LTE室内分布系统典型建设方案研究

2014-07-29王方正张文超

中国新通信 2014年4期

关键词：改造方案

王方正　张文超

【摘要】针对当前LTE网络建设追求局部精细优化、完善深度覆盖的需求提出了LTE室内分布系统典型建设方案研究。文章简述了LTE室内分布系统重点覆盖场景，并对其工程指标要求、新建方案、改造方案等内容进行深入分析和总结。

【关键词】 LTE 室内分布系统新建方案改造方案

一、引言

工业和信息化部于2013年12月4日向中国移动通信集团公司、中国电信集团公司和中国联合网络通信集团有限公司颁发“LTE/第四代数字蜂窝移动通信业务（TD-LTE）”经营许可。至此国内LTE网络建设正式步入快车道。

城市的快速发展带来的是钢筋混凝土、结构高大的建筑物，无线环境复杂，信号遮挡严重，信号衰落大，如何解决城区深度覆盖的问题、扫清城区网络覆盖的死角，提升用户对LTE网络感知等方面的需求，成为室内分布系统建设亟需解决的一个重要课题。

二、LTE室内分布系统

2.1 LTE室内分布系统重点覆盖场景介绍

室内分布系统覆盖范围广泛，覆盖场景种类繁多，现将重点覆盖场景从建设结构和业务特点的角度进行初步分析。（1）高层写字楼和酒店。建筑特点：该类建筑多为全钢或钢筋混凝土结构外加玻璃幕墙。楼层内的墙壁多采用复合吸音材料，穿透损耗较小。业务特点：高端用户多，业务密集，数据业务量大。（2）商场。建筑特点：多为钢筋混凝土框架结构外加玻璃幕墙，层内一般无阻挡或是简单的装修隔档，穿透损耗小，层间穿透损耗较大。业务特点：节假日或平日晚上业务量大，多以语音业务为主。（3）室内体育场和会议中心。建筑特点：该室内无线传播条件比较理想，信号为视距传输，能量以直达为主。业务特点：业务主要以事件为触发，展览、会议、赛事举行时，业务量出现高峰。（4）城市地铁。建筑特点：高业务量，大型建筑，传播模型复杂。业务特点：流动人员集中且话务量较高，主要以语音业务、短信和即时业务为主。（5）机场、车站。建筑特点：该建筑风格各异，占地面积大，内部结构复杂，楼层非常空旷。业务特点：话务密度较高，普通语音、短信和即时业务为主，VIP区域需要数据业务连续覆盖。（6）地下车库。建筑特点：建筑结构多为加强的钢筋混凝土结构，封闭情况很好。业务特点：高端用户比重较大，但话务量较小且以语音业务为主。

2.2 LTE室内分布工程指标要求

2.2.1 覆盖指标

（1）边缘场强：室内目标覆盖区域内公共参考信号接收功率（RSRP）≥-105dBm，覆盖概率达到95%。（2）室内信号外泄场强：室外10米外泄信号：室外第一导频的RSRP-室内外泄信号的RSRP≥5dB。（3）RSRP参考信号接收质量：室内外异频组网场景：单路室内分布95%区域，公共参考信号信干噪比 RS SINR 大于6dB，双路室内分布公共参考信号信干噪比 RS SINR 大于9dB。室内外同频组网场景：单路室内分布95%区域，公共参考信号信干噪比 RS SINR 大于-3dB，双路室内分布公共参考信号信干噪比 RS SINR 大于0dB。

2.2.2 业务质量

（1）无线信道呼损率：不高于2%。（2）无线接通率：规划区域内90%区域，优于99%概率。（3）误块率：规划区域内90%区域，BLER< 10%。（或收敛于10%）。（4）目标吞吐量：15MHz带宽条件下，室内单载波小区：单天线DAS：下行25Mbps，上行 15Mbps；双天线DAS：下行40-75Mbps，上行 20-30Mbps。（5）目标边缘速率：下行4Mbps，上行 256Kbps。

