LTE室內分布系統(tǒng)建設方案研究

黑龍江同信通信股份有限公司 王旭東

LTE室內分布系統(tǒng)建設方案研究

黑龍江同信通信股份有限公司 王旭東

LTE即分時長期演進系統(tǒng)，在此基礎上總結出LTE室內分布系統(tǒng)網(wǎng)絡規(guī)劃建設性原則以及室內分布系統(tǒng)建設場景選擇原則。為克服LTE室內干擾，保證室內信號覆蓋強度，及網(wǎng)絡建設模式，需要給出合適的室內分布系統(tǒng)規(guī)劃思路，并著重分析研究以上幾個關鍵性問題。對不同場景下室內分布系統(tǒng)的建設給出不同的建議，同時決策出需要重點建設的網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域。本文主要關注LTE室內分布系統(tǒng)建設的天線類型，建設模式，覆蓋鏈路預算和系統(tǒng)改造方案等幾個方向，并提出相應的政策性建議。

LTE；室內分布系統(tǒng)；建設方案；建議

引言

隨著我國國民經(jīng)濟水平的不斷提高，智能手機越來越普及，人們對移動通信的需求量不斷增加，因此帶動了整個通信行業(yè)的發(fā)展，也加速了網(wǎng)絡運營商之間的激烈競爭。各大運營商都在不斷升級網(wǎng)絡，以滿足快速更新下的業(yè)務發(fā)展需求和激烈的競爭環(huán)境。全球各個國家的各大運營商都在積極部署LTE，而我國政府也在不斷發(fā)展TD網(wǎng)絡，并推出一系列扶持TD發(fā)展的政策措施，致力于跟上國際發(fā)展的步伐。

其中室內LTE在整體中占有很大比例，由相關數(shù)據(jù)反映可以看出，智能手機用戶的通話業(yè)務一半以上都發(fā)生在室內，因此為了保證用戶的通話及網(wǎng)絡質量，需要不斷加強室內網(wǎng)絡的覆蓋力度，從而使LD-LTE網(wǎng)絡建設質量得到保障。

在我國LTE室內網(wǎng)絡大規(guī)模發(fā)展的趨勢下，對LTE室內分布系統(tǒng)建設整體方案進行設計和規(guī)劃是不可或缺的。本文就LTE室內網(wǎng)絡分布系統(tǒng)的建設方案設計思路進行探討和研究，并給出指導性意見或建議。

1.LTE室內分布系統(tǒng)概述

1.1 基本結構

LTE室內分布系統(tǒng)建設思路如下圖1所示。

圖1 LTE室內分布系統(tǒng)規(guī)劃設計思路

LTE室內分布系統(tǒng)建設基本結構主要包括系統(tǒng)干擾分析，覆蓋指標制定，覆蓋性能分析，室內分布天線點位確定，LTE建設模式選擇，信號源選擇和功率確定及分區(qū)規(guī)劃和頻率規(guī)劃確定等內容，整個設計規(guī)劃過程相對復雜，需要分步驟的先后順序進行逐一設計。

1.2 室內覆蓋天線類型

1.2.1 單極化天線

LTE室內分布系統(tǒng)采用的是MIMO天線，若利用單極化天線，則需要新增一路天線，這樣一來，可最大程度地保證MIMO天線的工作性能，另外，兩路天線之間需要保證至少10λ的間距，大約在1m到1.5m之間，但在實際安裝過程中，如果無法滿足10λ的要求，也必須要達到4λ約0.5m的間距，否則無法完成安裝。

1.2.2 雙極化天線

雙極化天線其實就是將兩副單極化天線用一副雙極化天線代替，但實際線路仍然需要兩路天線。在室內分布改造過程中，常常直接把天線類型從單極化變?yōu)殡p極化，而天線的數(shù)量以及點位的位置等無需改變。目前生產天線的廠家都已經(jīng)生產出了專門用于室內分布的雙極化天線，但還處于正在測試的階段，如果測試取得成功，那么雙極化天線將在不同條件的場景下得以應用，從而簡化了天線類型。

1.3 LTE室內分布建設模式分析

LTE室內分布建設模式有多種可供選擇的方案，需要根據(jù)實際的場景情況進行擇優(yōu)選擇。首先比較常用的模式為MIMO雙流建設模式，該模式是分別由兩路饋線和兩路天線構成2*2的MIMO系統(tǒng)，在運行過程中加入了SFBC以及空間復用等，用以提高信號覆蓋面積和用戶速率。另外還有一種模式為SIMO單流建設模式，即TD-LTE基站中只存在一路輸出，構成的是1*2SIMO系統(tǒng)。鑒于以上兩種室內分布建設模式，需要對他們分布進行相關測試，通過用戶速率的峰值對比選擇出更加實用的建設模式。在經(jīng)過研究院實驗室和上海世博信息通信館的深入測試之后發(fā)現(xiàn)，MIMO建設模式的用戶速率峰值的吞吐量大于SIMO建設模式下的用戶速率吞吐量，即MIMO建設模式相比于SIMO建設模式有更大的上下行容量增益，但相比之下，SIMO建設模式在工程改造量，協(xié)調量以及投資量等方面仍存在優(yōu)勢。

