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        LTE關(guān)鍵技術(shù)及室內(nèi)分布建設(shè)方案探討

        2016-03-04 20:42:25袁路
        無線互聯(lián)科技 2015年11期
        關(guān)鍵詞:建設(shè)方案

        袁路

        摘要:LTE室內(nèi)覆蓋建設(shè)不僅是運營商4G建設(shè)的難點和重點,也是業(yè)務(wù)的主要來源。文章通過對室內(nèi)覆蓋發(fā)展的趨勢預(yù)判,闡述了LTE關(guān)鍵技術(shù),并針對不同室內(nèi)覆蓋建設(shè)方案進行了分析和對比,總結(jié)了各個建設(shè)方案的特點,為LTE室內(nèi)覆蓋建設(shè)提供了一些參考。

        關(guān)鍵詞:LTE關(guān)鍵技術(shù);LTE室內(nèi)覆蓋;建設(shè)方案

        1室內(nèi)覆蓋發(fā)展的背景與趨勢

        移動通信歷經(jīng)幾十年的發(fā)展已經(jīng)邁向4G,占據(jù)主導(dǎo)地位的傳統(tǒng)語音業(yè)務(wù)的下滑趨勢日漸明顯,漸漸讓位于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),通信技術(shù)已經(jīng)慢慢滲透到越來越多的行業(yè)和應(yīng)用場景中。移動通信的日新月異不僅深遠地影響著人們的生活和工作,而且給移動通信行業(yè)未來的發(fā)展模式帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計,大約80%的業(yè)務(wù)來自于室內(nèi),因此室內(nèi)覆蓋建設(shè)是LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)期運營商關(guān)注的重中之重。室內(nèi)覆蓋的發(fā)展已歷經(jīng)十幾年,技術(shù)已趨于成熟,未來幾年室分建設(shè)將呈現(xiàn)有源設(shè)備數(shù)字化、信源設(shè)備多模化、微型化,分布系統(tǒng)光纖化,天饋系統(tǒng)共享化、天饋系統(tǒng)MIMO化等發(fā)展趨勢。LTE建設(shè)如火如茶,LTE的室內(nèi)覆蓋建設(shè)也將提出新的要求。筆者將以LTE的關(guān)鍵技術(shù)為切入點,分析與研究LTE室內(nèi)覆蓋建設(shè)的方案和架構(gòu)。

        2 LTE關(guān)鍵技術(shù)

        2.1 MIM0技術(shù)

        MIMO技術(shù)即是“多輸入多輸出”,簡單來說,通過分別在發(fā)射端和接收端使用多個發(fā)射天線和接收天線,從而可以多路徑發(fā)射和接收信號,起到提高通信質(zhì)量的作用。MIMO技術(shù)能有效利用空間資源,通過多個天線實現(xiàn)多發(fā)多收,可以實現(xiàn)系統(tǒng)信道容量的成倍提高,但頻譜資源和天線發(fā)射功率卻保持不變,顯示出明顯的優(yōu)勢,被視為4G移動通信的核心技術(shù)。

        MIMO技術(shù)主要包括空間復(fù)用和發(fā)送分集2項技術(shù)。其中空間復(fù)用技術(shù)指的是在不同的發(fā)送天線上發(fā)送各種各樣的信息,充分利用空間信道的弱相關(guān)性,從而讓數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆逯邓俾侍岣?;發(fā)送分集指的是在不同的發(fā)送天線上發(fā)送包含相同信息的信號,通過空間信道的弱相關(guān)性、頻率或時間上的選擇性等,能有效對抗多徑衰落,來提高信號傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠性,顯著提高傳輸速率和頻譜利用。

