鐘春蘭

（中國電信股份有限公司廈門分公司，福建 廈門 361001）

0 引言

4G已經(jīng)全面普及，LTE網(wǎng)絡正在為用戶提供流暢的應用體驗。但隨著4K、VR、甚至是物聯(lián)網(wǎng)等新鮮事物的日漸走紅，現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡或許已不能滿足新業(yè)務、新終端的需求。而從近半年來各運營商陸續(xù)推出的不限流量套餐對現(xiàn)有網(wǎng)絡負荷沖擊看，LTE網(wǎng)絡在高校、密集商圈等話務密集的區(qū)域，已經(jīng)出現(xiàn)了較為明顯的瓶頸[1]。

1 概述及主要創(chuàng)新價值

為此本文創(chuàng)新運用4*4MIMO功能的FDD 4T4R技術，探究包含下行峰值速率、邊緣體驗速率、下行覆蓋能力等方面網(wǎng)絡價值提升；使得在15M頻帶資源不變，4R終端情況下，小區(qū)峰值速率近乎翻倍，從91Mbps提升至170Mbps；普通2R終端的覆蓋邊緣速率亦獲得50%的增幅；同時現(xiàn)網(wǎng)2R終端的各項業(yè)務感知也獲得不同程度提升。

通過高校場景的連片運用，使得高?，F(xiàn)有LTE網(wǎng)絡無論在峰值速率、邊緣速率、深度覆蓋方面，均再上臺階，使得受壓抑的流量需求再次獲得釋放[2]。

在站點升級方面，由于只需要添加少量硬件，在保護現(xiàn)有網(wǎng)絡投資的同時實現(xiàn)了網(wǎng)絡資源擴大化。

2 LTE-4T4R技術簡介

2.1 技術原理

MIMO是對傳統(tǒng)單發(fā)單收（SISO，Single Input Single Output）技術的增強，泛指在發(fā)射端與/或接收端采用多根天線，并輔助一定的發(fā)射端和接收端信號處理技術完成通信的一種技術。

2.2 技術分類

MIMO技術有很多類別，主要分為三種：（1）開環(huán)MIMO或閉環(huán)MIMO；（2）發(fā)射分集或空間復用；（3）單用戶MIMO或多用戶MIMO。

2.3 技術增益

2.3.1 性能增益

根據(jù)香農(nóng)理論，信道容量隨發(fā)射端和接收端最小天線數(shù)目線性增長，故MIMO可獲得大于單天線模式（含SISO、SIMO、MISO和單流BF）的信道容量。采用更多發(fā)射通道可成倍提升總發(fā)射功率。MIMO的性能收益體現(xiàn)為更大的系統(tǒng)容量、更廣的覆蓋、更高的用戶速率和更優(yōu)質(zhì)的用戶體驗。

2.3.2 功率增益

假設每根天線的額定發(fā)射功率不變，采用M根天線發(fā)射相對單天線發(fā)射可獲得的功率增益為10log（M）dB。功率增益可以在噪聲受限場景下，提高接收端信噪比，從而提升信號接收質(zhì)量，大幅度改善小區(qū)的覆蓋性能和用戶體驗。但在干擾受限場景，發(fā)射功率提升會導致干擾信號隨之增強，從而對MIMO性能改善的效果不明顯[3]。

幾年前，那時河口才剛鬧土改。也就是說，張清元的爹被沈老七斃了不久。小芹子就和她娘逃荒來到了河口。小芹子端著個面碗輕輕叩開張清元家的房門時，來開門的正是張清元。他見一個女孩端著個碗站在門前，另一個中年女人站在她身后，他就知道這母女是來要飯的。那時候張清元家也沒有多少糧食了，但他卻在櫥柜里給她們拿了兩個黑饃。小女孩沒吱聲，那女人說，您積德了少爺，菩薩會保佑您的。張清元那時就記住了小姑娘的那顆迷人的美人痣。

2.3.3 分集增益

利用空間信道衰落的獨立性，通過減小合并后信號的信噪比的波動而獲得的性能增益，稱為分集增益。分集增益可分為發(fā)射分集增益和接收分集增益。一般情況，多個發(fā)射（或接收）天線之間的相關性越低，分集增益越明顯，MIMO技術可獲得空間分集增益。

2.3.4 空間復用增益

在相同帶寬、相同總發(fā)射功率的前提下，利用空間信道衰落的獨立性，通過增加空間信道的維數(shù)（即同時傳輸多個數(shù)據(jù)流提升傳輸速率）獲得的性能增益，稱為空間復用增益。

單用戶MIMO的空間復用增益可成倍提升單個用戶的峰值速率。以下行20MHz帶寬為例，1×2 MIMO的理論峰值速率約75Mbps，2×2MIMO的理論峰值速率約150Mbps，而4×4 MIMO的理論峰值速率約300Mbps。

2.4 4T4R技術方案

4T4R方案是作為移動產(chǎn)業(yè)新標準的“4.5G”的關鍵技術之一。借助4*4 MIMO技術，讓基站可實現(xiàn)4個通道發(fā)射（4T4R），而手機可以利用現(xiàn)有的2通道接收，也可支持未來4通道手機終端的接收，大幅提升頻譜效率和功率效率，也為單用戶帶來翻倍的用戶速率體驗。

