CDMA室內分布系統LTE改造方案研究

方丹

【摘 要】

主要研究電信室內無線網絡向4G網絡的轉型改造，即現網室內分布系統如何進行LTE改造的問題，首先介紹了LTE室內覆蓋時需要考慮的幾個方面，然后結合工作中的實際經驗分析了幾類改造，包括普通分布系統改造、分布系統雙流改造，最后總結了實際工程建設中需注意的幾個問題。

【關鍵詞】

室內分布系統 CDMA LTE 雙流改造

1 引言

隨著中國4G網絡牌照的正式發放，中國電信4G時代已經到來，LTE將是未來中國電信數據業務的主要承載網絡，其室內信號覆蓋的優劣直接關系著LTE網絡的質量。如何打造一張優質的LTE室分網絡，是目前亟待解決的問題。

目前正處在4G建設的初期，在現有網絡的基礎上發展4G是最快最經濟的途徑。但由于頻段不同，4G網絡與現網相比既有相似又有不同，現有網絡畢竟不能完全滿足4G的需求。本文通過分析現有3G網絡與4G網絡的特點及差異，進而分場景研究如何改造現有的室內分布系統，為運營商實際工程建設提供參考。

2 LTE 與CDMA室內覆蓋的差異

2.1 工作頻段差異

目前中國電信CDMA現網主要占用825—835MHz（上行）/870—880MHz（下行）共計2×10MHz頻段，LTE FDD現網主要占用1.8G、2.1G兩段頻段，1.8G和2.1G的LTE網絡的覆蓋半徑要比EVDO網絡縮小一半以上，反過來說，以2.1G為例，LTE要達到與CDMA網相當的覆蓋半徑，則按照理論計算，LTE網的站點數也要多達2倍。

前期CDMA分布系統未考慮LTE網絡的建設，不能滿足LTE“多天線、小功率”的要求，故要在現網上部署1.8GHz或2.1GHz LTE系統，由于無線信號繞射能力差，在沒有進行分布系統改造的情況下，直接將LTE信源合路，現網必存在天線間距過大、LTE覆蓋出現很多末梢陰影區等問題，網絡信號無法達到覆蓋要求，從而形成了LTE室內覆蓋的弱覆蓋區或覆蓋盲區。

2.2 峰值速率差異

現網CDMA-EVDO的下行峰值速率是3.1Mbps，上行峰值速率為1.8Mbps，而LTE下行峰值速率可達100Mbps，上行峰值速率可達50Mbps。速率的明顯差異源于LTE的關鍵技術MIMO，即通過分集接收復用兩路信號，在不增加頻譜資源和天線發射功率的情況下，可以成倍地提高系統信道容量，提高頻譜效率，實現高速可靠通信。原有的基于CDMA-EVDO技術建設的室內分布系統都是單路信號，而LTE需要通過建設雙通道且功率平衡的室內分布系統，方可實現MIMO 2×2。MIMO 2×2原理圖如圖1所示：

圖1 MIMO 2×2原理圖

3 各類分布系統的改造

3.1 普通分布系統的LTE改造

首先確定原有天線工作頻率范圍在800—2500MHz。

（1）若原有室分天線位置或密度符合LTE 2.1G頻段的要求，使用的器件已經支持2.1G頻段，則無需進行分布系統改造，僅改造信源輸入部分，即直接合路LTE信源。

（2）若原有室分天線位置或密度不符合LTE 2.1G頻段的要求，但是使用的器件已經支持2.1G頻段，則應對原有分布系統進行改造：提高天線密度或改造主干。

多數現有室分系統已經投入使用，業主往往不同意平層施工，也就無法增加天線密度，此時可通過改造主干、增加CDMA<E合路器和調換部分無源器件、新增少量饋線和接頭，以實現LTE信號覆蓋。下面以某寫字樓為例進行分析。

該樓由2幢塔樓組成，A塔樓共24層，B塔樓共22層，地下室2層，電梯10部。占地面積12 067m2，建筑高度150m，總建筑面積50 680m2。原CDMA室分系統于2013年開通運行，覆蓋A樓B2F—24F、B樓B2F—22F，10部電梯。信源使用2臺RRU和1臺直放站。其中RRU1安裝在A樓12F弱電間，拖帶1—24F分布系統；RRU2安裝在B樓1F弱電間，拖帶B2F—22F分布系統和B樓電梯分布系統；直放站安裝在A樓B2F弱電間，拖帶B2F-B1F和A樓電梯分布系統。典型層平面圖、主干改造前系統圖（A區6樓為例）、主干改造后拓撲圖和主干改造后系統圖（A區6樓為例）分別如圖2、圖3、圖4和圖5所示。

