黑龍江同信通信股份有限公司 王旭東

LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)方案研究

黑龍江同信通信股份有限公司 王旭東

LTE即分時(shí)長(zhǎng)期演進(jìn)系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)性原則以及室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)場(chǎng)景選擇原則。為克服LTE室內(nèi)干擾，保證室內(nèi)信號(hào)覆蓋強(qiáng)度，及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式，需要給出合適的室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃思路，并著重分析研究以上幾個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題。對(duì)不同場(chǎng)景下室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)給出不同的建議，同時(shí)決策出需要重點(diǎn)建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域。本文主要關(guān)注LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)的天線類型，建設(shè)模式，覆蓋鏈路預(yù)算和系統(tǒng)改造方案等幾個(gè)方向，并提出相應(yīng)的政策性建議。

LTE；室內(nèi)分布系統(tǒng)；建設(shè)方案；建議

引言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，智能手機(jī)越來(lái)越普及，人們對(duì)移動(dòng)通信的需求量不斷增加，因此帶動(dòng)了整個(gè)通信行業(yè)的發(fā)展，也加速了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商之間的激烈競(jìng)爭(zhēng)。各大運(yùn)營(yíng)商都在不斷升級(jí)網(wǎng)絡(luò)，以滿足快速更新下的業(yè)務(wù)發(fā)展需求和激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。全球各個(gè)國(guó)家的各大運(yùn)營(yíng)商都在積極部署LTE，而我國(guó)政府也在不斷發(fā)展TD網(wǎng)絡(luò)，并推出一系列扶持TD發(fā)展的政策措施，致力于跟上國(guó)際發(fā)展的步伐。

其中室內(nèi)LTE在整體中占有很大比例，由相關(guān)數(shù)據(jù)反映可以看出，智能手機(jī)用戶的通話業(yè)務(wù)一半以上都發(fā)生在室內(nèi)，因此為了保證用戶的通話及網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，需要不斷加強(qiáng)室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋力度，從而使LD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)質(zhì)量得到保障。

在我國(guó)LTE室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模發(fā)展的趨勢(shì)下，對(duì)LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)整體方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和規(guī)劃是不可或缺的。本文就LTE室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)的建設(shè)方案設(shè)計(jì)思路進(jìn)行探討和研究，并給出指導(dǎo)性意見(jiàn)或建議。

1.LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)概述

1.1 基本結(jié)構(gòu)

LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)思路如下圖1所示。

圖1 LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)思路

LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)基本結(jié)構(gòu)主要包括系統(tǒng)干擾分析，覆蓋指標(biāo)制定，覆蓋性能分析，室內(nèi)分布天線點(diǎn)位確定，LTE建設(shè)模式選擇，信號(hào)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(nèi)容，整個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)劃過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，需要分步驟的先后順序進(jìn)行逐一設(shè)計(jì)。

1.2 室內(nèi)覆蓋天線類型

1.2.1 單極化天線

LTE室內(nèi)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(lái)，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(shí)際安裝過(guò)程中，如果無(wú)法滿足10λ的要求，也必須要達(dá)到4λ約0.5m的間距，否則無(wú)法完成安裝。

1.2.2 雙極化天線

雙極化天線其實(shí)就是將兩副單極化天線用一副雙極化天線代替，但實(shí)際線路仍然需要兩路天線。在室內(nèi)分布改造過(guò)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(diǎn)位的位置等無(wú)需改變。目前生產(chǎn)天線的廠家都已經(jīng)生產(chǎn)出了專門用于室內(nèi)分布的雙極化天線，但還處于正在測(cè)試的階段，如果測(cè)試取得成功，那么雙極化天線將在不同條件的場(chǎng)景下得以應(yīng)用，從而簡(jiǎn)化了天線類型。

1.3 LTE室內(nèi)分布建設(shè)模式分析

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

2.TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)

在選擇利用MIMO雙流建設(shè)模式之后，以下是對(duì)TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)工程施工方式的具體介紹，總共有三種建設(shè)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(shè)方式，下文將做具體分析。

