TD-LTE网络农村高山站建设策略研究

冯琳琳，刘海涛（中国移动通信集团设计院有限公司黑龙江分公司，哈尔滨 150080）



TD-LTE网络农村高山站建设策略研究

冯琳琳，刘海涛
（中国移动通信集团设计院有限公司黑龙江分公司，哈尔滨 150080）

摘 要通过分析农村高山站2G网络MR数据，评估不同覆盖半径下活动用户数的比例，综合实地勘查结果，根据4G网络建设需求，判定高山站是否建设TD-LTE基站，给出建设策略，为工程提供理论支撑与指导。

关键词TD-LTE；TA值；农村；高山站

1 理论分析

农村地区针对不同地形对电波传播的影响，可为平原、丘陵、山区三大类场景，每个场景的地形特点及信号传播特性都不尽相同，如表1所示。

通常情况下，根据COST231-hata郊区模型，农村不同场景基站覆盖半径可以由链路预算计算得出：

表1 农村地形特点及信号传播特性

其中，fc（MHz）：工作频率；hte（m）：基站天线有效高度，定义为基站天线实际海拔高度与天线传播范围内的平均地面海拔高度之差；hre（m）：终端有效天线高度，定义为终端天线高出地表的高度；d（km）：基站天线和终端天线之间的水平距离；α(hre)：有效天线修正因子，是覆盖区大小的函数，其数字与所处的无线环境相关；Ccell：小区类型校正因子；Cterrain：地形校正因子，地形校正因子反映一些重要的地形环境因素对路径损耗的影响，如水域、树木、建筑等。合理的地形校正因子可以通过传播模型的测试和校正得到，也可以由用户指定；CM：大城市衰减因子。

但是山区场景下，多有阻挡存在，每个基站都有独特的地理位置及传播环境，传播模型及链路预算无法作为理论依据给出实际的建设指导。

2 高山站MR数据分析

TA值是从网管中提取的MR数据，在GSM系统中，小区解码手机的随机接入请求时，会计算出终端信号的传输时延（即知道了手机离开自己的距离），基站会在随后的接入准许信道（AGCH）上以TA值的方式告诉手机其离开自己的距离，要求手机随后在业务信道（TCH）的信号发射时提前TA所代表的时间值。

TA的值域是0～63，它被GSM定时提前的编码0～63 bit所限，使GSM最大覆盖距离为35 km，计算如下：

其中，3.7μs/bit为每bit时长，63 bit为时间调整最大比特数，c为光速，1/2考虑了信号的往返。

1bit对应的距离为：

因此TA值也可反映基站附近用户的分布区间，一个基站TA值数目的多少代表不同距离范围内用户的多少。在考虑高山站建设需求时，可以先提取GSM基站的TA值，分析现网接入用户的距离分布情况。

以某市为例，共统计有34个GSM高山站，小区覆盖高度皆在100 m以上，通过对每个基站TA值进行分析。

由图1可以看到，当TA≤3时，即在距离基站1.67 km范围内，长溪等16个基站的54％以上的用户能被覆盖；当TA≤4时，即在距离基站2.2 km范围内，有25个基站可以覆盖52％以上的用户。

因此，在对高山站LTE建设必要性进行验证时，此基站的TA值可作为一个考虑因素，综合实地勘察结果，确定一个覆盖用户数比例门限，在目标覆盖村屯与基站之间的距离内，如果有超过门限比例的用户可以被覆盖，则可以考虑建设LTE，反之不建设。例如目标村屯距离某一高山站2 km，选择要覆盖50％的用户，通过分析此基站TA值，如果在2 km范围内有50％的活动用户数，则共址建设LTE，否则不建设。

图1 TA≤3及TA≤4时时覆盖用户数占比

3 测试验证

为了验证文中提出分析方法的可实施性，选择某市一个农村高山站进行测试，此基站天线挂高海拔为189 m，基站向北方向有山体全阻挡，向南及向东方向半阻挡，向西方向无阻挡。

在站址规划阶段，勘察得到基站周围村屯在基站向西方向，村屯最远处距离基站2 km，分析此基站的TA值，当TA≤4时，即在距离基站2.2 km范围内，有64％以上的活动用户，也即当基站覆盖半径为2.2 km时，有超过一半以上的用户可以被覆盖。在设置覆盖用户数大于50％的门限条件下，此基站满足建设LTE需求，因此共址建设LTE网络F频段基站。

在基站开通后，对其覆盖范围及覆盖效果进行测试。

在测试中，由基站开始分别走向西及向南两条路径，其中向西方向无阻挡，距离基站3 km重选回2G小区；向南路线半遮挡，距离基站2.4 km重选回2G小区。测试路径中打点RSRP值如表2所示。

由表2可以看出，在向西及向南两条路径上，随着距离的增大，RSRP呈下降趋势，向南方向有半阻挡，距离基站2.8 km处，RSRP已经下降到很低的水平；向西方向无阻挡，在距离基站2.8km处，RSRP依然有-102 dBm，同时由于村屯最远离基站2.2km，因此可以达到覆盖目标。

表2 测试路径打点RSRP值

4 结论

本文对农村高山站4G网络的建设策略进行了研究，提出一种应用GSM网络MR数据分析建设需求的方法，通过分析MR数据中的TA值，计算在不同覆盖半径下活动用户数的比例，根据需要确定用户比例门限，在勘察过程中，考察基站周围无线环境及覆盖目标与基站基站的距离，如果此距离内可以达到覆盖用户比例门限，则共址建设TD-LTE基站，反之不建设，同时文中的测试结果验证了提出方法的可实施性。

参考文献

[1] 徐德平，邓安达，程日涛，等. TD-LTE农村基站覆盖能力分析[J]. 电信工程技术与标准化，2014(10).

[2] 虎威. 中国移动TD-LTE农村覆盖方案研究[J]. 移动通信，2014,19:1006-1010.

Research on high-mountain base station of TD-LTE in country

FENG Lin-lin, LIU Hai-tao
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Heilongjiang Branch, Harbin 150080, China)

AbstractThe MR data of high-mountain base station in country of GSM network is analyzed, and the active subscriber number of different coverage districts is evaluated. Combining the actual situation and building requirement, whether the high-mountain base station is suitable to build TD-LTE is judged. At last the building strategy is presented.

KeywordsTD-LTE; TA; country; high-mountain base station

中图分类号TN929.5

文献标识码A

文章编号1008-5599（2016）04-0034-03

收稿日期：2015-11-02随着中国移动TD-LTE网络大规模建设进程的推进，目前已基本完成城市主城区、一般城区及县城的连续覆盖及农村数据热点的覆盖，今年将继续向“广、深、厚”方向建设4G网络。在广覆盖方面，农村是一个建设重点，为了节约建设成本，目前农村建网都为共址建设，农村地貌多以山区为主，在GSM建设时期，为了达到更广的覆盖区域，有些基站建在了山上，基站海拔在100 m以上，在共址建设TD-LTE时，由于频段不同，其覆盖距离也存在差异，在相同天馈及无线传播环境下，GSM的覆盖能力约为TD-LTE覆盖能力的2.85倍。对于海拔在100 m以上的高山站来说，如果2G网络覆盖的村屯在其覆盖范围边缘，这个时候就要考察在4G基站开通后，此村屯是否仍处于4G网络覆盖范围之内，如果在覆盖范围之外，不仅会对投资造成浪费，还未达到预期的覆盖效果。因此，有必要对农村高山站进行研究，分析共址建设4G网络的必要性。