2.TD-LTE室內分布系統(tǒng)建設

在選擇利用MIMO雙流建設模式之后，以下是對TD-LTE室內分布系統(tǒng)建設工程施工方式的具體介紹，總共有三種建設方式，分布為MIMO雙流新建，MIMO雙流(一路新建一路改造）以及單路改造等三種建設方式，下文將做具體分析。

2.1 MIMO雙流新建

首先在新建的場景中，采用兩路分布系統(tǒng)進行建設，但需要控制好兩路憤怒系統(tǒng)的功率平衡以滿足信號覆蓋的均衡性。其次在改造的場景中，若出現(xiàn)合路時各系統(tǒng)間干擾過大，可以采用新建兩路天饋系統(tǒng)來緩解干擾，而不必改變原來的分布系統(tǒng)。MIMO雙流新建主要是由光纖將TD-LTEBBU基帶處理單元信號連接到RRU射頻拉遠模塊，再由射頻拉遠模塊輸出兩路信號，分別傳輸至天饋系統(tǒng)中。

圖2 MIMO雙流新建建設方案

2.2 MIMO雙流(一路新建一路改造）

MIMO雙流（一路新建一路改造）主要是在新建的過程中在合路器的作用下將原單路分布系統(tǒng)利用起來。在TD-LTE雙路系統(tǒng)中，其中一路用來新建室內分布系統(tǒng)，而另一路則在原有的分布系統(tǒng)基礎上進行合路，從而達到雙流的建設目的。同樣，在合路過程中，要時刻注意兩路分布系統(tǒng)的功率平衡，確保信號覆蓋效果。

圖3 MIMO雙流建設方案(一路新建一路改造）

2.3 單路改造

單路改造和上文的一路改造原理類似，即利用合路器將TDLTE RRU射頻拉遠模塊原來的兩路信號GSM，TD-SCDMA進行合路。當TD-LTE與其他系統(tǒng)在原有分布系統(tǒng)上發(fā)生沖突時，需要在滿足TD-LTE系統(tǒng)性能條件的基礎上對原有系統(tǒng)的無源器件和天線點位進行適當?shù)馗淖儭?/p>

通過比較以上三種室內分布系統(tǒng)建設方式，其中MIMO雙流建設方式相比于其他兩種方式更能增強TD-LTE的信號承載能力，同時也是目前最為常用的建設方式，因此，在一般情況下建議采用MIMO雙流及雙通道建設方式，在同等建設成本的基礎上，能得到更加理想的效果。

2.4 TD-LTE 室內分布系統(tǒng)覆蓋鏈路預算

TD-LTE室內分布系統(tǒng)覆蓋鏈路預算是整個設計方案中十分重要的部分。鏈路預算一般采用衰減因子傳播模型，需要計算出信號在傳播過程中的路徑損耗，其計算公式為：PathLoss（dB）=PL（d0）+10·n·lg（d/d0）+R（1）。PL（d0）為距離天線1m處的路徑衰減，頻率帶寬為2300MHZ時的典型數(shù)值為39dB，其中d為信號的傳播距離，n為衰減因子，衰減因子n的值取決于環(huán)境因素，R為附加衰減因子，主要存在于室天花板，墻壁，房間隔板引起的附加損耗。

2.5 TD-LTE 室內分布系統(tǒng)改造方案

室內分布系統(tǒng)的改造也是其擴大化建設進程中的重要部分，室內分布系統(tǒng)的改造主要是對饋線的改造以及對天線的改造兩部分，下文我們將重點分析系統(tǒng)改造的具體內容。2.5.1 饋線改造

首先，饋線由于型號的不同，它們的損耗頻段也不相同，其中信號頻段越高，其損耗越大。一般來說，TD-LED室內分布系統(tǒng)的工作頻段為24GHZ，該頻段相對較高，因此其損耗也較大。為了降低信號在傳播過程中的過高損耗，我們常常需要在原來的分布系統(tǒng)上進行適當改造：首先建議將原先分布系統(tǒng)中長度大于5m的平層饋線即8D/10D饋線換成1/2饋線，因為8D/10D饋線將對主干線路造成不利影響，第二，如果原先分布系統(tǒng)中如果有長度大于50m的1/2饋線，最好將其更換成7/8饋線，另外，如果在主干饋線中如果有1/2饋線，同樣需要將其改造為7/8饋線。

