LTE室內(nèi)局部覆蓋的分析與研究

陳曉冬

【摘要】 由于各大型建筑物對(duì)移動(dòng)信號(hào)有很強(qiáng)的屏蔽作用，并且在建筑物的底層、地下商場(chǎng)、地下停車(chē)場(chǎng)等環(huán)境移動(dòng)的信號(hào)非常差，使得手機(jī)根本無(wú)法使用，為了解決信號(hào)差的問(wèn)題我們引進(jìn)了LTE室內(nèi)局部覆蓋系統(tǒng)，針對(duì)該系統(tǒng)的目標(biāo)要求以及室內(nèi)系統(tǒng)當(dāng)前所處狀態(tài)我們對(duì)室內(nèi)局部覆蓋進(jìn)行了探討與分析，本文主要對(duì)天線口功率分配、信源功率負(fù)載、雙通道容量、天線配置對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響以及系統(tǒng)相互之間存在的干擾進(jìn)行了主要的探究與分析。

【關(guān)鍵詞】 LTE 室內(nèi)局部覆蓋 分析與研究

LTE技術(shù)是第四代的移動(dòng)通信和演進(jìn)系統(tǒng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，它已經(jīng)受到了全世界移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商的認(rèn)可，并且被廣泛的運(yùn)用。目前我們已經(jīng)進(jìn)入了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的LTE時(shí)代，同時(shí)為了保證現(xiàn)有業(yè)務(wù)的正常運(yùn)營(yíng)，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)將是2G和3G與LTE的共同發(fā)展階段，LTE作為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用發(fā)展目標(biāo)，它的主要發(fā)展范圍是在相對(duì)比較大的城市地區(qū)。本文對(duì)室內(nèi)LTE室內(nèi)局部覆蓋做了仔細(xì)的分析與探究。

一、對(duì)室內(nèi)局部覆蓋的建設(shè)

首先，要加強(qiáng)室外信號(hào)的穿透質(zhì)量保證室內(nèi)可以有效地得到覆蓋，目前來(lái)比較有效的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)主要由兩個(gè)，一個(gè)是室內(nèi)分布式系統(tǒng)另一個(gè)是室內(nèi)微小基站的建立，由于在當(dāng)下移動(dòng)業(yè)務(wù)比較密集的區(qū)域大多都是2G和3G的室分系統(tǒng)，對(duì)當(dāng)下已經(jīng)存在的室分系統(tǒng)，我們主要考慮采用已經(jīng)存在的分布系統(tǒng)的饋線和天饋，利用有源或者是無(wú)源的器材把LTE信號(hào)源耦合進(jìn)去，這樣就可以實(shí)現(xiàn)LTE室內(nèi)的覆蓋；在另一方面對(duì)于那些比較大和場(chǎng)館相似的建筑，也可以采用建設(shè)室內(nèi)微小站，通過(guò)合理的運(yùn)用LTE室內(nèi)覆蓋的部署方法，在既考慮成本又考慮策略的前提下，來(lái)進(jìn)行對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)的布置，使小區(qū)的容量變大，提高覆蓋率。

二、目前室內(nèi)覆蓋的現(xiàn)狀

對(duì)當(dāng)下已經(jīng)布置好的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的狀況進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的局部覆蓋我們主要采用下面這些方法來(lái)解決。（1）在室外建立較大站點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)室內(nèi)局部覆蓋，采用室外站點(diǎn)穿透照射進(jìn)建筑物里面，在目前仍然是最常用的方法這樣就不用麻煩的在室內(nèi)布置基站器材，在那些比較低的建筑、小區(qū)家庭主樓，它們的布置成本是比較高的，一般采用室外站點(diǎn)。由于每個(gè)建筑的建造材料不同，這會(huì)對(duì)大規(guī)模站的建設(shè)產(chǎn)生不同程度的影響，并且如果只采用大規(guī)模站室內(nèi)覆蓋，那樣對(duì)LTE小區(qū)間的相同頻率控制就變得空難。（2）采用特殊方法的高層覆蓋。高層特殊覆蓋是室內(nèi)宏站覆蓋的一種，是指在高大建筑的周?chē)浇O(shè)置站點(diǎn)，使天線的傾角向上穿過(guò)目標(biāo)建筑來(lái)施行的室內(nèi)覆蓋方式。它所照射的范圍大小與效果好壞與照射站點(diǎn)的高低、距離目標(biāo)建筑的遠(yuǎn)近這兩個(gè)因素有關(guān)。這種覆蓋方法適用于那種建筑物較高，容量需求不多的環(huán)境。采用這種方法，雖然費(fèi)用不高，但是卻受到照射角度的影響，從而使處在高空中的小區(qū)受到較嚴(yán)重的干擾，不好控制。并且對(duì)于那些與照射距離較遠(yuǎn)的建筑物它們的覆蓋效果非常差，因此在實(shí)際運(yùn)用中要充分利用分布系統(tǒng)使實(shí)際覆蓋的范圍加大同時(shí)減少干擾。（3）采用微小站覆蓋。微小站覆蓋是指采用PICO和Femto著兩個(gè)設(shè)備的覆蓋，該覆蓋方法簡(jiǎn)單、靈活、成本比較低，適用于室內(nèi)結(jié)構(gòu)開(kāi)闊，隔斷較少的建筑物內(nèi)。這種覆蓋也存在一些弊端比如，覆蓋范圍小、容量少、只能實(shí)現(xiàn)小范圍的覆蓋，應(yīng)用范圍非常有限只可以用于室內(nèi)的補(bǔ)盲與補(bǔ)熱以及家庭和中小企業(yè)的覆蓋。（4）采用室內(nèi)分布進(jìn)行覆蓋。在通常狀況下，室內(nèi)分布系統(tǒng)運(yùn)用于傳統(tǒng)的大型建筑和那些比較特殊的建筑室內(nèi)覆蓋。它采用天饋分布系統(tǒng)，把信號(hào)源功率相對(duì)較公平的平均分給建筑物里的每個(gè)區(qū)域，來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑物的全部覆蓋。與室外覆蓋相比，室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋效果更高、質(zhì)量更好，它的盲區(qū)和弱區(qū)相對(duì)比較少，用戶的使用效果也比較不錯(cuò)，不過(guò)采用這種方法費(fèi)用較高。

