LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)性能及建設(shè)策略

胡梢華

（中睿通信規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，廣東 廣州510630）

0 引言

2013年12月，工業(yè)和信息化部向三家電信運(yùn)營(yíng)商（中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通）發(fā)放了第四代移動(dòng)通信業(yè)務(wù)TD-LTE牌照，標(biāo)志著我國(guó)4G時(shí)代的來臨。2014年7月，中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通獲批在全國(guó)16個(gè)城市試驗(yàn)FDD-LTE和TDD-LTE混合組網(wǎng)。各電信運(yùn)營(yíng)商計(jì)劃投入巨資建設(shè)LTE網(wǎng)絡(luò)。

1 LTE技術(shù)介紹

LTE使用OFDM、MIMO、調(diào)度和鏈路自適應(yīng)、E-MBMS、小區(qū)干擾控制等核心技術(shù)。

表1 LTE關(guān)鍵技術(shù)

2 LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)性能分析

2.1 性能分析概述

本文中的分析的是TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)的性能，系統(tǒng)帶寬為20MHz，測(cè)試場(chǎng)景分為封閉區(qū)域和空曠區(qū)域兩種，封閉測(cè)試區(qū)域選擇為辦公室環(huán)境，空曠測(cè)試區(qū)域選擇無間隔區(qū)域。測(cè)試中各位置的定位為，近點(diǎn)：RSRP=-75～-85dBm，中點(diǎn)：RSRP=-85～-95dBm；遠(yuǎn)點(diǎn)：RSRP=-95～-105dBm。

2.2 LTE室分單雙通道性能分析

單雙通道的性能測(cè)試結(jié)果如下表：

表2 LTE室分單雙通道性能對(duì)比 （單位：Mbps）

從理論上分析，雙通道LTE室分容量應(yīng)為單通道容量的2倍；從測(cè)試結(jié)果中，雙通道LTE室分容量約為單通道容量的1.8倍。其中近點(diǎn)和遠(yuǎn)點(diǎn)的吞吐量增益較大，遠(yuǎn)點(diǎn)的增益較小。因此，加大天線密度使信號(hào)均勻，信號(hào)質(zhì)量提升，有利于LTE系統(tǒng)速率提高。

在遠(yuǎn)點(diǎn)，雙通道LTE室分系統(tǒng)容量與傳播環(huán)境密切相關(guān)，在密集隔斷區(qū)，隨著雙天線間距的擴(kuò)大，雙通道系統(tǒng)相對(duì)單通道系統(tǒng)的容量也有明顯提升，相對(duì)容量增益約1.5倍至1.9倍不等；在開闊區(qū)，雙通道系統(tǒng)相對(duì)單通道，容量增益僅為1至1.45倍。

從性能角度出發(fā)，在典型的室內(nèi)場(chǎng)景中雙通道相比單通道具有明顯的性能提升。

2.3 LTE室分單極化和雙極化天線性能分析

從原理上分析，2付單極化天線（空間分集）比1付雙極化天線（極化分集）的分集效果好，因此數(shù)據(jù)吞吐量也較高。本文分封閉區(qū)域和空曠區(qū)域場(chǎng)景進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，從下表測(cè)試結(jié)果可看出，測(cè)試結(jié)果與理論相符，2付單極化天線比1付雙極化天線的吞吐量大，但相差幅度不大。使用2付單極化天線時(shí)，天線間距需要達(dá)到一定值。在室分建設(shè)中，如果工程施工方便，優(yōu)先選用2付單極化天線（空間分集）的方式。

表3 LTE室分單極化和雙極化天線性能對(duì)比

2.4 LTE室分天線間距性能分析

對(duì)于2付單極化天線的建設(shè)方式，天線達(dá)到一定間距才能達(dá)到良好的分集接收和MIMO效果。綜合考慮測(cè)試結(jié)論及工程安裝實(shí)際條件，安裝條件允許時(shí)天線間距在10λ=1.25m最佳，安裝受限時(shí)天線間距應(yīng)不小于4λ=0.5m。具體的性能對(duì)比見下表：