主干未改造：合路后6F、12F和19F的天線口功率：FDD在-16.1～-20.5dBm范圍內，CDMA保持在-2～3dBm范圍內，不滿足LTE覆蓋要求。

主干改造后：合路后6F、12F和19F的天線口功率：FDD在-10～-15dBm范圍內，CDMA仍保持在-2～3dBm范圍內，滿足LTE覆蓋要求。

這種改造方法需要施工方對原有分布系統的整體結構、主干路由及平層天線分布情況十分清楚，井道內的器件也編號有序、查找替換方便，方能正確實施改造方案。

3.2 分布系統的雙流改造

主要改造手段有：新建旁路、錯層覆蓋、水平錯開等幾種方式。

新建旁路：在原有分布系統旁對應建設另一路天饋，以達到雙流效果。這種手段改造的分布系統雙流效果最好。但對已經投入使用的建筑樓宇來說，不僅存在投資較大的問題，還存在物業協調、設備安裝等難題，可行性低。

錯層覆蓋：對于無法在原分布系統處建設另外一路分布系統的，可以考慮上下兩個樓層的分布系統分別連接在信源2T2R的兩個口上形成雙通道，以達到一種垂直不平衡的雙流效果。雙流改造原理圖如圖6所示。

下面以某電信大樓錯層覆蓋改造為例分析：

原來CDMA網絡的覆蓋基本上是按順序對大樓從上往下覆蓋，通過改造LTE網絡MIMO 2×2系統的一路信號接入大樓的奇數層，另外一路接入偶數層，通過信號穿透樓板，使得所在樓層獲得2路信號，從而達到一種垂直不平衡的雙流效果。

這種情況最適用的場景是上下樓層機構比較相同的樓宇。上述電信大樓改造方案如圖7所示。

通過測試，錯層覆蓋雙流效果可以達到原來流量的1.5倍，如表1所示。

水平錯開：對于比較空曠的場景，如大型場館、超市、機場、車站等，可以采用水平錯開區域的方式，將覆蓋區域水平劃分，由信源交錯覆蓋，也可以使信號質量有明顯改善。錯層覆蓋方式，成本低而效率高，建設周期短，適用于改造協調困難又對容量速率要求較高的站點。

4 實際工程建設中需注意的問題

4.1 室分器件是否符合頻段要求

現有的CDMA分布系統都是工作在800M頻段的，如果器件的工作頻段不支持1.8G或2.1G的高頻段，則需對原有器件進行替換，在實際工程建設中一般采用工作頻段800—2500MHz的寬頻器件，其不僅支持低頻段的CDMA系統，也可同時支持高頻段的LTE系統。

4.2 器件的功率容限

除了工作頻段以外，器件所能承載的最大功率也是一個要考慮的問題，以免多系統合路后功率過高，電路擊穿、器件燒毀，分布系統癱瘓。因此在實際工程建設中，多系統合路的前幾級需要替換為大功率容限的高品質器件，以CDMA合路LTE分布系統為例，單個器件的功率容限不超過450W；在后端的分布系統支路上，信號已經衰減，功率分流，不會超過現有的器件功率容限。

4.3 原有室分系統的線路排查

改造室分系統必須對原有線路進行仔細排查，摸清主干及每個平層支路的耦合點及饋線走向，而弱電井內線纜較多較復雜，排查起來有難度。如果原始資料丟失，只能新拉饋線、布放主干，但必須要找到每個平層支路的耦合點。

4.4 對現網的影響

原有CDMA室內分布系統合路了LTE信源后，增加了合路器的損耗，天線口輸出的C網功率將會降低1dB左右，如果不能滿足-2～3dBm的要求，則需要通過提高CDMA信源的輸出功率來補償，甚至增加CDMA信源數量。

5 結束語

本文針對CDMA室內分布系統LTE改造方案進行研究，為工程設計在改造現網方面提供了一些新思路。結合筆者的工程經驗，這幾種改造方案節省了建設投資、加快了建設周期，有助于在短時間內大面積鋪開LTE，快速實現4G從無到有，是打造新一代4G基礎網絡最快最經濟的途徑。在后續建設中，加強各類具體場景的深度覆蓋水平，有的放矢、補盲補弱，可以更好地推進4G網絡的發展建設，夯實未來VoLTE部署的基礎。

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