基于700_M超远覆盖技术的湖面网络覆盖方案研究_戴俊.pdf

22运营与应用DOI:10.3969/j.issn.1006-6403.2023.02.005基于 700 M 超远覆盖技术的湖面网络 覆盖方案研究戴俊樊正茂赵婧吴正华陈志翔许平宫晓强刘荣随着 5G 技术的发展，5G 技术将应用于千行百业，各行各业对于 5G 应用需求也越来越多，其中湖面覆盖就是其中之一。对于面积广、纵深宽的湖面，传统无线基站覆盖方式难以满足业务发展需求。针对上述问题，探讨研究基于 700 MHz 超远覆盖技术湖面覆盖方案，为湖面的 5G 应用提供思路及参考。戴俊硕士研究生，毕业于重庆邮电大学，现任职于中国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司，主要从事移动通信规划设计工作。樊正茂大学本科，毕业于郑州大学，现任职于中国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司，主要从事移动通信规划设计工作。赵婧大学本科，毕业于西安邮电学院，现任职于中国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司，主要从事移动通信规划设计工作。吴正华硕士研究生，毕业于浙江工业大学，现任职于中国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司，主要从事移动通信规划设计工作。陈志翔大学本科，毕业于哈尔滨理工大学，现任职于中国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司，主要从事移动通信规划设计工作。许平大学本科，毕业于南京邮电大学，现任职于中国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司，主要从事移动通信规划设计工作。宫晓强硕士研究生，毕业于解放军信息工程大学，现任职于中国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司，主要从事移动通信规划设计工作。刘荣硕士研究生，毕业于北京邮电大学，现任职于中国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司，主要从事移动通信规划设计工作。关键词：5G 技术 700 MHz 湖面覆盖 超远覆盖技术摘要23运营与应用基于 700 M 超远覆盖技术的湖面网络 覆盖方案研究2023.02 广东通信技术1 引言某湖泊位于某省北部，湖体分属该省 3 个地市，湖泊地位位于我国前列。湖面面积高水位时超 4 000 km2，湖体东西平均宽16.9 km，最宽74 km。由于湖面广、纵深宽，传统基站覆盖距离有限、湖面建站难等实际情况，距离湖岸较远距离时候，基本上属于脱网状态，因此做好超大范围湖面的网络覆盖是个目前亟需解决的难题。随着该湖泊旅游业和水产养殖业的快速发展，以及5G 赋能经济社会转型发展的责任，5G 网络规划建设时，必须考虑该湖泊 5G 覆盖需求，为后续 5G 应用打下基础。5G 700 MHz 具有低频优势，穿透损耗小、覆盖能力强，是广域覆盖的首选，极为适合无建筑阻碍的湖面覆盖。但传统 700 MHz 基站有效覆盖范围一般在 6 km 左右，本次通过合理设置基站站高，及开启前导码 Preamble 格式、波束场景化等增强覆盖特性，可实现 18 km 以上超远有效覆盖。2 超远覆盖技术方案超远覆盖的电波传播方式主要为视距传播，其有效的覆盖范围与多种因素有关，如超远覆盖的小区采用的天线挂高、天馈的选型、传播距离、工作频段、上下行链路损耗（如馈线损耗、人体损耗）、终端和基站接收灵敏度、天线的发射功率、子帧时隙配比、新技术，同时还与无线传播环境（如地理位置、基站分布情况）等有关，通过采用灵活多变的超远覆盖增强技术，提高系统可容忍的最大路径损耗，以增加有效的覆盖距离。2.1 频率选择为满足超远覆盖需求，结合低频特性优势，优先采用5G 700 M 频段进行覆盖。2.2 天馈选择在超远覆盖中，基站有效覆盖范围大，采用空间分集可以增强基站接收效果，同时采用大增益窄波束天线。考虑到覆盖范围及干扰控制等因素，湖面超远覆盖建议选择水平波瓣宽度 65 度 17 dBi 的天线，极限超远覆盖可选择水平波瓣宽度 35 度 17 dBi 以上的天线。同时，湖面覆盖2.3 覆盖增强技术在湖面超远覆盖中，基站支持超远覆盖与 Preamble 格式有密切联系，同时为进一步提升用户体验及持续提升网络性能可采用波束场景化、超级上行、干扰隔离、切片资源保障等技术。