摘 要：本文通过对LTE网络FDD模式中RS参考信号功率与系统带宽的关系，以及广覆盖场景下无线信号传输损耗模型的研究与实验，探索系统带宽压缩与小区覆盖提升的关系。
关键词：系统带宽；峰值速率；边缘覆盖；RS参考信号功率
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）09-0060-03
Abstract：The relationship between RS reference signal power and system bandwidth of LTE network in FDD mode is discussed in this paper，and the research and experiment of wireless signal transmission loss model under wide coverage scenario. This paper explores the relationship between the system bandwidth compression and the cell coverage enhancement.
Keywords：system bandwidth；peak rate；edge coverage；RS reference signal power
0 引 言
根据3GPP协议，FDD-LTE系统带宽存在6种标准配置，包括：1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MH和20MHz，分别对应6个、15个、25个、50个、75个和100个资源块（RB，Resource Block），它支持对已使用的频率资源的重复利用，系统带宽的选择可根据运营商拥有的频率范围以及用户的业务量需求来决定，以选择最合理的带宽进行组网。
如果在硬件参数不变的情况下压缩带宽，即20M→10M →5M，可配置最大RS参考功率，20M时为100个资源块，RS参考功率为15.2dBm（10*log（20*1000）-10*log（12*100）+10*log（1+1）≈15.2dBm）；压缩到10M时为50个资源块，RS参考功率为18.2dBm（10*LOG（40*1000）-10*log（12*50）+10*log（1+1）≈18.2dBm），功率提升了一倍，覆盖也相应的有所提升。由于小区总功率没有变，不需要更换RRU设备和新增功率license，即带宽每压缩1/2，功率可提升一倍。
1 带宽压缩的模型研究
带宽压缩后，RS功率提升，小区覆盖半径增大，理论峰值速率有所牺牲，但4G网络用户对速率的要求远达不到峰值速率。
基于4G用户体验模型，如果在带宽压缩后，小区边缘的速率仍然能维持用户的基本业务需求，则完全可以采用压缩带宽增大覆盖的方法提高网络性能。
1.1 用户体验模型
3GPP要求网页访问时延、邮件服务器访问时延等时延小于4秒。3秒是上网时延感知的拐点，零等待是用户体验和技术进步的趋势。基于陕西省内对各业务体验速率的研究，各种业务体验保障速率如表1所示。考虑到目前视频业务对速率要求最高（1080P超清视频），所以如果保证单用户下载速率能达到5Mbps，即能满足绝大部分的业务需求。
1.3 现网测试与模型对比
1.3.1 现网实测情况
选取覆盖主瓣方向无明显阻挡的监控杆RRU进行小区最大覆盖距离的测试评估。小区侧面A2门限设置为-126dBm，保证在带宽修改后，小区最大半径的覆盖强度一致（低于-126dBm时UE会向异频重定向）。表2是小区带宽分别为20M和10M的测试结果，带宽压缩后，小区最大半径由406米增加至475米，边缘速率由2.5Mbps下降至1.8Mbps。
1.3.2 模型输出数据
实验对象相关参数如表3所示。
代入公式（1），在带宽10M和20M的情况下，分别得出小区半径（d）为850米和722米。
1.3.3 小区半径增益
由实测值与模型参考的计算结果显示，带宽由20M压缩至10M后，小区半径增加的比例均在17%左右，如表4所示。
带宽压缩虽然牺牲了空口的峰值速率，但小区普通用户的速率完全可以达到5Mbps，满足绝大部分用户的业务速率需求。10M带宽小区覆盖边缘速率维持在2Mbps左右，可满足用户基本的上网需求（如微信等即时通讯和网页浏览），同时带来17%的覆盖增益。
基于该结论，针对用户停留时间短、平均用户数少等场所（如电梯、交通干线以及乡镇等）的基站做不同程度的带宽压缩，可在不影响用户（尤其是边缘用户）感知的前提下，提升网络覆盖。
2 现网研究实验
2.1 实验规模
从提升下行覆盖、驻留比、流量收益及无线资源利用率角度出发，根据现有网站点的业务量、用户数及场景进行区分，结合站间距，我们在陕西西安、渭南、宝鸡等9个地市累计完成1234个扇区的带宽压缩及RS参考信号功率提升实验工作。
2.2 流量增益对比
对比实施前后三天数据业务流量，在已完成的9地市中，安康、榆林实施后比实施前流量增幅80%以上，延安、汉中、铜川、宝鸡、西安增幅40%以上，渭南、咸阳增幅20-40%之间，整体提升效果比较明显，如表5所示。
2.3 MR覆盖对比分析
选取部分实施区域站点进行MR覆盖率对比，修改后该区域MR各区间RSRP变化不大，弱覆盖比例（RSRP≤-110dBm比例）降低0.05%，RSRP大于-90dBm的比例增加2.73%，如表6所示。
2.4 典型场景验证
筛选高速场景的53个低流量基站，带宽由20M降至10M，参考信号功率由152修改为182（PA/PA为0/0）。修改后业务量由197.21GB增加至231.51GB，增长17%，如图1所示。
对比实施前后一周指标，用户数及业务量增加明显，驻留比、无线资源利用率、流量增益等均有正向增益，效果良好。
3 结 论
3.1 带宽压缩优劣势
（1）优势：基于验证结果，带宽压缩的小区，通过功率提升带来的流量增长幅度约为68%，用户数增长幅度为45%，有效改善了试点区域的覆盖效果；通过采用带宽压缩增强覆盖，可以在局部范围内减少网元投入，减少小区之间的邻区数量，有利于网络邻区优化；有效减少小区间的干扰，一定程度上提高了用户的感知。同时，降低建设成本，达到节省投资、提升资源利用率的效果。
（2）劣势：由于带宽换覆盖能够带来一定程度的覆盖增益，但是相应也会带来其他资源的消耗，会引起用户感知的下降，同时，它的使用范围场景有限。
3.2 使用场景建议
本文通过模型的研究和实践验证，对FDD-LTE系统带宽压缩后的小区性能、用户感知等方面进行评估，提出了可分场景对小区带宽进行差异化设置的理论。针对用户少、速率要求低、广覆盖、要求高的场景，如交通干线、乡镇及农村区域，可对系统带宽进行压缩，以提升覆盖水平。
参考文献：
[1] 孙宇彤.LTE教程：原理与实现 [M].第2版.北京：电子工业出版社，2017.
作者简介：魏延强（1978-），男，汉族，江苏扬州人，网优主管，工程师，学士。研究方向：通信无线网优化。
