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摘要：室内覆盖是整体无线网络的重要组成部分，关系到LTE网络的质量。本文针对不同类型场所的情况，对其LTE室内覆盖方案进行了介绍，分析了LTE DAS室内分布系统的性能，并对Small Cell室内覆盖方案及其关键技术以及pRRU室内覆盖方案及其关键技术进行了详细的介绍。
关键词：LTE；室内覆盖；解决方案
0 引言
随着信息技术的不断发展，网络技术也取得了极大的进步。自从中国颁布4G营运牌照以来，各大网络运营商就开始大量建设LTE网络。由于室外宏基站的覆盖远远不能满足客户的需求，因此，室内覆盖的建设十分重要。室内覆盖是室外宏基站的延伸，能有效提高建筑物内的通信服务质量，提升用户感知。基于此，笔者进行了相关介绍。
1 LTE室内覆盖方案类型
对于已有传统2/3GDAS（Distributed Antenna System）室分系统的场所，如商务写字楼、宾馆、酒店等，可直接将LTE信源合路馈入现有DAS系统，便可快速完成LTE的室内覆盖，投资小且无需布线，缺点是传统的DAS系统都是单通道的无法满足LTEMIMO对双通道的需求，小区容量较低。对于新建写字楼，也可以采用新建双通道DAS的方式，但建设成本较高且要重新布线施工，物业准入较难。
对于高校阶梯教室、新闻中心、会展中心、候机厅、火车站候车厅、体育馆等有业务热点需求的场所，可以通过部署Small Cell小基站的方式对该区域进行覆盖，来充分吸收热点区域的业务，并可以利用建筑内已有的综合布线系统为基站提供回传线缆，施工非常方便。Small Cell的设备形态一般为基带和射频单元一体化的微微站Pico BS（Pico Basestaion）或微站Mico BS。Pico BS的机顶输出功率一般在数百毫瓦级，适合于阶梯教室、会议厅等中小面积场所的覆盖；Micro BS的一般在瓦级，适合于室内体育馆、火车站候车厅、机场候机厅等大面积场所的覆盖。
对需要高容量连续覆盖的场所，如高端写字楼、大型购物中心等，最佳的方式是使用基带和射频单元分离的微微功率pRRU（Pico Remote Radio Unit）方案进行室内连续覆盖。好处是组网方式可以根据需求灵活配置，如前期业务量较低时可采用将多个pRRU配成同一个小区来降低干扰和减少切换，当某些区域的业务量增加成为热点时可通过小区分裂来提升容量，是一种非常有发展潜力的新型4GLTE室内覆盖解决方案。
2 LTE DAS室内分布系统性能分析
LTE室分系统的性能与室内节点的天线口功率、通道数量、通道功率差相关，下面是LTE室分系统的性能分析。
2.1 天线入口功率和通路数对LTE室分性能的影响
天线入口功率是指室分系统的天线端口功率，可以根据具体的室内覆盖信号强度要求计算出来。图1是在仿真建模环境下，单双通道系统在符合国家室内辐射安全功率标准条件下（小于15dbm），不同天线入口功率下系统的平均小区频谱效率（SE）和边缘频谱效率（ESE）的仿真结果。
图1 单通路和双通道不同功率SE和ESE仿真结果对比
从图1中可看出，随着天线入口功率逐渐增大，小区平均SE和ESE都逐渐增大，但增幅逐渐趋缓。从图中还可以看出，LTE单通路在不同的天线入口功率情况下平均SE为2.5～3b/s/Hz，两通路平均SE为4.7～5.8b/s/Hz，比单通路频谱效率增大了约90%。实际测试结果也显示，两通道的小区平均吞吐量增益在60%以上，因此可以说，两通路室分可明显的提高LTE室内覆盖性能。
2.2 两通路的功率差对LTE室分MIMO性能影响分析
若在已有单通道室分系统的基础上通过新增一个通路来获得MIMO效果，由于新引入的通路在设计、结构、器件等方面和原有通路不会完全相同，会造成两个通路间存在一定的功率差，这会对MIMO性能产生一定的影响。通过仿真可以获得不同的两通道功率差对MIMO性能的分析结果，如图2所示。
通过仿真可以看到，通道间功率差对性能的影响对低阶MCS影响不大，也就是说对覆盖性能影响不大。但对于高阶MCS，流量（throughput）会有比较明显的影响。5dB的功率差会造成峰值Throughput下降约15%左右，20dB的功率差有会造成超过65%的峰值速率下降，这将会直接影响小区容量。实际测试也证明两个通路如果功率不平衡度，超过10dB以上则小区容量损失高于30%～40%，如控制在3dB以内则小区容量损失10%左右。
3 Small Cell室内覆盖方案及关键技术
Small Cell是一种功率更低、体积更小、部署更方便灵活的基站产品类型。Small Cell室内覆盖解决方案主要是指Small Cell作为独立的基站部署在室内，通过内置或外接天线对室内区域进行覆盖的解决方案。从引入Small Cell进行室内覆盖的目的，可以分为补盲引入和吸热引入。对于补盲引入，由于Small Cell所覆盖区域没有宏站信号或宏站信号很弱，宏微间干扰不严重，无需做特殊处理；对于吸热引入，由于存在较强的宏微干扰，对于宏微干扰协同技术和时钟同步技术都提出了更高的要求。
