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營商（中國移動、中國電信和中國聯(lián)通）發(fā)放了第四代移動通信業(yè)務(wù)TD-LTE牌照，標志著我國4G時代的來臨。2014年7月，中國電信和中國聯(lián)通獲批在全國16個城市試驗FDD-LTE和TDD-LTE混合組網(wǎng)。各電信運營商計劃投入巨資建設(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，測試場景分為封閉區(qū)域和空曠區(qū)域兩種，封閉測試區(qū)域選擇為辦公室環(huán)境，空曠測試區(qū)域選擇無間隔區(qū)域。測試中各位置的定位為，近點：RSRP=-75～-85dBm，中點：RSRP=-85～-95dBm；遠點：RSRP=-95～-105dBm。

2.2 LTE室分單雙通道性能分析

單雙通道的性能測試結(jié)果如下表：

表2 LTE室分單雙通道性能對比 （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。其中近點和遠點的吞吐量增益較大，遠點的增益較小。因此，加大天線密度使信號均勻，信號質(zhì)量提升，有利于LTE系統(tǒng)速率提高。

在遠點，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大，雙通道系統(tǒng)相對單通道系統(tǒng)的容量也有明顯提升，相對容量增益約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)域場景進行測試驗證，從下表測試結(jié)果可看出，測試結(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，天線間距需要達到一定值。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比

2.4 LTE室分天線間距性能分析

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

表4 LTE室分天線不同間距性能對比

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。經(jīng)過測試，雙通道功率差5dB時，小區(qū)上行吞吐量下降8.8%，下行吞吐量下降6.8%，具體理論分析和測試結(jié)果見下表。從系統(tǒng)性能和工程實施角度考慮，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，并在工程驗收中增加通道電平匹配測試。

表5 LTE室分雙通道功率不平衡性能對比

表6 LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)不同建設(shè)方案對比

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：單通道方案，LTE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。

方案二：新建一路利舊一路，LTE的一個通道與原有分布系統(tǒng)進行末端合路，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；并新增一個LTE通道，實現(xiàn)MIMO。

方案三：新建雙通道方案，新建兩個LTE通道及天線點來實現(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)備將一路信號變?yōu)楫愵l，在分布系統(tǒng)末端再進行還原。

表6對各種建設(shè)方案進行優(yōu)點、缺點和場景對比。

4 總結(jié)

經(jīng)過理論分析，LTE室分性能及實施建議有：

4.1 雙通道LTE室分容量約為單通道的1.8倍，近點和中點差異大，

遠點的差異小。加大天線密度使信號均勻，信號質(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 對于2付單極化天線的覆蓋方式，安裝條件允許時天線間距在10λ=1.25m最佳，安裝受限時天線間距應(yīng)不小于4λ=0.5m。

4.4 雙通道功率差5dB時，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)性能和工程實施角度考慮，雙通道功率差異應(yīng)在5dB以內(nèi)。

對于原有室分進行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].移動通信，2013（08）.