2.1 MIMO雙流新建

首先在新建的場(chǎng)景中，采用兩路分布系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)，但需要控制好兩路憤怒系統(tǒng)的功率平衡以滿足信號(hào)覆蓋的均衡性。其次在改造的場(chǎng)景中，若出現(xiàn)合路時(shí)各系統(tǒng)間干擾過(guò)大，可以采用新建兩路天饋系統(tǒng)來(lái)緩解干擾，而不必改變?cè)瓉?lái)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(hào)連接到RRU射頻拉遠(yuǎn)模塊，再由射頻拉遠(yuǎn)模塊輸出兩路信號(hào)，分別傳輸至天饋系統(tǒng)中。

圖2 MIMO雙流新建建設(shè)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(guò)程中在合路器的作用下將原單路分布系統(tǒng)利用起來(lái)。在TD-LTE雙路系統(tǒng)中，其中一路用來(lái)新建室內(nèi)分布系統(tǒng)，而另一路則在原有的分布系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行合路，從而達(dá)到雙流的建設(shè)目的。同樣，在合路過(guò)程中，要時(shí)刻注意兩路分布系統(tǒng)的功率平衡，確保信號(hào)覆蓋效果。

圖3 MIMO雙流建設(shè)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(yuǎn)模塊原來(lái)的兩路信號(hào)GSM，TD-SCDMA進(jìn)行合路。當(dāng)TD-LTE與其他系統(tǒng)在原有分布系統(tǒng)上發(fā)生沖突時(shí)，需要在滿足TD-LTE系統(tǒng)性能條件的基礎(chǔ)上對(duì)原有系統(tǒng)的無(wú)源器件和天線點(diǎn)位進(jìn)行適當(dāng)?shù)馗淖儭?/p>

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

2.4 TD-LTE 室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋鏈路預(yù)算

TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋鏈路預(yù)算是整個(gè)設(shè)計(jì)方案中十分重要的部分。鏈路預(yù)算一般采用衰減因子傳播模型，需要計(jì)算出信號(hào)在傳播過(guò)程中的路徑損耗，其計(jì)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(shí)的典型數(shù)值為39dB，其中d為信號(hào)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(nèi)分布系統(tǒng)改造方案

室內(nèi)分布系統(tǒng)的改造也是其擴(kuò)大化建設(shè)進(jìn)程中的重要部分，室內(nèi)分布系統(tǒng)的改造主要是對(duì)饋線的改造以及對(duì)天線的改造兩部分，下文我們將重點(diǎn)分析系統(tǒng)改造的具體內(nèi)容。2.5.1 饋線改造

首先，饋線由于型號(hào)的不同，它們的損耗頻段也不相同，其中信號(hào)頻段越高，其損耗越大。一般來(lái)說(shuō)，TD-LED室內(nèi)分布系統(tǒng)的工作頻段為24GHZ，該頻段相對(duì)較高，因此其損耗也較大。為了降低信號(hào)在傳播過(guò)程中的過(guò)高損耗，我們常常需要在原來(lái)的分布系統(tǒng)上進(jìn)行適當(dāng)改造：首先建議將原先分布系統(tǒng)中長(zhǎng)度大于5m的平層饋線即8D/10D饋線換成1/2饋線，因?yàn)?D/10D饋線將對(duì)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(zhǎng)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(shè)及改造

在完成TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)之后，在現(xiàn)網(wǎng)的條件下，若出現(xiàn)信號(hào)減弱或者網(wǎng)絡(luò)性能不達(dá)標(biāo)的情況，又或者說(shuō)現(xiàn)網(wǎng)天線系統(tǒng)存在位置或密度不合理的情況，這時(shí)，我們需要對(duì)現(xiàn)有分布系統(tǒng)中的天線進(jìn)行改造，主要是通過(guò)改變現(xiàn)有天線的布放點(diǎn)，使其位置，密度，信號(hào)覆蓋范圍更加合理適用。對(duì)于不同的分布場(chǎng)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(hào)覆蓋半徑最好為6-10m，而在半開(kāi)放的環(huán)境中，信號(hào)覆蓋半徑建議設(shè)置在10-16m的范圍內(nèi)。

