LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)架構(gòu)方案研究

吳燁宇，何華勇

（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計院有限公司，廣東 廣州510630）

室內(nèi)是話務(wù)發(fā)生的密集區(qū)域，其中以數(shù)據(jù)話務(wù)量最為突出，所以室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)必須能夠支持高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及多媒體業(yè)務(wù)，LTE網(wǎng)絡(luò)能很好地解決室內(nèi)覆蓋問題。因此，自從移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展以來，室內(nèi)分布系統(tǒng)一直是其建設(shè)的重點。

1 室內(nèi)分布系統(tǒng)簡介

1.1 室內(nèi)分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

LTE在室內(nèi)覆蓋的主要實現(xiàn)方式就是室內(nèi)分布系統(tǒng)，其主要由信源和信號分布系統(tǒng)組成，如圖1所示。其中，信源包括宏基站、分布式基站、光纖直放站等。對于信源的選取，需要以室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋區(qū)域分擔(dān)的具體業(yè)務(wù)類別、容量等為依據(jù)。信號分布系統(tǒng)主要包括無源和有源分布系統(tǒng)、光纖分布系統(tǒng)、混合分布系統(tǒng)以及泄露電纜分布系統(tǒng)等，在進行信號分布系統(tǒng)形式的選取時要充分考慮建筑的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的覆蓋面積等因素。

圖1 室內(nèi)分布系統(tǒng)的組網(wǎng)示意圖

1.2 LTE室內(nèi)分布建設(shè)模式分析

LTE室內(nèi)分布建設(shè)分為兩種模式：單通道和雙通道模式。所謂單通道模式，即LTE基站只輸出一路，下行形成1×2SIMO系統(tǒng)，對某些數(shù)據(jù)要求不高的建筑，應(yīng)該優(yōu)先考慮選用該室內(nèi)分布建設(shè)模式；雙通道模式，即通過兩路獨立饋線和天線構(gòu)成2×2MIMO系統(tǒng)，對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的熱點地區(qū)，可通過引入雙通道室內(nèi)分布系統(tǒng)，以體現(xiàn)MIMO雙流對系統(tǒng)容量的提升，提高用戶感知度。雙通道模式可以采用單、雙極化天線來實現(xiàn)。

通過對典型室內(nèi)環(huán)境下LTE系統(tǒng)3個用戶的2×2MIMO與1×2SIMO的性能進行測試，得到如表1所示的結(jié)果。

表1 單通道與雙通道測試結(jié)果

從測試結(jié)果來看，開啟雙通道后，小區(qū)吞吐量對比單通道會有較大提升。

（a）近點雙流具有一倍的增益。

（b）中點具有50%左右的增益。

（c）遠點基本無增益。

1.3 LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃原則

（1）統(tǒng)籌經(jīng)濟及技術(shù)水平，選取最優(yōu)建設(shè)方案。首先，在進行LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)時，無線網(wǎng)絡(luò)性能、分布系統(tǒng)改造的難易程度、現(xiàn)有設(shè)備資源情況等是需要綜合考慮的因素。其次，如果需要對現(xiàn)有的室內(nèi)分布系統(tǒng)進行改造，應(yīng)以最小改造工作量為原則，對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的影響程度降至最低。

（2）室內(nèi)外覆蓋一體化原則。在建設(shè)LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)時，應(yīng)堅持室內(nèi)外協(xié)同覆蓋的原則，控制好室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號外泄。

（3）室內(nèi)外采用異頻組網(wǎng)方式。為了將室內(nèi)外無線信號之間相互干擾的程度降至最低，在有足夠頻率資源支持的情況下，室內(nèi)外分布宏站建設(shè)應(yīng)盡量采用異頻組網(wǎng)的方式，室內(nèi)小區(qū)間可以根據(jù)場景特點采用同頻或異頻組網(wǎng)。

（4）充分考慮系統(tǒng)間的干擾隔離問題。在進行室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)時，多系統(tǒng)間的相互干擾是一個必須考慮的因素，應(yīng)綜合考慮GSM、TD－SCDMA、WLAN和TD－LTE共用的需求，并按照相關(guān)要求促進室內(nèi)分布系統(tǒng)的共建共享，應(yīng)確保LTE與其他通信系統(tǒng)間具有足夠的隔離度，避免產(chǎn)生系統(tǒng)間的強干擾。因此，在進行室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)和改造時，應(yīng)優(yōu)先選用隔離度性能較高的設(shè)備或器件。

（5）LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)應(yīng)按照“多天線、小功率”的原則進行建設(shè)，電磁輻射必須滿足國家和通信行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2 LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)方案

在進行LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋方案設(shè)計時，可以從兩個方面出發(fā)：獨立建設(shè)LTE或者在原有2G／3G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上建立。一般運營商對一項新的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用時，投資效益的最大化是主要原則，都希望在部署建設(shè)時能夠?qū)ΜF(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源加以充分利用。但值得注意的是，在原有的2G／3G網(wǎng)絡(luò)資源的基礎(chǔ)上建設(shè)新網(wǎng)絡(luò)，會增加施工難度，并有可能造成幾張網(wǎng)絡(luò)無法獨立進行規(guī)劃和優(yōu)化，從而大大增加了后期網(wǎng)絡(luò)運維的難度。因此，到底選用何種方式來建設(shè)LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)，運營商需要結(jié)合自身網(wǎng)絡(luò)的實際情況，充分研究分析多種改造方案的利與弊。