三、LTE室內(nèi)覆蓋有關(guān)指標(biāo)要求

3.1 覆蓋指標(biāo)要求

在室內(nèi)各建筑物的隔間穿透損耗是比較大的，因此在通常狀況下要求室內(nèi)覆蓋要盡量采用小功率的覆蓋方法，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)每個(gè)區(qū)域都能夠平均覆蓋，對(duì)于LTE，在原則上我們?yōu)槠湓O(shè)置O1扇區(qū)，同時(shí)根據(jù)具體的場(chǎng)景設(shè)置具體的載波寬帶。室內(nèi)覆蓋指標(biāo)如表1。

3.2 天線功率指標(biāo)要求

我們把通常狀況下的天線口的功率控制在10到15dBm，LTE我們把它的天線口功率設(shè)為15dBm，與之相應(yīng)的RSRP的功率設(shè)為-13.6dBm。對(duì)于范圍較大視野開(kāi)闊的區(qū)域，比如像候車(chē)大廳、大型展覽中心這些距離人較遠(yuǎn)的天線區(qū)域，我們把它的功率設(shè)置的稍微高一點(diǎn)，但是還是要在國(guó)家給定的范圍之內(nèi)。

3.3 容量指標(biāo)要求

對(duì)于室內(nèi)分布系統(tǒng)組網(wǎng)，采用單通道方式是單小區(qū)下行的平均吞吐量應(yīng)在50到60Mbps之間；對(duì)于雙通道的MIMO時(shí)，它的單小區(qū)下行平均吞吐量應(yīng)在95到116Mbps之間。對(duì)于室內(nèi)微基站組網(wǎng)，它支持MIMO，單小區(qū)平均的吞吐量應(yīng)在8到10Mps范圍之內(nèi)。

四、LTE室內(nèi)局部覆蓋應(yīng)該考慮的要素

4.1 工作頻段引起的天線覆蓋距離差異

在當(dāng)下已經(jīng)建好的室分系統(tǒng)的工作頻段與LTE頻段相比都比較低，使得饋線在室內(nèi)分布系統(tǒng)中受損，同時(shí)也有穿透損耗和計(jì)算空間傳播損耗的差異。并且在工作時(shí)，工作的頻段越高，路徑的損耗也會(huì)越大。因此在LTE室內(nèi)局部覆蓋中一定要考慮路徑的損耗。

4.2 系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)之間相互干擾

雖然室內(nèi)范圍比較小，但是卻覆蓋這多種形式的不同頻段的信號(hào)，這就導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)之間的不同頻段的信號(hào)之間會(huì)相互干擾。對(duì)于那些建設(shè)室內(nèi)分系統(tǒng)困難的大型寬敞建筑物，考慮到它們的平層建筑之間的干擾和樓層開(kāi)間大這些特征，我們可以布置Pico這種類(lèi)型的設(shè)備器材對(duì)室內(nèi)覆蓋，當(dāng)LTE的天線導(dǎo)頻出口功率是2.21dBm，并且穿透損耗小于8dm的時(shí)候，此時(shí)Pico站O1扇區(qū)的覆蓋半徑為57m。對(duì)于Pico站型運(yùn)用在室內(nèi)微小區(qū)覆蓋組網(wǎng)的建設(shè)中時(shí)，首先要考慮各個(gè)站間的干擾造成的底噪抬高和用戶感知程度下降的影響。所以要根據(jù)不同的室內(nèi)覆蓋方案分析系統(tǒng)之間不同頻段的干擾。

4.3 雙通道技術(shù)的不同

在LTE室內(nèi)局部覆蓋中多天線技術(shù)的主要運(yùn)用有：SU-MIMO、MU-MIMO、Diversity這三種技術(shù)。它們都可以使單用戶的最大吞吐量和小區(qū)最大吞吐量加倍的變大，同時(shí)與網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本直接相關(guān)的就是SU-MIMO。其中，LTE為了實(shí)現(xiàn)SU-MIMO，我們需把不同通道的輸出信號(hào)覆蓋在相同的區(qū)域。

4.4 天線配置的不同所帶來(lái)的差異

在LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)中，兩通路的系統(tǒng)它的兩個(gè)通路可以連接兩個(gè)位置不同的兩條垂直極化天線或者是一條雙極化的天線，兩條垂直化天線的激勵(lì)或者是雙極化的不同配置會(huì)對(duì)天線的相關(guān)性產(chǎn)生影響，進(jìn)而會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)性能。

結(jié)論：LTE作為下一代移動(dòng)通信的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，它具有高頻譜效率、高峰值速率、高移動(dòng)性和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架扁平化等多種優(yōu)勢(shì)，LTE室內(nèi)局部覆蓋將會(huì)向更多層面發(fā)展，它的發(fā)展具非常重大的意義。