LTE室內(nèi)分布覆蓋系統(tǒng)解決方案研究

丁太慶

摘 要：主要對(duì)LTE室內(nèi)分布覆蓋系統(tǒng)的解決方案展開(kāi)了研究，詳細(xì)闡述了LTE室內(nèi)覆蓋方案的類(lèi)型，系統(tǒng)分析了LTEDAS室內(nèi)分布系統(tǒng)的性能，并給出了相應(yīng)的技術(shù)，以期為相關(guān)單位的需要提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：LTE；通信行業(yè)；DAS系統(tǒng)；LTEMIMO

中圖分類(lèi)號(hào)：YN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.077

隨著通信行業(yè)的快速發(fā)展，通信運(yùn)營(yíng)商和集成商充分認(rèn)識(shí)到了通信室內(nèi)分布覆蓋系統(tǒng)的重要性，紛紛加快了通信室內(nèi)分布覆蓋系統(tǒng)的研究和建設(shè)，但其中仍然存在著一定的問(wèn)題。因此，如何解決LTE室內(nèi)分布覆蓋系統(tǒng)存在的問(wèn)題，成為了相關(guān)單位繼續(xù)研究的重點(diǎn)。

1 LTE室內(nèi)覆蓋方案的類(lèi)型

對(duì)于已有傳統(tǒng)2/3GDAS（Distributed Antenna System）室分系統(tǒng)的場(chǎng)所，比如商務(wù)寫(xiě)字樓、賓館、酒店等，可直接將LTE信源合路饋入現(xiàn)有DAS系統(tǒng)，便可快速完成LTE的室內(nèi)覆蓋，投資小且無(wú)需布線(xiàn)；缺點(diǎn)為傳統(tǒng)的DAS系統(tǒng)均為單通道，無(wú)法滿(mǎn)足LTEMIMO對(duì)雙通道的需求，且小區(qū)的容量較小。對(duì)于新建寫(xiě)字樓，也可以采用新建雙通道DAS的方式，但建設(shè)成本較高，且需要重新布線(xiàn)施工，物業(yè)準(zhǔn)入較難。

2 LTEDAS室內(nèi)分布系統(tǒng)性能分析

LTE室分系統(tǒng)的性能與室內(nèi)節(jié)點(diǎn)的天線(xiàn)口功率、通道數(shù)量、通道功率差相關(guān)，以下為L(zhǎng)TE室分系統(tǒng)的性能分析。

2.1 天線(xiàn)入口功率和通路數(shù)的影響

天線(xiàn)入口功率是指室分系統(tǒng)的天線(xiàn)端口功率，可根據(jù)具體的室內(nèi)覆蓋信號(hào)強(qiáng)度要求計(jì)算。圖1為在仿真建模環(huán)境下，單雙通道系統(tǒng)在符合國(guó)家室內(nèi)輻射安全功率標(biāo)準(zhǔn)條件下（小于15 dbm），不同天線(xiàn)入口功率下系統(tǒng)的平均小區(qū)頻譜效率（SE）和邊緣頻譜效率（ESE）的仿真結(jié)果。

從圖1中可看出，隨著天線(xiàn)入口功率的增大，小區(qū)平均SE和ESE都逐漸增大，但增幅逐漸趨緩。從圖中還可以看出，LTE單通路在不同的天線(xiàn)入口功率情況下平均頻譜效率為2.5～3 bps/Hz，兩通路平均邊緣頻譜效率為4.7～5.8 bps/Hz，比單通路頻譜效率增大了約90%.實(shí)際測(cè)試結(jié)果顯示，兩通道的小區(qū)平均吞吐量增益在60%以上。由此可見(jiàn)，兩通路室分可明顯地提高LTE室內(nèi)覆蓋性能。

2.2 兩通路的功率差的影響

如果在已有單通道室分系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)新增一個(gè)通路來(lái)獲得MIMO效果，則因新引入的通路在設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、器件等方面與原有通路不完全相同，進(jìn)而造成兩個(gè)通路間存在一定的功率差。這會(huì)對(duì)MIMO的性能造成一定的影響。通過(guò)仿真可以獲得不同的兩通道功率差對(duì)MIMO性能的分析結(jié)果，如圖2所示。

通過(guò)仿真可見(jiàn)，通道間功率差對(duì)性能、低階MCS的影響不大，即對(duì)覆蓋性能影響不大。但對(duì)于高階MCS，流量（throughput）會(huì)受到比較明顯的影響。5 dB的功率差會(huì)造成峰值Throughput下降約15%，20 dB的功率差有會(huì)造成超過(guò)65%的峰值速率下降，進(jìn)而直接影響小區(qū)容量。實(shí)際測(cè)試也證明了如果兩個(gè)通路的功率不平衡，則超過(guò)10 dB以上便會(huì)使小區(qū)容量損失30%～40%；如控制在3 dB以?xún)?nèi)，則小區(qū)容量會(huì)損失10%.