2.1 LTE單通道獨立建設(shè)方案

單通道獨立建設(shè)方案是指以原有的2G／3G網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，在其覆蓋區(qū)域內(nèi)，采用單通道來設(shè)置LTE，增加一路饋線、射頻器件和天線，不實現(xiàn)MIMO，在室內(nèi)分布建設(shè)中與2G／3G室內(nèi)分布系統(tǒng)獨立建設(shè)，采用獨立的天饋系統(tǒng)。

由于2G／3G室分與LTE室分在物理上處于完全隔離的狀態(tài)，因此在建設(shè)和改造的過程中對現(xiàn)有系統(tǒng)的運行均不造成影響，而且可以獨立地規(guī)劃優(yōu)化LTE系統(tǒng)。由于單通道系統(tǒng)的性能與雙通道系統(tǒng)相比存在一定的差距，因此在非熱點區(qū)域適合選用該方案。

2.2 LTE與2G／3G單通道共用建設(shè)方案

單通道共用建設(shè)方案是指LTE采用單通道設(shè)置，使用1路射頻單元，不實現(xiàn)MIMO，在室內(nèi)分布建設(shè)中與2G／3G共用天饋系統(tǒng)。

LTE與現(xiàn)有的2G／3G系統(tǒng)共用室內(nèi)分布系統(tǒng)有很多優(yōu)點，例如不存在增加天線數(shù)量，業(yè)主也不會過于抵觸，大大節(jié)省了饋線投資。在分布系統(tǒng)建設(shè)時，對現(xiàn)有的室內(nèi)分布系統(tǒng)中所有射頻器件和天線都需要進行必要的改造，確保能夠支持LTE頻段，這需要花費大量的資金，并且合路引入的插入損耗對現(xiàn)有的室內(nèi)分布系統(tǒng)可能會造成一定程度的影響。由于以上種種原因，此方案更適合用于非熱點區(qū)域。

2.3 LTE雙通道單極化天線獨立建設(shè)方案

雙通道單極化天線獨立建設(shè)方案是指LTE采用雙通道設(shè)置，使用兩路射頻單元，實現(xiàn)MIMO，在室內(nèi)分布建設(shè)中與2G／3G獨立建設(shè)，采用獨立的天饋系統(tǒng)，并且LTE每路射頻通過單極化天線的方式進行覆蓋。

在此方案中，需要另外增加兩路饋線和兩套無源器件才能獨立建設(shè)LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)。由于LTE的實現(xiàn)方式是單極化天線，并且增加了一路射頻，因此天線數(shù)量需要增加兩倍。由于LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)與2G／3G室內(nèi)分布系統(tǒng)完全處于物理隔離狀態(tài)，因此在建設(shè)和改造的過程中不會對現(xiàn)有的系統(tǒng)運行造成影響，可以實現(xiàn)LTE系統(tǒng)的獨立規(guī)劃優(yōu)化。且實現(xiàn)雙通道MIMO，能夠帶來較好的用戶體驗和容量。但是，該方案必須獨立建設(shè)，不能以原有的室內(nèi)分布系統(tǒng)為基礎(chǔ)，因此造價比較高。同時，需要占用大量天花板的天線安裝空間來安裝新增的兩套天線，容易受到業(yè)主一定程度的抵觸。

2.4 LTE與2G／3G雙通道單極化天線共用建設(shè)方案

雙通道單極化天線共用建設(shè)方案是指LTE采用雙通道設(shè)置，使用兩路射頻單元，實現(xiàn)MIMO，在室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)中與2G／3G共用分布系統(tǒng)，LTE的一路射頻與2G／3G共用一套天饋系統(tǒng)，還有一路射頻則使用單獨的天饋系統(tǒng)，LTE兩路射頻通過單極化天線的方式進行覆蓋。

為了能夠支持LTE頻段的要求，在此方案中需要對原2G／3G分布系統(tǒng)的器件進行改造。與此同時，現(xiàn)有的系統(tǒng)在增加合路后可能會受到一定程度影響，而且需要增加一個天線端口，增加天線的占用空間。

2.5 LTE雙通道雙極化天線獨立建設(shè)方案

雙極化天線獨立建設(shè)方案是指LTE采用雙通道設(shè)置，使用兩路射頻單元，實現(xiàn)MIMO，在室內(nèi)分布建設(shè)中與2G／3G獨立建設(shè)，采用獨立的天饋系統(tǒng)，且LTE兩路射頻通過雙極化天線的方式進行覆蓋。在此建設(shè)方案中，需要增加兩路饋線和兩套無源器件才能確保該LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)能夠獨立建設(shè)，由于實現(xiàn)方式是雙極化天線，因此只需增加一倍的雙極化天線數(shù)量。這種方案在建設(shè)和改造的過程中不會對現(xiàn)有系統(tǒng)的正常運行造成影響，可以實現(xiàn)LTE系統(tǒng)的獨立規(guī)劃優(yōu)化，且實現(xiàn)MIMO，能夠帶來較好的用戶體驗和容量。

3 結(jié)束語

在進行LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)的過程中，對原有的2G／3G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)分布狀況以及對應(yīng)的覆蓋區(qū)域內(nèi)的業(yè)務(wù)需求要進行充分的調(diào)查和研究，從而選取最佳的建設(shè)方案。

［1］3GPP TS 36.211 V9.1.0Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E－UTRA）：Physical Channels and Modulation［EB／OL］.2012－09－02.

［2］張傳福.TD－SCDMA通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計［M］.北京：人民郵電出版社，2009.