        2.2 OFDM技術(shù)(正交頻分復(fù)用技術(shù))

        OFDM技術(shù)是4G通信技術(shù)的核心技術(shù)。其原理是先將高速的數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為低速子信號,在被分割的多個正交子信道中進行傳輸。每個子載波占據(jù)相對窄的信道帶寬,具有大帶寬的抗衰落特性和子載波小帶寬的均衡簡單特性,這樣可以實現(xiàn)抗衰落與系統(tǒng)均衡的目的。OFDM技術(shù)的頻譜利用率可接近奈奎斯特極限,其利用率很高;該技術(shù)的抗衰落能力強,且傳輸數(shù)據(jù)的速率快。OFDM技術(shù)中用戶可選擇最好的頻率資源,獲得頻域多用戶分集增益;具有較強抗碼間的干擾能力,該技術(shù)引入CP(循環(huán)前綴),長于信道時延擴展即可消除碼間干擾。

        2.3多用戶檢測技術(shù)

        多用戶檢測技術(shù)能盡可能消除碼間干擾,對提高通信系統(tǒng)的性能有很大益處。其原理是把所有用戶的信號都當(dāng)作有用信號而不是干擾信號來處理,這樣就可以充分利用各用戶信號的用戶碼元、幅度、相位、時間和時延等信息對單個用戶的信號進行聯(lián)合檢測,從而大幅度地降低多徑多址干擾。作為4G通信技術(shù)中關(guān)鍵技術(shù)2_--,主要通過消除小區(qū)間干擾來改善通信性能和系統(tǒng)容量。實際容量的增加取決于算法的有效性、無線環(huán)境和系統(tǒng)負載。除了系統(tǒng)的改善,還可以有效的緩解遠近效應(yīng)。

        2.4 SA技術(shù)(智能天線技術(shù))

        SA技術(shù)即是智能天線技術(shù),也叫自適應(yīng)陣列天線,主要采用空分復(fù)用(SDMA),利用在信號傳播方向上的差別,可將同頻率、同時隙的信號識別區(qū)分,能在較大程度上抑制多用戶干擾、提高系統(tǒng)容量。在移動通信中,電波傳播受到很多因素影響如地形、建筑物、自然環(huán)境等,從而產(chǎn)生時延擴散、瑞利衰落、多徑、多址干擾等問題,使通信質(zhì)量受到嚴(yán)重影響,智能天線可以在空間域內(nèi)抑制交互干擾,并能改善信號質(zhì)量和增加傳輸容量。其核心是通過調(diào)節(jié)天線陣列的方向圖形,對各天線鏈路上接收到的信號按一定準(zhǔn)則的算法進行合并,達到增強所需信號、抑制干擾信號的目的。

        3 LTE室內(nèi)覆蓋建設(shè)方案

        建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)是運營商常用的室內(nèi)覆蓋建設(shè)手段,在滿足新頻段和新的設(shè)計指標(biāo)要求下,一般需要對原有室分系統(tǒng)進行改造,若考慮實現(xiàn)MIMO性能,更需考慮新建或改造成雙通道室分系統(tǒng)。但傳統(tǒng)方式的建設(shè)往往面臨工程實施難度大,物業(yè)難以協(xié)調(diào)的困難,實際應(yīng)用較為困難。即便如此,信源+室內(nèi)分布系統(tǒng)的方式目前仍是最常用、最直接的建設(shè)方案,如圖1所示。

        3.1 LTE室內(nèi)覆蓋的特殊性

        LTE從使用頻率、技術(shù)特性、建設(shè)難度及建設(shè)要求等方面與2G、3G室內(nèi)覆蓋建設(shè)相比,存在著較大差異,這也導(dǎo)致LTE室內(nèi)覆蓋建設(shè)存在如下特殊性:

        (1)LTE系統(tǒng)主要應(yīng)用在1.8G、2.1G、2.6GHz等高頻段,高頻段的無線信號傳播損耗更大,穿透力不強,更容易出現(xiàn)弱覆蓋,特別是“2G信號外泄嚴(yán)重、3G有覆蓋、4G弱覆蓋”的不均衡現(xiàn)象突出,導(dǎo)致部分系統(tǒng)上下行不平衡。

        (2)LTE系統(tǒng)的多輸入多輸出性能,上下行速率大幅提升,LTE解調(diào)能力對SINR更為敏感,這些LTE網(wǎng)絡(luò)特性都對室內(nèi)覆蓋的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求大大提高。