2.5.2 天線建設及改造

在完成TD-LTE室內分布系統(tǒng)的建設之后，在現(xiàn)網(wǎng)的條件下，若出現(xiàn)信號減弱或者網(wǎng)絡性能不達標的情況，又或者說現(xiàn)網(wǎng)天線系統(tǒng)存在位置或密度不合理的情況，這時，我們需要對現(xiàn)有分布系統(tǒng)中的天線進行改造，主要是通過改變現(xiàn)有天線的布放點，使其位置，密度，信號覆蓋范圍更加合理適用。對于不同的分布場景，天線的改造方案有所不同，比如在較為封閉的環(huán)境中，信號覆蓋半徑最好為6-10m，而在半開放的環(huán)境中，信號覆蓋半徑建議設置在10-16m的范圍內。

3.TD-LTE室內分布系統(tǒng)規(guī)劃

3.1 室內分布系統(tǒng)規(guī)劃原則

室內分布系統(tǒng)的建設需要充分考慮到成本以及技術條件等各個方面的因素，綜合起來決策出最佳建設方案。首先，室內分布系統(tǒng)的規(guī)劃需要結合無線網(wǎng)絡的性能好壞，現(xiàn)有資源的成本條件以及建后改造的難度等因素，制定出最佳規(guī)劃方案。另外，在室內分布系統(tǒng)的改造過程中，需要注意的是，最大可能地降低改造成本及工程量，盡量減少對現(xiàn)有網(wǎng)絡系統(tǒng)的影響。

在室內分布系統(tǒng)的建設中，需要遵循室內外覆蓋一體化原則，一方面需要保證室內信號覆蓋的強度，另一方面還要控制室內信號的穩(wěn)定性。在室內時，室內信號應該強于室外信號，在距離室內較遠的室外場景時，則需要室外信號優(yōu)先于室內信號，避免室內外兩者信號之間互相造成不必要的干擾。另外，為了區(qū)別室內外信號之間的交互干擾，通常需要保證室內外信號頻率不同。還需要十分注意的是，在室內分布系統(tǒng)的建設或改造過程中，必須做好多個系統(tǒng)間的干擾隔離，通常采用隔離性能較好的設備硬件。

3.2 室內分布系統(tǒng)規(guī)劃場景選擇

在室內分布系統(tǒng)的建設中，需要尊循一系列場景規(guī)劃原則，以提高室內分布系統(tǒng)的準確性，以及提升用戶的感知程度，增加商業(yè)吸引力，從而提高商業(yè)競爭力。

首先室內分布系統(tǒng)需要滿足業(yè)務需求的原則，即室內分布系統(tǒng)應該全面滿足有業(yè)務需求的區(qū)域，千萬不能為了發(fā)展而盲目擴建，造成資源的浪費。第二，需要滿足用戶和業(yè)務發(fā)展原則，室內分布系統(tǒng)需要積極配合無線城市，集團客戶等各種用戶群的業(yè)務拓展和研發(fā)創(chuàng)新，以便于提升用戶的用網(wǎng)體驗。第三，還要尊循品牌影響力原則，品牌影響力對于品牌建設和發(fā)展具有極其重要的作用，因此室內分布系統(tǒng)應當首選城市地標，重要建筑物，重要場所及設施。最后，還需要滿足可操作性原則，正如上文提到過的室內分布系統(tǒng)需要滿足的最基本的條件是建設成本和技術條件，因此，需要綜合考慮系統(tǒng)建設過程中的物業(yè)調度的難易程度，同時結合工程施工的操作便宜性等等。

4.結語

隨著我國社會經(jīng)濟和科學技術的不斷發(fā)展與進步，LTE室內分布系統(tǒng)的建設技術將越來越完善。但在室內分布系統(tǒng)建設的初級階段，仍需要通過大量的思路設計，比如系統(tǒng)的規(guī)劃，建設以及系統(tǒng)改造等方面。這樣一來，更加有利于LTE室內分布系統(tǒng)的建設和維護。另外，在室內分布系統(tǒng)建設中，需要充分考慮到室內規(guī)劃的一系列原則，諸如成本預算，技術條件，干擾隔離等。另外，在室內分布系統(tǒng)的可操作性的基礎上，則需要遵循業(yè)務需求原則，用戶和業(yè)務發(fā)展原則，品牌影響力原則等等，致力于不斷擴張室內分布系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域和品牌影響力，同時不斷提升用戶的感知程度。

[1]呂召彪,李新中,楊軍.LTE MIMO室內場景解決方案研究[A].2011全國無線及移動通信學術大會論文集[C].2011.

[2]呂婷,楊軍,呂召彪,王常玲.LTE室內分布系統(tǒng)改造方案研究[A].2012全國無線及移動通信學術大會論文集(上)[C].2012