图2 MIMO两个通路功率差对LTE室分性能影响仿真结果
3.1 宏微干扰协同技术
引入Small Cell进行吸热的关键是做好宏微间的干扰协同，具体技术可采用频域协同ICIC（Inter Cell Interference Coordination）技术或时域协同eICIC（enhanced Inter-cell interference Coordination）技术，例如3GPP定义的eICICABS（Almost Blank Subframe）功能，该功能是通过宏站专门空出部分子帧且微站使用这些子帧，对微站小区边缘的用户进行调度来控制宏微间的干扰。同时，3GPPR11还引入了FeICIC（Futher eICIC）技术，使得终端可以进一步抵消由于宏站邻区的导频信号对微站边缘用户造成的干扰，进一步提升微站小区边缘用户的解调性能。
3.2 时钟同步技术
基站间（宏微、微微）频率不同步会导致切换性能下降，切换失败率上升，为了保证切换性能，必须要保持基站间的频率同步，同时为了支持eICIC等宏微协同技术，还需要宏微之间的时钟保持相位同步。对于室内安装的Small Cell，因室内GPS信号较差，GPS时钟同步应用起来局限性较大，可以采用1588时钟技术实现频率同步，由于1588实现相位同步时对传输网各节点设备有一定的要求，实现起来比较困难，可以采用其他的途径来实现宏微间的相位同步，如网络侦听NWL（Network Listening）技术，即Small Cell通过侦听周边宏基站的下行导频信号来获取和目标宏站的相位同步。对于Small Cell补盲场景，由于宏微间的干扰较小，无需进行宏微间的干扰协同，仅使用1588时钟频率同步就可以保证宏微间的正常切换，对于Small Cell吸热场景，宏微间须进行干扰协同，此时通过将Small Cell配置成NWL时钟模式使Small Cell与周边最强的宏站信号保持相位同步，就可满足宏微间干扰协同技术eICIC对时钟相位同步的要求。
4 pRRU室内连续覆盖创新方案及关键技术
对于需要LTE室内连续覆盖的高价值区域，特别是之前没有部署DAS系统的场所，可以使用pRRU方案进行覆盖，优点是可以根据场所内的热点分布情况进行灵活的小区合并或分裂的配置，即可通过小区分裂满足热点区域的容量需求，又可通过小区合并减少非热点区域的小区间干扰和不必要的切换，是一种新型的非常有价值的4GLTE室内覆盖解决方案。
pRRU是发射功率在50mW～100mW之间的微微功率RRU，支持多频多模，LTE载波聚合，可以同时完成多个制式的室内覆盖，如CDMA+LTE或UMTS+LTE。pRRU通过网线进行数据传输和POE供电，并通过p-Bridge与BBU相连，一个BBU可以支持上百个pRRU的连接。pRRU之间可以根据容量需求进行小区合并和分裂。
pRRU方案的关键技术有载波聚合、小区间干扰协同。随着移动互联网的发展，室内容量成爆炸式的增长，LTE载波聚合是提升4G网络容量的有效手段。pRRU因为采用网线与BBU进行数据传输，而载波聚合又需要更大的传输带宽，如1.8G+2.1GFDD两载波聚合，甚至将来的1.8G+2.1GFDD+2.6GTDD三载波聚合，聚合后小区带宽将达到40M甚至60M，这就要求pRRU使用更高级的数据压缩技术来支持在网线上传输海量的数据，如IQ压缩、降采样技术等。
pRRU的小区间干扰协同包含宏微间的干扰协同、微微间的干扰协同。宏微间的干扰协同是指对于建筑内可以接收到宏站覆盖信号的区域，宏小区和pRRU的微小区间会产生互干扰，这种情况可以将pBridge接入附近最强宏站信号的BBU，将某些宏站信号较强的室内区域与宏小区组成超级小区来规避干扰。对于pRRU微小区间的互干扰，可以采用Comp CS协同调度技术，实时错开相邻小区间的时频域调度资源，可有效控制室内微微小区间的干扰水平，提升小区的容量。
5 结语
综上所述，LTE室内覆盖建设是当前亟需解决的重要问题，对提高室内通信服务质量具有重要的意义。在LTE室内覆盖建设中，要根据室内场所的实际情况，针对不同场景的需求选择合理的室内覆盖方案类型，并合理应用先进的技术进行方案设计，从而打造一张优良LTE室内网络，满足用户日益增长的通信需求，为用户提供更好的互联网体验。
参考文献：
[1]周宏成.TD-LTE室内覆盖规划方案[J].电子设计工程.2015（05）
[2]李俊，李江，黄伟锋，胡迪.LTE室内覆盖解决方案分析[J].信息通信.2014（08）
论文作者:卢展航
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/18
标签：室内论文; 干扰论文; 功率论文; 小区论文; 性能论文; 技术论文; 容量论文; 《基层建设》2016年15期论文;