2.2.3 天線选型

（1）根据室内覆盖具体情况，合理选择不同类型、不同波瓣宽度、不同增益的天线。（2）密闭环境选择全向吸顶天线；易泄漏的区域可选择定向天线朝不泄漏的区域覆盖。（3）开阔型环境优选新型全向吸顶天线进行覆盖。（4）半开放环境在窗户或走道等边缘地区使用定向天线。（5）大面积使用玻璃幕墙的环境，应使用定向天线，从幕墙边缘向室内中心辐射。（6）电梯选取对数周期天线或定向天线安装在电梯井进行覆盖。

2.2.4 LTE天线与其他系统天线间距要求，见表1。

2.2.5 MIMO天线要求

（1）在MIMO双流的情况下，可以选择2个单极化天线或1个双极化天线。若天线安装空间受限或物业协调困难场景，优先选择使用室分双极化天线。（2）对于支持MIMO的双路室内分布系统，组成MIMO天线阵的两个单极化天线口功率值之差要求控制在5dB以内（3dB以内最佳）。实测：功率差5dB时，小区上行吞吐量下降8.8%，下行吞吐量下降6.8%。功率不平衡会提高信号解调门限，需提高相应的调制编码方式，因而吞吐量下降。（3）为了保证LTE的MIMO性能，建议双天线尽量采用10λ以上间距，约为1.25 米，如实际安装空间受限双天线间距不应低于4λ，约为0.5米。

2.2.6 天线密度及功率要求

根据试验网的经验数据，一般建筑物LTE室内分布系统，天线总出口功率应控制在10～15dBm（总功率）。

（1）对于特殊场景，天线口功率还可适当酌情提高，但应满足国家对于电磁辐射防护的规定。（2）天线覆盖半径参考建议为：在半开放环境，单天线情况下，如商场、超市、停车场、机场等，覆盖半径取10～15米；在较封闭环境，单天线的情况下，如酒店、写字楼、办公楼、娱乐场所等，覆盖半径取8～10米。

2.2.7 馈线及无源器件使用原则

（1）室内分布系统主干馈线中不使用8D/10D馈线；（2）超过5米小于30米的线缆选用1/2馈线；（3）主干馈线中长度超过30米选用7/8馈线。（4）器件工作频率范围要求为800～2500MHz，其驻波比、插损满足规范要求。

2.2.8 LTE与CDMA室内分布系统合路原则

LTE RSRP边缘场强标准比CDMA导频标准低20dB，CDMA设计规范边缘场强-85dBm，LTE设计规范边缘场强-105dBm。

相对CDMA系统， LTE信源功率差、馈线损耗和空间传播损耗较大，造成合路后比CDMA导频信号弱30dB。由此，如原有CDMA室内分布系统天线密度较大，边缘场强达到-75dBm，则LTE边缘场强可达-105dBm，基本满足覆盖要求，对于CDMA室内分布系统边缘场强低于-75dBm的室内分布系统，则需要通过LTE小区分裂、增加天线密度等方式满足覆盖。

2.3 LTE室内分布系统新建方案

2.3.1 单路建设方式

对于LTE数据速率及容量要求不高的区域，如：聚类市场、商务楼宇、星级酒店、娱乐场所、政企单位、医院，建议采用单路建设方式，如图1所示。

2.3.2 双路建设方式

对于重要场景、高话务量高流量的场景，如：交通枢纽、高校、大型场馆、自有营业厅、手机卖场等，建议建设双路天馈系统，如图2所示。

2.4 LTE室内分布系统改造方案

2.4.1 改造方案A：直接合路原系统（单通道）

增加合路器，直接合路。适用场景：适合对数据业务需求量不大，或改造极其困难的场景。优点：工程改造量小，更换合路器即可。缺点：不能充分体现LTE的MIMO特性，相同情况下系统峰值吞吐量只能达到双通道方式的60%，如图3所示。

2.4.2 改造方案B：对原有系统进行改造后进行合路（单通道）

对原有系统进行改造，增加天线密度，新建或更换主干，增加合路器。适用场景：客流量大，语音业务和数据业务量较大，但物业协调困难，无法大规模施工。优点：工程改造量较小。缺点：不能充分体现LTE的MIMO特性，相同情况下系统峰值吞吐量只能达到双通道的60%，如图4所示。

2.4.3 改造方案C：新建一路，利旧一路（双通道）

在原有室内分布系统基础上以合路方式利旧一路，新建一路的方式进行LTE室内分布系统改造。适用场景：满足高速率体验需求，具备改造条件的楼宇。