聂贵飞
中国移动通信集团广东有限公司肇庆分公司 526400
摘要：随着我国4G通信技术逐步走向成熟阶段，对于LTE室内分布规划提出了更高的要求。本文主要针对LTE室内分布系统规划及其设计进行研究，对传统2G/3G室内分布引入LTE改造方案进行研究，并且在此基础上对多模式室内分布系统共享方案进行分析，同时结合LTE的技术特点提出进一步优化LTE室内分布方案的策略。
关键词：LTE技术；MIMO技术；室内分布系统；规划与设计
引言
LTE（（Long Term Evolution）是由3GPP（3rd Generation Partnership Project）主导的新一代移动网络技术标准，具有100MB/S的数据下载能力，被视作从3G向4G演进的主流技术。LTE的主要性能目标包括：在20MHZ频谱带宽能够提供下行100MB/S、上行50MB/S的峰值速率；对比现有的2G和3G网络，LTE网络最大的优势在于能够提供更高速的数据业务和多媒体业务。有研究表明，80%的高速数据业务都发生在20%的热点区域和室内环境中，由此可见室内分布系统建设将成为未来LTE网络建设的重点。
一、LTE分布系统分类
1.1单通道室内分布系统
单通道室内分布系统是指每个室内覆盖点只需要一条射频传输链路和一个天线进行发射和接收，不实现MIMO的单路射频分布系统。
1.2双通道室内分布系统
双通道室内分布系统是指每个室内覆盖点通过两路独立的馈线、器件和天线进行收发，形成2*2 MIMO组网。
其中双通道室内分布系统根据所天线类型的不同又分为：双通道单极化天线系统和双通道双极化天线系统。双通道单极化天线系统是指双通道的每个覆盖点使用一对单极化天线进行覆盖的分布系统。双通道双极化天线系统是指双通道的每个覆盖点使用一个双极化天线进行覆盖的分布系统。
1.3单通道与双通道室内分布系统对比
单通道与双通道LTE室分系统在成本、性能、建设难度和应用范围方面有较大的差别。
二、LTE室内分布系统概念
2.1LTE室内分布系统结构框架
作为LTE技术实现的重要方式，室内分布系统主要分为信号源以及信号分布系统两个主要部分，其中信号源又主要有宏基站、蜂窝基站、直放站等形式。在具体的通信业务实现过程中，即信号源与室内分布系统的相互结合，实现对室内网络覆盖区域的通信业务、用户容量等进行考虑。目前的信号分布系统可以分为无源式、有源式、光线式、同轴电缆式以及混合方式等，在其选取的过程中需要综合考虑室内分布系统的覆盖范围以及通信环境等因素。
2.2LTE室内分布系统的天线类型
在传统的室内分布系统中，其天线形式主要采用较为简单的单极子形式，此类天线制作成本较低，覆盖范围较大。然而随着通信天线技术的不断发展以及室内分布系统相关性能和参数要求的提升，双极化天线受到广泛的关注。在LTE室内分布系统中，由于需要采取MIMO多天线技术来提升系统的数据吞吐量，因此天线之间的相互耦合成为一个十分严重的问题。所以对于LTE室内分布系统而言，双极化天线将会更加实用，即在天线系统中采用极化相互正交的天线单元组成具有较低耦合度的天线阵列，从而充分利用空间环境和分集效果，实现LTE网络的高数据传输速率。在相同的输入功率和通信频带宽度情况下，采用双极化阵列方式可以使得数据量成倍增加，这对于改善LTE室内分布系统的性能具有十分重要的意义。
2.3室内分布系统天线选取
天线的选择对于室内分布系统性能有着重要影响，由于天线的辐射特性受到周围环境的影响，因此在室内分布系统的天线形式选取过程中也需要结合具体的环境进行。目前，应用于室内分布系统的天线主要有以下几种类型：一是采用全向吸顶天线，这是一种传统的室内分布系统天线形式，可以通过部署多个全乡吸顶天线实现对区域的分布式覆盖；二是定向吸顶天线，主要应用于用户呈现天井状分布的场景，通过定向天线既可以满足区域覆盖要求，同时还可以进一步扩展网络覆盖范围；三是对数周期天线，其主要应用场景是电梯的井道内，而且还需要结合具体的通信环境选择合适的信号辐射模式，以实现最佳的通信质量。
2.4LTE室内分布系统模式
在目前的LTE室内分布系统模式中，主要有单通道和多通道两种，具体而言单通道模式指的是LTE基站端输出单路信号，在接收端采用多路接收，从而实现1×n SIMO系统，这种模式主要应用于对数据流量要求降低的办公楼宇，该种模式也可以作为LTE室内分布系统初期建设的主流方式；多通道模式指的是在LTE基站端和用户端均采用多天线（不小于2）进行收发，该种模式主要应用于对数据流量要求较高的区域，可以充分的体现出MIMO系统的大数据量特点，改善用户体验。同时在具体的天线形式选择过程中，可以采用单极化或者双极化天线，需要根据具体的场景和指标要求进行选择。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