表4 LTE室分天線不同間距性能對(duì)比

2.5 LTE室分雙通道功率不平衡性能分析

LTE室分雙通道MIMO建設(shè)中，需要考慮雙通道功率平衡的問題。隨著兩路功率不平衡的加劇，系統(tǒng)性能成下降趨勢(shì)。經(jīng)過測(cè)試，雙通道功率差5dB時(shí)，小區(qū)上行吞吐量下降8.8%，下行吞吐量下降6.8%，具體理論分析和測(cè)試結(jié)果見下表。從系統(tǒng)性能和工程實(shí)施角度考慮，雙通道功率差異應(yīng)在5dB以內(nèi)，工程上可采取新建支路增加衰減器的方法，并在工程驗(yàn)收中增加通道電平匹配測(cè)試。

表5 LTE室分雙通道功率不平衡性能對(duì)比

表6 LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)不同建設(shè)方案對(duì)比

3 LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)策略分析

LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)方案可分為單通道方案和雙通道方案，其中雙通道方案分為新建一路利舊一路，新建雙通道方案，以及雙通道變頻方案。

方案一：?jiǎn)瓮ǖ婪桨福琇TE通過合路饋入到原有單通道分布系統(tǒng)；根據(jù)原有室分天線位置或密度，考慮是否需增加或調(diào)整天線布放點(diǎn)。

方案二：新建一路利舊一路，LTE的一個(gè)通道與原有分布系統(tǒng)進(jìn)行末端合路，根據(jù)原有室分天線位置或密度，考慮是否需增加或調(diào)整天線布放點(diǎn)；并新增一個(gè)LTE通道，實(shí)現(xiàn)MIMO。

方案三：新建雙通道方案，新建兩個(gè)LTE通道及天線點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)單用戶MIMO。

方案四：雙通道變頻方案，在信源端使用變頻設(shè)備將一路信號(hào)變?yōu)楫愵l，在分布系統(tǒng)末端再進(jìn)行還原。

表6對(duì)各種建設(shè)方案進(jìn)行優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)和場(chǎng)景對(duì)比。

4 總結(jié)

經(jīng)過理論分析，LTE室分性能及實(shí)施建議有：

4.1 雙通道LTE室分容量約為單通道的1.8倍，近點(diǎn)和中點(diǎn)差異大，

遠(yuǎn)點(diǎn)的差異小。加大天線密度使信號(hào)均勻，信號(hào)質(zhì)量提升，有利于LTE系統(tǒng)速率提高。

4.2 2付單極化天線比1付雙極化天線的吞吐量大，但相差幅度不大。在室分建設(shè)中，如果工程施工方便，優(yōu)先選用2付單極化天線（空間分集）的方式。

4.3 對(duì)于2付單極化天線的覆蓋方式，安裝條件允許時(shí)天線間距在10λ=1.25m最佳，安裝受限時(shí)天線間距應(yīng)不小于4λ=0.5m。

4.4 雙通道功率差5dB時(shí)，小區(qū)上行吞吐量下降8.8%，下行吞吐量下降6.8%。從系統(tǒng)性能和工程實(shí)施角度考慮，雙通道功率差異應(yīng)在5dB以內(nèi)。

對(duì)于原有室分進(jìn)行LTE接入的建設(shè)方式，需要考慮容量需求、改造難度以及物業(yè)協(xié)調(diào)難度綜合考慮進(jìn)行選擇。

［1］吳華榮.LTE關(guān)鍵技術(shù)的研究[J].中山大學(xué)研究生學(xué)刊：自然科學(xué)·醫(yī)學(xué)版，2010（04）.

［2］何紅，古慶利.TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)方式[J].移動(dòng)通信，2013（08）.