TD―LTE无线网络高层建筑覆盖技术研究与应用

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1 背景与意义

随着城市化的飞速进展，许多城区内都出现了大量高楼密集的商业区和住宅小区，现有的移动通信无线网络不能对这些区域进行良好覆盖，通常采用在高层建筑物内安装室内分布系统（即多点布放小天线）来解决这个问题，但该方法的缺点是造价高，在实施过程中需要业主配合，工程建设难度大，常出现因业主限制而无法施工的现象。也有少量的情况是利用室外宏站对室内进行覆盖，但覆盖区域较小，特别是高层覆盖通常不能满足网络要求和用户体验。

总理在2015年4月14日举行的一季度经济形势座谈会上，敦促“提网速，降网费”，加大信息基础设施建设、提高网络带宽。在这方面潜力很大，空间也很大。自从工信部发放4G牌照以来，人们对移动宽带的需求越来越旺盛，移动互联网给人民生活带来了丰富多彩的便利和愉快。然而，许多高层楼宇用户却无法享受这一好处。

截至中国移动LTE二期结束，河北移动4G室内分布系统将达到四千余套，其中新建分布系统约占总规模的一成，投资过亿元。可以看出，一方面用户与网络建设存在深度覆盖需求，另一方面室内分布建设量大，而其中物业协调难度大，需要研究并推出一种低成本、易协调的高层住宅覆盖解决方案。我们研究的td-lte无线网络高层建筑覆盖解决方案研究与应用技术课题，满足了人们对接入4G享受移动宽带互联的渴望。

2 技术方案

该技术方案的核心内容是在原有设计院工作基础上进行服务延伸，即对这类疑难站点采取包括提供以下内容的服务：勘察服务、提供包括解决方案的可行性研究报告、设计文件、提供专用智能天线、协助安装服务、提供协助测量工作等。

该技术提出高层楼宇覆盖的新概念，即将原有的平面蜂窝覆盖概念改变为楼体小区的概念。将天线安装到待覆盖高层楼的对面，对整个高层楼宇进行覆盖通信。

该成果在应用中可以利用现有的站址资源，通过利用现有的抱杆及RRU或新建站点与我们的特色天线结合，实现了一个RRU加一副天线覆盖一座大楼。对于不能够进入的物业点，例如党政办公楼、难以进入的小区，可以利用临近的宏站址资源，实现室外覆盖室内的LTE覆盖。该系统的参数如下：

支持的系统：TD-LTE或TD-SCDMA；

支持的频段：F频段（1 880MHz―1 920MHz）、A频段（2 010MHz―2 025MHz）、D频段（2 500MHz― 2 690MHz）；

天线的接口与现网的宏站要求一致。

主要的创新涉及：

（1）覆盖方式优化；

（2）智能天线工作模式变化；

（3）楼体层间隔离技术；

（4）天线结构创新；

（5）天线整体尺寸创新；

（6）美化天线创新；

（7）提出了层层通室内覆盖解决方案，推广应用10步法方案等。

此成果在多地应用取得了非常好的效果。通过实际测试表明，该方案网络覆盖良好，极大地节约了投资成本，更重要的是降低了物业协调难度。该方案具有可行性，可以作为特定场景的高层楼宇LTE深度覆盖补充方案。

3 方案应用效果

石家庄市一栋30层高楼采用本方案后，实现了全部1―30层住户楼道的LTE无线宽带接入覆盖。其中，9层的住户过道达到40Mbps的速率，30层的住户过道可以达到12Mbps的速率，低层（3层）的住户过道可以达到27Mbps的速率。可以推断，临近天线方向实际用户体验将优于测试数据，完全满足室外覆盖室内方案的设想 。

结果表明，高层住宅场景适合本方案。新型天线可以提供水平和垂直方向均较宽的覆盖波形，同时楼体内电磁环境相对独立，可实现具有一定RSRP的覆盖场强，且具有较好SINR效果，使得整体接入速率保持在较好水平。

4 参数优化的重要性

本方案对天线安装位置、周边网络环境的分析、安装后的网络测试与参数优化调整等多方面均具有一定的要求，不能看作是普通天线，集采后自己安装。为了保证网络效果，场景判断、站点选择与指定方案等都要求专业服务。必要的勘察、方案可行性研究报告、正规设计、精细安装、优化测试等是必不可少的。

5 投资节约分析

技术带来的经济效益与使用规模具有相关性，下面给出一个连片小区的投资对比分析以及项目估测使用规模下的经济效益。以邯郸赵都新城3号地为例，采用宏站RRU/高层覆盖天线方案预计需要15个宏站RRU和15副高层覆盖天线，传输到5个楼的楼顶，加上相关设计及测试优化，总费用84.3万（具体费用以后期谈判为准），相比采用常规方案，室分RRU数10个，总费用130.0万，节约35%。从经济、迅速、可靠、利于维护方面对比，优点突出。

6 总结

本方案的特点是安装地点选择灵活，一副或两副天线能够覆盖一个楼宇；匹配特性化需求，针对33层、18层等不同的楼宇，通过合理制定方案，配置优化参数，提供更好覆盖效果和控制干扰；与当前宏站各厂家的RRU都兼容，与当前宏站的安装方式兼容，便于应用和推广；尺寸小便于固定安装，风阻小、视觉好；提供优质的技术服务。

目前，该技术已被中国移动作为2015年向西部推广的技术项目，有4个省选择了该项目。经过2个星期的努力我们已经完成了2个省的现场示范站点工作，均取得可喜成果。

推广建议：在各省推广中，建议先单个试点，再稳步推广；合理选择天线的安装位置可以获得更好的指标；从控制干扰和覆盖能力考虑，天线的位置与覆盖楼宇的距离建议在50～80m左右；从控制干扰考虑，建议异频；从覆盖能力考虑，建议F频段。