（1）增强覆盖特性-PRACH 信道格式对系统覆盖的限制根据 3GPP 协议的规定，为保证终端接入同步，终端在随机接入系统过程中，基站需要检测终端在随机接入系统过程中发送过来的前导 Preamble，而 Preamble 格式的选择直接影响了系统的有效覆盖距离，PRACH 信道中不同 Preamble 格式所导致系统理论覆盖范围有较大差别。针对 FDD 系统，Preamble 格式类型共有 4 种，分别为Preamble Format 0，Preamble Format 1，Preamble Format 2，Preamble Format 3，其中支持覆盖半径分为14 km、77 km、29 km、107 km。通过优化RACH使能700 M NR超远接入，FDD 优先选择 Preamble Format 1。（2）增强覆盖特性-FDD 下行窄波束优化湖面场景相对而言较为复杂，对于特定的场景需要制定特定的覆盖方案。此时应用到波束优化技术手段，通过将传统的 65 宽波束优化分为 2 个窄波束，增益可提升23 dB。在考虑增强覆盖的同时，也需要注意干扰控制，主要分为湖面覆盖组网小区间干扰和覆盖站点与公网站点间干扰。湖面覆盖组网小区间干扰可通过合理规划小区方位角来避免越区覆盖，或者小区间下行采用 PRB 随机化规避小区间干扰，错开交叠处 RB 起始位置；覆盖站点与公网站点间干扰，可通过尽量避免与陆地公网交叠覆盖，或者 CoMP 组网抵抗上下行干扰。基站一般都为大功率超高站点，为了减少对周边大网站点的干扰，可选择前后抑制比高的天线。建议前后抑制比大于 30 dB。天线相关参数如表 1 所示。表 1 天线相关参数参数垂直窄波束高增益天线增益17水平波瓣65垂直波瓣 8天线尺寸（HWD）（mm）2 50044513024运营与应用运 营 与 应 用3 湖面超远覆盖方案3.1 站址选址即设备选型在湖面附近选择一个合适站点，该站点挂高 40 m，主设备选择 700 M 设备，最大输出功率 4*60 w，带宽为2*30 M；机械下倾角 3，电子下倾角 0，前导格式为Preamble Format 1。3.2 覆盖效果通过开通 700 M NR 超远覆盖特性，终端在持续占用700 M 小区情况下，最大拉远距离为 20.5 km。接收信号的 RSRP 电平值最大值为-83 dBm，接收信号的 RSRP 电平值大于-95 dBm 占比 17.44%；信噪比最大值约 21 dB，信噪比大于0 dB占比37.8%；下载速率最大值约112 Mbit/s，下载速率大于 10 Mbit/s 占比 89.1%。在距离基站 12 km 左右覆盖范围处，下行速率有保障及接入稳定；在距离基站 18 km 左右覆盖范围处，下行速率相对有保障及接入相对较稳定；在距离基站 20 km 覆盖范围处，已处于掉话极限范围内。相关测试数据如图 1、图 2 和表 2 所示。18 km 内的湖面有效覆盖，为后续湖面 5G 应用打下坚实的基础；后续拟采用 700 M 超远覆盖技术应用于候鸟栖息保护区，实时监控候鸟最新动向，借助 5G 技术为候鸟和湿地资源保驾护航。本数据仅为 700 M 单频测试结果，后续可通过 CA（FDD 与 TDD）进行研究测试，为湖面覆盖提供更多应用需求解决方案。参考文献1 诸葛一鸣，冯光，刘敬刚，等.中国广电 700M 频段 5G 近海覆盖项目实践 J.广播与电视技术,2021,48(1):4.2 黄海旭.5G 海面超远覆盖解决方案研究 J.电子技术应用,2021.3 本刊讯.IMT-2020(5G)推进组发布 5G 技术白皮书 J.中国无 线电,2015(5):1.（收稿日期：2022-11-21）主瓣与航线SS-RSRPSS-SINRDL MAC Throughput图 1 测试图MAC 层下行速率SS-SINRSS-RSRP表 2 测试数据与基站距离（m）MAC 层下行速率（Mbit/s）SS-RSRP（dBm）SS-SINR（dB）04 00089.85-88.615.414 0006 00071.14-90.912.606 0008 00052.06-95.16.138 00010 00046.27-96.82.7510 00012 00041.38-98.20.4412 00014 00037.24-97.4-1.1814 00016 00023.84-99.6-6.1016 00018 00016.26-102.3-5.9118 00020 00014.74-101.8-6.27注：MAC 层下行速率、SS-RSRP（dBm）、SS-SINR（dB）均为特定距离分段的平均值图 2 MAC 层下行速率、SS-RSRP、SS-SINR 测试图4 小结依据实测数据，通过超远覆盖技术可以实现近湖