3 Small Cell室內(nèi)覆蓋方案及關(guān)鍵技術(shù)

3.1 宏微干擾協(xié)同技術(shù)

引入Small Cell進(jìn)行吸熱的關(guān)鍵是做好宏微間的干擾協(xié)同，具體技術(shù)可采用頻域協(xié)同ICIC技術(shù)或時(shí)域協(xié)同eICIC技術(shù)，比如3GPP定義的eICICABS功能。該功能是通過(guò)宏站專(zhuān)門(mén)空出部分子幀且微站使用這些子幀，對(duì)微站小區(qū)邊緣的用戶(hù)進(jìn)行調(diào)度來(lái)控制宏微間的干擾的。同時(shí)，3GPPR11還引入了FeICIC（Futher eICIC）技術(shù)，使得終端可以進(jìn)一步抵消宏站鄰區(qū)的導(dǎo)頻信號(hào)對(duì)微站邊緣用戶(hù)造成的干擾，進(jìn)一步提升微站小區(qū)邊緣用戶(hù)的解調(diào)性能。

3.2 時(shí)鐘同步技術(shù)

基站間（宏微、微微）頻率不同步會(huì)導(dǎo)致切換性能下降、切換失敗率上升。為了保證切換性能，必須保持基站間的頻率同步。為了支持eICIC等宏微協(xié)同技術(shù)，需要宏、微之間的時(shí)鐘保持相位同步。對(duì)于室內(nèi)安裝的Small Cell，因室內(nèi)的GPS信號(hào)較差，所以，GPS時(shí)鐘同步應(yīng)用的局限性較大。因此，可以采用1588時(shí)鐘技術(shù)實(shí)現(xiàn)頻率同步。由于1588實(shí)現(xiàn)相位同步時(shí)對(duì)傳輸網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)設(shè)備有一定的要求，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難，所以，可以采用其他的途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)宏微間的相位同步，比如網(wǎng)絡(luò)偵聽(tīng)NWL（Network Listening）技術(shù)，即Small Cell通過(guò)偵聽(tīng)周邊宏基站的下行導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)獲取和目標(biāo)宏站的相位同步。對(duì)于Small Cell補(bǔ)盲場(chǎng)景，由于宏、微間的干擾較小，無(wú)需進(jìn)行宏、微間的干擾協(xié)同，僅使用1588時(shí)鐘頻率同步就可以保證宏、微間的正常切換。對(duì)于Small Cell吸熱場(chǎng)景，宏、微間必須進(jìn)行干擾協(xié)同，此時(shí)，可將Small Cell配置成NWL時(shí)鐘模式，從而使Small Cell與周邊最強(qiáng)的宏站信號(hào)保持相位同步，滿(mǎn)足宏、微間干擾協(xié)同技術(shù)eICIC對(duì)時(shí)鐘相位同步的要求。

4 pRRU室內(nèi)連續(xù)覆蓋創(chuàng)新方案及關(guān)鍵技術(shù)

對(duì)于需要LTE室內(nèi)連續(xù)覆蓋的高價(jià)值區(qū)域，特別是之前未部署DAS系統(tǒng)的場(chǎng)所，可以使用pRRU方案覆蓋。其優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)場(chǎng)所內(nèi)的熱點(diǎn)分布情況進(jìn)行靈活的小區(qū)合并或分裂配置，即通過(guò)小區(qū)分裂滿(mǎn)足熱點(diǎn)區(qū)域的容量需求，又可通過(guò)小區(qū)合并減少非熱點(diǎn)區(qū)域的小區(qū)間干擾和不必要的切換，是一種新型的非常有價(jià)值的4GLTE室內(nèi)覆蓋解決方案。

pRRU是發(fā)射功率在50～100 mW的微微功率RRU，支持多頻多模、LTE載波聚合，可同時(shí)完成多個(gè)制式的室內(nèi)覆蓋，比如CDMA+LTE或UMTS+LTE。pRRU通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和POE供電，并通過(guò)p-Bridge與BBU的連接，一個(gè)BBU可以支持上百個(gè)pRRU的連接。pRRU之間可以根據(jù)容量需求進(jìn)行小區(qū)合并和分裂。

pRRU方案的關(guān)鍵技術(shù)有載波聚合、小區(qū)間干擾協(xié)同。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，室內(nèi)容量爆炸式增長(zhǎng)，LTE載波聚合是提升4G網(wǎng)絡(luò)容量的有效手段。pRRU采用網(wǎng)線(xiàn)和BBU進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而載波聚合需要較大的傳輸帶寬，比如1.8G+2.1GFDD兩載波聚合，甚至1.8G+2.1GFDD+2.6GTDD三載波聚合。聚合后小區(qū)帶寬將達(dá)到40～60 M。這就要求pRRU使用更高級(jí)的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)來(lái)支持在網(wǎng)線(xiàn)上傳輸海量的數(shù)據(jù)，比如IQ壓縮、降采樣技術(shù)等。

pRRU的小區(qū)間干擾協(xié)同包含宏微間的干擾協(xié)同、微微間的干擾協(xié)同。宏、微間的干擾協(xié)同是指對(duì)建筑內(nèi)可以接收到宏站覆蓋信號(hào)的區(qū)域、宏小區(qū)和pRRU的微小區(qū)間會(huì)產(chǎn)生互干擾。此時(shí)，可以將pBridge接入附近最強(qiáng)宏站信號(hào)的BBU，將某些宏站信號(hào)較強(qiáng)的室內(nèi)區(qū)域與宏小區(qū)組成超級(jí)小區(qū)來(lái)規(guī)避干擾。對(duì)于pRRU微小區(qū)間的互相干擾，可以采用Comp CS協(xié)同調(diào)度技術(shù)，實(shí)時(shí)錯(cuò)開(kāi)相鄰小區(qū)間的時(shí)頻域調(diào)度資源，從而有效控制室內(nèi)微微小區(qū)間的干擾水平，提升小區(qū)的容量。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，LTE是WCDMA網(wǎng)絡(luò)未來(lái)的演進(jìn)方向，而對(duì)于解決LTE室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的問(wèn)題，我們需要在認(rèn)真分析相應(yīng)知識(shí)的基礎(chǔ)上，采取有效的技術(shù)做好LTE室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，從而為通信網(wǎng)的發(fā)展帶來(lái)幫助。

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〔編輯：張思楠〕