        (3)當(dāng)前室內(nèi)覆蓋同時存在2G/3G/WLAN/LTE多種制式,在引入LTE信號后,面臨諸多難點,如規(guī)避干擾、鏈路平衡、多網(wǎng)融合方式等。

        3.2 LTE室內(nèi)覆蓋建設(shè)方案分析

        為了提升室內(nèi)覆蓋效果,加快網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進度,國內(nèi)外通信廠商提出了多種用以提升室內(nèi)覆蓋效果的解決方案。目前LTE主要采用信源+室內(nèi)分布系統(tǒng)的覆蓋方式,可以采取2種思路:LTE獨立新建或者利舊原有室分系統(tǒng)。從投資效益和資源節(jié)約的角度來說,往往都希望能充分利用現(xiàn)有資源來部署建設(shè),但2種各有利弊,實際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中,運營商需要從網(wǎng)絡(luò)的實際情況出發(fā),全面評估、衡量。

        目前,現(xiàn)有室分系統(tǒng)多為全向單極化天線,饋線為單路。因此,在引入LTE時,可能面臨幾個選擇:單通道還是雙通道;獨立建設(shè)還是利舊;天線是單極化還是雙極化。

        運營商可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實際情況,全面衡量之后選擇不同的室分建設(shè)方案,目前主要采取以下幾種方案:

        (1)LTE單通道獨立建設(shè)方案。LTE室分系統(tǒng)獨立建設(shè),新建一路室分系統(tǒng),不實現(xiàn)MIM0,與現(xiàn)有2G/3G室分系統(tǒng)完全隔離,2套系統(tǒng)均不會互相干擾,可以獨立進行規(guī)劃優(yōu)化,但缺點是單通道LTE性能不能充分發(fā)揮,現(xiàn)有資源未能有效利用。適合于非熱點、現(xiàn)有室分利舊較有難度的站點。

        (2)LTE與2G/3G單通道共用建設(shè)方案。LTE采取利原有2G/3G室分系統(tǒng),不實現(xiàn)MIM0,2G/3G/LTE信源合路后采用一套室分系統(tǒng)進行建設(shè),雖可以有效利舊現(xiàn)有資源,但前提要求是原有2G/3G室分系統(tǒng)支持LTE頻段。此種方案需充分考慮插損、傳輸損耗、系統(tǒng)干擾等因素的影響,適合于物業(yè)協(xié)調(diào)難度大、非熱點區(qū)域。

        (3)LTE與2G/3G雙通道雙極化天線共用建設(shè)方案。LTE采用雙通道,使用兩路室分系統(tǒng),實現(xiàn)MIM0。一路系統(tǒng)新建,一路系統(tǒng)共用2c/3c原有室分系統(tǒng),如圖1所示。此種方案需要改造現(xiàn)有室分系統(tǒng),增加合路后需考慮插損、系統(tǒng)隔離度等因素,這種方式充分利用了現(xiàn)有資源,實現(xiàn)了MIMO,能夠最大程度體現(xiàn)LTE的優(yōu)越性能,是運營商最常采用的建設(shè)方案。

        (4)LTE雙通道雙極化天線獨立建設(shè)方案。此建設(shè)方案多適用于新建熱點區(qū)域的LTE室分建設(shè),通過采用雙極化天線+兩路系統(tǒng)實現(xiàn)了MIMO,可以實現(xiàn)LTE系統(tǒng)的獨立規(guī)劃與優(yōu)化,能夠帶來較好的用戶體驗、容量和上下行速率,避免了采用雙倍的單極化天線,節(jié)約資源,且較易滿足室內(nèi)天線的占用空間。

        4結(jié)語

        LTE室內(nèi)覆蓋建設(shè)應(yīng)綜合考慮業(yè)務(wù)需求、網(wǎng)絡(luò)性能、改造難度、投資成本等因素,選擇合理的建設(shè)方案。文章對比分析了LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)多種建設(shè)方案,為今后的LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)提供重要的決策建議。

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