LTE室内分布系统架构方案研究

2014-05-11吴烨宇何华勇

通信电源技术 2014年2期

关键词：单通道共用双通道

吴烨宇，何华勇

（广东省电信规划设计院有限公司，广东广州510630）

室内是话务发生的密集区域，其中以数据话务量最为突出，所以室内网络必须能够支持高速数据业务以及多媒体业务，LTE网络能很好地解决室内覆盖问题。因此，自从移动通信网络发展以来，室内分布系统一直是其建设的重点。

1 室内分布系统简介

1.1 室内分布系统结构

LTE在室内覆盖的主要实现方式就是室内分布系统，其主要由信源和信号分布系统组成，如图1所示。其中，信源包括宏基站、分布式基站、光纤直放站等。对于信源的选取，需要以室内分布系统覆盖区域分担的具体业务类别、容量等为依据。信号分布系统主要包括无源和有源分布系统、光纤分布系统、混合分布系统以及泄露电缆分布系统等，在进行信号分布系统形式的选取时要充分考虑建筑的结构及系统的覆盖面积等因素。

图1 室内分布系统的组网示意图

1.2 LTE室内分布建设模式分析

LTE室内分布建设分为两种模式：单通道和双通道模式。所谓单通道模式，即LTE基站只输出一路，下行形成1×2SIMO系统，对某些数据要求不高的建筑，应该优先考虑选用该室内分布建设模式；双通道模式，即通过两路独立馈线和天线构成2×2MIMO系统，对于数据业务的热点地区，可通过引入双通道室内分布系统，以体现MIMO双流对系统容量的提升，提高用户感知度。双通道模式可以采用单、双极化天线来实现。

通过对典型室内环境下LTE系统3个用户的2×2MIMO与1×2SIMO的性能进行测试，得到如表1所示的结果。

表1 单通道与双通道测试结果

从测试结果来看，开启双通道后，小区吞吐量对比单通道会有较大提升。

（a）近点双流具有一倍的增益。

（b）中点具有50%左右的增益。

（c）远点基本无增益。

1.3 LTE室内分布系统规划原则

（1）统筹经济及技术水平，选取最优建设方案。首先，在进行LTE室内分布系统建设时，无线网络性能、分布系统改造的难易程度、现有设备资源情况等是需要综合考虑的因素。其次，如果需要对现有的室内分布系统进行改造，应以最小改造工作量为原则，对现有网络的影响程度降至最低。

（2）室内外覆盖一体化原则。在建设LTE室内分布系统时，应坚持室内外协同覆盖的原则，控制好室内分布系统的信号外泄。

（3）室内外采用异频组网方式。为了将室内外无线信号之间相互干扰的程度降至最低，在有足够频率资源支持的情况下，室内外分布宏站建设应尽量采用异频组网的方式，室内小区间可以根据场景特点采用同频或异频组网。

（4）充分考虑系统间的干扰隔离问题。在进行室内分布系统建设时，多系统间的相互干扰是一个必须考虑的因素，应综合考虑GSM、TD－SCDMA、WLAN和TD－LTE共用的需求，并按照相关要求促进室内分布系统的共建共享，应确保LTE与其他通信系统间具有足够的隔离度，避免产生系统间的强干扰。因此，在进行室内分布系统建设和改造时，应优先选用隔离度性能较高的设备或器件。

（5）LTE室内分布系统应按照“多天线、小功率”的原则进行建设，电磁辐射必须满足国家和通信行业相关标准。

2 LTE室内分布系统建设方案

在进行LTE室内分布系统覆盖方案设计时，可以从两个方面出发：独立建设LTE或者在原有2G／3G网络的基础上建立。一般运营商对一项新的无线网络技术应用时，投资效益的最大化是主要原则，都希望在部署建设时能够对现有的网络资源加以充分利用。但值得注意的是，在原有的2G／3G网络资源的基础上建设新网络，会增加施工难度，并有可能造成几张网络无法独立进行规划和优化，从而大大增加了后期网络运维的难度。因此，到底选用何种方式来建设LTE室内分布系统，运营商需要结合自身网络的实际情况，充分研究分析多种改造方案的利与弊。

2.1 LTE单通道独立建设方案

单通道独立建设方案是指以原有的2G／3G网络为基础，在其覆盖区域内，采用单通道来设置LTE，增加一路馈线、射频器件和天线，不实现MIMO，在室内分布建设中与2G／3G室内分布系统独立建设，采用独立的天馈系统。

由于2G／3G室分与LTE室分在物理上处于完全隔离的状态，因此在建设和改造的过程中对现有系统的运行均不造成影响，而且可以独立地规划优化LTE系统。由于单通道系统的性能与双通道系统相比存在一定的差距，因此在非热点区域适合选用该方案。

2.2 LTE与2G／3G单通道共用建设方案

单通道共用建设方案是指LTE采用单通道设置，使用1路射频单元，不实现MIMO，在室内分布建设中与2G／3G共用天馈系统。

LTE与现有的2G／3G系统共用室内分布系统有很多优点，例如不存在增加天线数量，业主也不会过于抵触，大大节省了馈线投资。在分布系统建设时，对现有的室内分布系统中所有射频器件和天线都需要进行必要的改造，确保能够支持LTE频段，这需要花费大量的资金，并且合路引入的插入损耗对现有的室内分布系统可能会造成一定程度的影响。由于以上种种原因，此方案更适合用于非热点区域。

2.3 LTE双通道单极化天线独立建设方案

双通道单极化天线独立建设方案是指LTE采用双通道设置，使用两路射频单元，实现MIMO，在室内分布建设中与2G／3G独立建设，采用独立的天馈系统，并且LTE每路射频通过单极化天线的方式进行覆盖。

在此方案中，需要另外增加两路馈线和两套无源器件才能独立建设LTE室内分布系统。由于LTE的实现方式是单极化天线，并且增加了一路射频，因此天线数量需要增加两倍。由于LTE室内分布系统与2G／3G室内分布系统完全处于物理隔离状态，因此在建设和改造的过程中不会对现有的系统运行造成影响，可以实现LTE系统的独立规划优化。且实现双通道MIMO，能够带来较好的用户体验和容量。但是，该方案必须独立建设，不能以原有的室内分布系统为基础，因此造价比较高。同时，需要占用大量天花板的天线安装空间来安装新增的两套天线，容易受到业主一定程度的抵触。

2.4 LTE与2G／3G双通道单极化天线共用建设方案

双通道单极化天线共用建设方案是指LTE采用双通道设置，使用两路射频单元，实现MIMO，在室内分布系统建设中与2G／3G共用分布系统，LTE的一路射频与2G／3G共用一套天馈系统，还有一路射频则使用单独的天馈系统，LTE两路射频通过单极化天线的方式进行覆盖。

为了能够支持LTE频段的要求，在此方案中需要对原2G／3G分布系统的器件进行改造。与此同时，现有的系统在增加合路后可能会受到一定程度影响，而且需要增加一个天线端口，增加天线的占用空间。

2.5 LTE双通道双极化天线独立建设方案

双极化天线独立建设方案是指LTE采用双通道设置，使用两路射频单元，实现MIMO，在室内分布建设中与2G／3G独立建设，采用独立的天馈系统，且LTE两路射频通过双极化天线的方式进行覆盖。在此建设方案中，需要增加两路馈线和两套无源器件才能确保该LTE室内分布系统能够独立建设，由于实现方式是双极化天线，因此只需增加一倍的双极化天线数量。这种方案在建设和改造的过程中不会对现有系统的正常运行造成影响，可以实现LTE系统的独立规划优化，且实现MIMO，能够带来较好的用户体验和容量。