3.TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃

3.1 室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃原則

室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)需要充分考慮到成本以及技術(shù)條件等各個(gè)方面的因素，綜合起來(lái)決策出最佳建設(shè)方案。首先，室內(nèi)分布系統(tǒng)的規(guī)劃需要結(jié)合無(wú)線網(wǎng)絡(luò)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(nèi)分布系統(tǒng)的改造過(guò)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(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的影響。

在室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)中，需要遵循室內(nèi)外覆蓋一體化原則，一方面需要保證室內(nèi)信號(hào)覆蓋的強(qiáng)度，另一方面還要控制室內(nèi)信號(hào)的穩(wěn)定性。在室內(nèi)時(shí)，室內(nèi)信號(hào)應(yīng)該強(qiáng)于室外信號(hào)，在距離室內(nèi)較遠(yuǎn)的室外場(chǎng)景時(shí)，則需要室外信號(hào)優(yōu)先于室內(nèi)信號(hào)，避免室內(nèi)外兩者信號(hào)之間互相造成不必要的干擾。另外，為了區(qū)別室內(nèi)外信號(hào)之間的交互干擾，通常需要保證室內(nèi)外信號(hào)頻率不同。還需要十分注意的是，在室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)或改造過(guò)程中，必須做好多個(gè)系統(tǒng)間的干擾隔離，通常采用隔離性能較好的設(shè)備硬件。

3.2 室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃場(chǎng)景選擇

在室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)中，需要尊循一系列場(chǎng)景規(guī)劃原則，以提高室內(nèi)分布系統(tǒng)的準(zhǔn)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(jìng)爭(zhēng)力。

首先室內(nèi)分布系統(tǒng)需要滿足業(yè)務(wù)需求的原則，即室內(nèi)分布系統(tǒng)應(yīng)該全面滿足有業(yè)務(wù)需求的區(qū)域，千萬(wàn)不能為了發(fā)展而盲目擴(kuò)建，造成資源的浪費(fèi)。第二，需要滿足用戶和業(yè)務(wù)發(fā)展原則，室內(nèi)分布系統(tǒng)需要積極配合無(wú)線城市，集團(tuán)客戶等各種用戶群的業(yè)務(wù)拓展和研發(fā)創(chuàng)新，以便于提升用戶的用網(wǎng)體驗(yàn)。第三，還要尊循品牌影響力原則，品牌影響力對(duì)于品牌建設(shè)和發(fā)展具有極其重要的作用，因此室內(nèi)分布系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)首選城市地標(biāo)，重要建筑物，重要場(chǎng)所及設(shè)施。最后，還需要滿足可操作性原則，正如上文提到過(guò)的室內(nèi)分布系統(tǒng)需要滿足的最基本的條件是建設(shè)成本和技術(shù)條件，因此，需要綜合考慮系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中的物業(yè)調(diào)度的難易程度，同時(shí)結(jié)合工程施工的操作便宜性等等。

4.結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)技術(shù)將越來(lái)越完善。但在室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)的初級(jí)階段，仍需要通過(guò)大量的思路設(shè)計(jì)，比如系統(tǒng)的規(guī)劃，建設(shè)以及系統(tǒng)改造等方面。這樣一來(lái)，更加有利于LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)。另外，在室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)中，需要充分考慮到室內(nèi)規(guī)劃的一系列原則，諸如成本預(yù)算，技術(shù)條件，干擾隔離等。另外，在室內(nèi)分布系統(tǒng)的可操作性的基礎(chǔ)上，則需要遵循業(yè)務(wù)需求原則，用戶和業(yè)務(wù)發(fā)展原則，品牌影響力原則等等，致力于不斷擴(kuò)張室內(nèi)分布系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域和品牌影響力，同時(shí)不斷提升用戶的感知程度。

[1]呂召彪,李新中,楊軍.LTE MIMO室內(nèi)場(chǎng)景解決方案研究[A].2011全國(guó)無(wú)線及移動(dòng)通信學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C].2011.

[2]呂婷,楊軍,呂召彪,王常玲.LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)改造方案研究[A].2012全國(guó)無(wú)線及移動(dòng)通信學(xué)術(shù)大會(huì)論文集(上)[C].2012