圖1 4T4R方案Fig. 1 4T4R scheme

需要說明的是，一體化4端口天線包含兩個電調(diào)端口，電調(diào)配置時需要兩個電調(diào)同時配置，且下傾角配置成一致。如果不配置，則默認電調(diào)下傾為0度。倘若只配置一個電調(diào)端口，將導致通道間下傾角不一致而影響4T增益的問題。

3 LTE-4T4R 技術試點

3.1 改造方案

選取現(xiàn)網(wǎng)價值區(qū)域某市電信基站作為4T4R試驗站點?，F(xiàn)場為了快速開通4T4R試驗點，采用了雙拼RRU方式（原有四端口天線連接兩個1.8G頻段2T4R RRU）進行部署4T4R。改造無需更換原有天線，在2人施工下僅耗時約半個工作日，頗為高效便捷[4]。

改造方法：在原有站點基礎上，進行局部設備改造。新增加一臺2T4R-RRU，形成兩臺RRU雙拼組網(wǎng)，RRU間使用光纖進行級聯(lián)。每臺RRU的饋線從A、B端口引出，并分別接在天線的一對陣子上（天線的左右側(cè)一對端口）。如圖2所示：

圖2 改造方案Fig. 2 Update scheme

3.2 LTE-4T4R運用效果

通過現(xiàn)場測試及后臺KPI監(jiān)控方式，分析LTE-4T4R技術的各方面價值提升。

（1）從測試情況看：4T4R技術的運用使得在4R終端情況下，小區(qū)峰值速率從91Mbps提升至170Mbps；覆蓋邊緣速率提升50%；

（2）在網(wǎng)絡KPI性能方面：4T4R技術使得小區(qū)MR覆蓋優(yōu)良率約提升1個百分點；下行感知速率約提升1Mbps；CQI大于7占比提升2.6個百分點。

表1 測試指標Table 1 Test indicators

表2 網(wǎng)管KPI指標Table 2 KPI index of network management

表3 網(wǎng)管KPI指標Table 3 KPI index of network management

3.2.1 效果驗證測試

在L1800-15M帶寬下，使用TUE終端（支持4R）+PROBE進行測試，終端采用TM4傳輸方式、RANK4四流傳輸，頻譜效率實現(xiàn)翻番，見表1。

3.2.2 KPI指標提升情況

從后臺KPI指標看，4T4R的運用亦有效提升了現(xiàn)網(wǎng)2R用戶終端感知：MR覆蓋優(yōu)良率、平均下行感知速率、CQI大于7的比例均有不同程度提升，見表2。

由于試點本身覆蓋較好，在覆蓋稍差的區(qū)域，由于邊緣覆蓋的改善，上述KPI性能指標增幅將更為明顯。

4 高校推廣運用及價值體現(xiàn)

4.1 高校網(wǎng)絡資源瓶頸日趨凸顯

由于用戶的高度集中，高校區(qū)域向來是負荷和流量增長雙高區(qū)域，近一年來，隨著不限量套餐的推出，某市高校整體流量增長了3倍。不斷增長的業(yè)務需求，正在為高校網(wǎng)絡帶來巨大沖擊。校園網(wǎng)絡“瓶頸”將越來越嚴重，解決高校區(qū)域網(wǎng)絡資源瓶頸勢在必行。

4.2 4T4R技術解決某學院流量壓抑

4.2.1 學院流量壓抑現(xiàn)狀

因進場困難，學院內(nèi)無室分，主要依賴室外兩個宏站覆蓋，校園深度覆蓋較差，邊緣覆蓋區(qū)域較多，最大PRB利用率亦高于80%。 為提升邊緣感知速率，拓寬網(wǎng)速，針對校園站點進行4T4R改造。

4.2.2 運用效果

從后臺KPI指標看，進行4T4R改造后，學院周邊MR覆蓋優(yōu)良率、平均下行感知速率、CQI大于7的比例、RANK2占比均明顯提升。從流量上看，改造后，校園整體流量增加近10%，進一步釋放了受壓抑的流量，見表3。

4T4R的運用，能一定程度上應對當前網(wǎng)絡負荷沖擊，釋放部分壓抑流量，提升現(xiàn)有網(wǎng)絡價值。而隨著4R終端的普及，翻倍的峰值速率帶來的流量將更為客觀。在話務密集、深度覆蓋偏差的場景，均可視需求進行運用[5]。

5 結(jié)論

此次在15M帶寬下基于4R原型終端測試，用戶的下行峰值速率達到170.5Mbps，相比于原網(wǎng)絡下的91Mbps，峰值速率整整快了近一倍。對于當前普通2R終端場景，邊緣速率比增50%。以4T4R為代表的4.5G是當前4G網(wǎng)絡的自然演進和面向5G的必要過渡。伴隨著4R芯片/模組產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，4R終端也將逐漸普及，目前已有華為mate10 pro、三星S8等終端支持，各大廠商紛紛致力于4R功能的部署，屆時，4T4R運用價值將進一步凸顯。