平面半功率波束宽度压缩垂直面半功率波束宽度75mm→90mm100度→80度提升方向性（增益提升）14dBi→16.5dBi增加4~5个振子 7度→4.5度效果物理增益从14dBi提升至16.5dBi，基本达到GSM天线水平优势智能天线方案，对已有智能天线算法完全支持可接受的不足天线尺寸从1400╳320增加至2000╳380，重量增加至20kg左右（农村地区对尺寸要求不敏感）垂直面波束宽度变窄（可通过下零点填充指标要求避免塔下黑问题）22方案原理方案目的提高天线增益，增强覆盖半径网络性能提升，边缘速率提升一倍覆盖能力大幅提升22％测试状态天线类型RSCP：-108dBm上行256K孤站拉远(Km)普通天线29524300高增益天线36016071实测结果：如果规划指标以RSRP=-108dBm，上行256k为参考（注：空扰下行、上行）:高增益天线相比普通天线，下行覆盖距离提升22%左右，上行覆盖距离提升41.2%组网空扰测试普通天线高增益天线RSRP10%-‐109-‐10350%-‐95.4-‐91SNR10%-‐12.350%11.813.3DL速率10%7.199.850%26.226.5UL速率10%1.753.550%6.36.3实测结果：高增益天线相对普通天线，下行10%边缘RSRP提升6dB，下行10%边缘SINR提升3.3dB，下行10%边缘容量提升36%，上行10%边缘容量提升100%高增益智能天线3dB的增益可使覆盖距离提升22%，上行边缘速率提升一倍23室外单元(ODU)1、室外抱杆、挂墙或者放置楼顶，设备集成防雷POE供电室内单元IDU(支持供电/网口/Wifi)2、CPE与高增益天线集成ODU部署室外，由IDU提供网口和WiFi：23dBm基本原理频段：Band38/39/40/41•天线增益：12dBi方案目的节省建站成本，增大覆盖范围理论覆盖与速率分析理论分析：8T8R基本方案覆盖半径2.6km，高增益CPE可将覆盖半径可达13.13km，提升5倍以上信阳拉远测试信阳北新店站，50%加扰，拉远至10km掉

线，7公里区域

DL速率

13Mbps、UL速率2.3Mbps，增益明显24Relay方案实现覆盖延伸，可用于农村的覆盖增强宿主

为用户提供覆盖的同时，给Relay节点提供无线回传链路Relay节点为其覆盖区域用户提供覆盖新增站点节省传输配套，便于选点和建设Relay（TDL自回传方案）应对农村无传输场景，可延伸覆盖至7kmRelay回传模块规格：支持TDD

D频段和F频段•：26dBm支持抱干安装4L/3.5kg通过宏站提供覆盖Relay回传模块，提供传输资源宿主RelayRelay25方案优势劣势应用建议导频功率提升扩大下行覆盖半径，改善区域覆盖的性能，3dB功率增益可提升下行覆盖半径20%数据功率下降，需要付出

吞吐量下降约25%的代价，且整体覆盖半径无增益建议应用于直接利用F频段8通道宏站进行覆盖但存在覆盖空洞的区域对于基本方案已能实现连续覆盖的场景，如进行提升功率的配置，需同时进行其他网络优化（如调整体发射功率增强下行功率增强方案可能由于

覆盖问题的加剧造成SINR下降，吞吐量会受到小幅影响，且整体覆盖半径无增益整下倾角避免覆盖等）16T16R提供上行增益，改善上行边缘，下行提升功率引入下行增益，配置与上行增益匹配的功率参数，小区覆盖半径最大可提升30%左右每小区需新增一套天馈及RRU，投资及建设难度增加功率参数基于120W进行优化（下行4.7dB增益，上行4dB增益）可以更好地实现上下行平衡高增益天线17dBi智能天线可提升覆盖半径约20%天线成本较普通智能天线高适用于对容量需求不高的农村区域，可小幅牺牲边缘用户容量换取更好的覆盖性能高增益CPE可大幅提升覆盖半径用户通过WIFI接入网络，需要熟悉连接WIFI等操作建议部署在弱覆盖区域进一步延伸覆盖，或行业应用场景在平原场景下，TD-LTE与GSM共站建设时规划指标-107dBm的点距离

约为3km，说明覆盖半径3km左右时F频段8通道宏站基本方案即能满足规划指标当目标覆盖半径>3km时需要应用增强方案提升覆盖半径，不同方案对比如下：268T8R基本方案8T8R导频功率提升8T8R总功率提升可借业务信道功率设备有功率余量功率提升方案：提升下行功率，下行覆盖半径延伸，但方案对上行无改善，整体覆盖半径无增益高增益天线高增益天线方案：引入天线增益同时改善上下行，直接提升小区有效覆盖半径需引入上行增益8T/16T16R8T/16T16R方案：上行16通道合并接收带来3~4dB增益，如果配合采用功率提升方案的配置，由于上行也带来增益，整体覆盖半径得到提升，但8T16R复杂度高，建议同等场景下优先应用高增益天线，更大覆盖需求时再联合使用8T/16T16R大间距区域可联合应用在覆盖半径<3km的区域，F频段8通道宏站基本方案即能满足规划指标当覆盖半径>3km时，综合考虑成本 复杂度，建议应用高增益天线（更空旷的地貌下高增益智能天线的覆盖范围可进一步提升）以及增强设备

实现增强覆盖•对于超远站间距的覆盖，可能需要考虑将高增益天线以及16T16R结合起来，或者考虑Relay等方案271农村TDL网络建设背景2TDL传统方案覆盖能力验证测试3TDL农村覆盖增强方案应用测试4TDL农村广覆盖方案应用效果2829单站造价共址站8T8R9.8万新建站8T8R45万高增益天线+共址站16T16R14.5万1530站点地形新建站（采用新技术）新建站（未采用新技术）平原63%42335丘陵29%山区8%成本内容价格（万元）考虑新技术建设非新技术建设原址建设高增益天线16T16R高增益天线+8T16R新建站原址建设新建站设备成本9.814994.0189.5325.9412.314994.0328