三、室内分布系统建设分析
3.1 覆盖性能分析
3.1.1技术目标
1）无线信道呼损：无线信道呼损不高于2%；
2）无线覆盖区内可接通率：要求在无线覆盖区内的95%位置，99%的时间移动台可接入网络；
3）室内分布无线覆盖边缘场强RSRP>=-105dBm；
3.1.2小区规划原则
1）TD-LTE室内分布系统小区规划要充分考虑室内具体环境。规划时重点考虑小区之间的隔离。可以借助建筑物的楼板、墙体等自然屏障产生的穿透损耗形成小区间的隔离。
2）空旷或封闭性较差的室内环境，如：同一楼层由多个小区覆盖的商场、超市，或挑空大堂、体育场馆等开放性室内环境，必须严格控制不同小区之间的覆盖区域。对于大型场馆等小区间隔离度较低的场景，应采用异频组网。
3）原则上单个小区覆盖面积不宜过大，容量不宜过高，均衡覆盖和容量，从而避免后期容量增加对现网室内分布系统做大的调整。
3.2 干扰分析
系统间干扰主要包括杂散干扰、阻塞干扰和互调干扰。各系统间的干扰主要还是通过系统间的干扰隔离度来解决。在室内覆盖的各个系统中，各系统间抑制干扰的方法主要有以下几种：
1）利用合路器和馈线等无源器件损耗；不同的信号通过合路器时，由合路器提供的隔离度实现信号隔离。
2）天线的空间隔离；通过天线的安装间距，增大信号源之间的损耗达到系统隔离的目标，从而降低干扰。
3）降低信号干扰源的发射功率。
4）在信号源输入端加装带通滤波器；对被干扰系统增加滤波器可以抑制带外信号，降低干扰。
四、LTE室内分布系统规划和设计方案
在LTE室内分布方案的规划和设计过程中，主要有两种主流方案，即新建独立LTE网络和在已有室内分布网络基础上进行改造。从建设投入成本的角度而言，运营商往往更加希望在推广新的网络技术时能够充分利用现存的资源，然而对目前的2G/3G室内分布网络进行改造具有较大的难度，而且在改造的过程中还会涉及到无法独立进行网络规划和设计的问题，因此选取哪种方式需要结合运营商的实际情况进行综合性分析，通过对现存室内分布网络的评估，确定其进一步改造的难度及成本。在目前的室内分布网络建设过程中，主要才用的是单通道、单极化方式，因此在LTE的室内分布网络规划过程中主要存在着以下几个方面的难题：一是通道数量的确定，采用传统的单通道方式还是更新为双通道；二是馈电系统的规划，是采用独立的新建馈电系统还是沿用现存的；三是天线的选取，是选择传统室内分布系统中常用的单极化天线，还是采用双极化天线。鉴于对上述主要问题的分析，确定了以下几种用于LTE室内分布系统的方案。
4.1单通道LTE独立设计方案。该方案主要是对现有的2G/3G方案进行改造，在馈电方式上采用传统的单通道模式，在现有室内分布式系统的基础上增加一套射频通信系统即可，没有采用MIMO多天线技术，在建设的过程中与现有系统相互独立，并且拥有自身独立的馈电系统。此种方案不会对现存系统造成影响，同时可以实现对LTE室内分布系统的优化设计，然而由于没有选取多通道技术，因此只适用于非热点区域。
4.2采用双通道单极化LTE建设方案。即在通道选取上采用双通道模式，天线选择单极化天线，能够实现MIMO多天线通信，同时与现存的室内分布系统相互独立，并且采用完全独立的馈电系统。采用这种方案需要增加两套新的天馈系统，同时天线数量也要翻倍，并且需要对馈电系统实现电平差值控制，以更好的实现MIMO性能。此种方案与现存方案完全独立，因此其成本相对较高，同时新增加的天线安装也会有着较大的难度。然而此种方案能够充分满足热点区域对于高数据流量的要求。
（3）双极化双通道LTE建设方案。即选择双极化天线方式实现MIMO性能，同时其建设过程中与现存系统相互独立，采用完全独立的馈电系统和具有双极化特点的天线进行辐射。选择该方案需要建设一套完整的室内分布系统，包括天馈系统及相关的组件，同时由于天线具有双极化的特性，因此可以采用一副天线即可。此方案可以实现对于LTE室内分布系统的独立规划和优化处理，同时其由于MIMO技术的引入可以更好的改善热点区域用户体验。
结束语
LTE室内分布系统的规划和设计关系到整个系统的性能，因此需要结合实际的应用场景和业务需求，选择合适的LTE室内分布系统方案，以更好的发挥LTE技术的大数据流量优势，改善热点用户的通信质量。
参考文献：
[1]李维，朱恩.LTE室内分布系统设计流程 2017.4
[2]张晟，汪颖.TD-LTE室内分布系统规划与组网方案 2011.9
论文作者:聂贵飞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/26
标签：系统论文; 天线论文; 室内论文; 方案论文; 双通道论文; 独立论文; 干扰论文; 《防护工程》2018年第10期论文;