LTE關(guān)鍵技術(shù)及室內(nèi)分布建設(shè)方案探討

袁路

摘要：LTE室內(nèi)覆蓋建設(shè)不僅是運(yùn)營商4G建設(shè)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，也是業(yè)務(wù)的主要來源。文章通過對(duì)室內(nèi)覆蓋發(fā)展的趨勢(shì)預(yù)判，闡述了LTE關(guān)鍵技術(shù)，并針對(duì)不同室內(nèi)覆蓋建設(shè)方案進(jìn)行了分析和對(duì)比，總結(jié)了各個(gè)建設(shè)方案的特點(diǎn)，為L(zhǎng)TE室內(nèi)覆蓋建設(shè)提供了一些參考。

關(guān)鍵詞：LTE關(guān)鍵技術(shù)；LTE室內(nèi)覆蓋；建設(shè)方案

1室內(nèi)覆蓋發(fā)展的背景與趨勢(shì)

移動(dòng)通信歷經(jīng)幾十年的發(fā)展已經(jīng)邁向4G，占據(jù)主導(dǎo)地位的傳統(tǒng)語音業(yè)務(wù)的下滑趨勢(shì)日漸明顯，漸漸讓位于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，通信技術(shù)已經(jīng)慢慢滲透到越來越多的行業(yè)和應(yīng)用場(chǎng)景中。移動(dòng)通信的日新月異不僅深遠(yuǎn)地影響著人們的生活和工作，而且給移動(dòng)通信行業(yè)未來的發(fā)展模式帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大約80%的業(yè)務(wù)來自于室內(nèi)，因此室內(nèi)覆蓋建設(shè)是LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)期運(yùn)營商關(guān)注的重中之重。室內(nèi)覆蓋的發(fā)展已歷經(jīng)十幾年，技術(shù)已趨于成熟，未來幾年室分建設(shè)將呈現(xiàn)有源設(shè)備數(shù)字化、信源設(shè)備多?；?、微型化，分布系統(tǒng)光纖化，天饋系統(tǒng)共享化、天饋系統(tǒng)MIMO化等發(fā)展趨勢(shì)。LTE建設(shè)如火如茶，LTE的室內(nèi)覆蓋建設(shè)也將提出新的要求。筆者將以LTE的關(guān)鍵技術(shù)為切入點(diǎn)，分析與研究LTE室內(nèi)覆蓋建設(shè)的方案和架構(gòu)。

2 LTE關(guān)鍵技術(shù)

2.1 MIM0技術(shù)

MIMO技術(shù)即是“多輸入多輸出”，簡(jiǎn)單來說，通過分別在發(fā)射端和接收端使用多個(gè)發(fā)射天線和接收天線，從而可以多路徑發(fā)射和接收信號(hào)，起到提高通信質(zhì)量的作用。MIMO技術(shù)能有效利用空間資源，通過多個(gè)天線實(shí)現(xiàn)多發(fā)多收，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信道容量的成倍提高，但頻譜資源和天線發(fā)射功率卻保持不變，顯示出明顯的優(yōu)勢(shì)，被視為4G移動(dòng)通信的核心技術(shù)。

MIMO技術(shù)主要包括空間復(fù)用和發(fā)送分集2項(xiàng)技術(shù)。其中空間復(fù)用技術(shù)指的是在不同的發(fā)送天線上發(fā)送各種各樣的信息，充分利用空間信道的弱相關(guān)性，從而讓數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆逯邓俾侍岣?；發(fā)送分集指的是在不同的發(fā)送天線上發(fā)送包含相同信息的信號(hào)，通過空間信道的弱相關(guān)性、頻率或時(shí)間上的選擇性等，能有效對(duì)抗多徑衰落，來提高信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠性，顯著提高傳輸速率和頻譜利用。

2.2 OFDM技術(shù)（正交頻分復(fù)用技術(shù)）

OFDM技術(shù)是4G通信技術(shù)的核心技術(shù)。其原理是先將高速的數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為低速子信號(hào)，在被分割的多個(gè)正交子信道中進(jìn)行傳輸。每個(gè)子載波占據(jù)相對(duì)窄的信道帶寬，具有大帶寬的抗衰落特性和子載波小帶寬的均衡簡(jiǎn)單特性，這樣可以實(shí)現(xiàn)抗衰落與系統(tǒng)均衡的目的。OFDM技術(shù)的頻譜利用率可接近奈奎斯特極限，其利用率很高；該技術(shù)的抗衰落能力強(qiáng)，且傳輸數(shù)據(jù)的速率快。OFDM技術(shù)中用戶可選擇最好的頻率資源，獲得頻域多用戶分集增益；具有較強(qiáng)抗碼間的干擾能力，該技術(shù)引入CP（循環(huán)前綴），長(zhǎng)于信道時(shí)延擴(kuò)展即可消除碼間干擾。

2.3多用戶檢測(cè)技術(shù)

多用戶檢測(cè)技術(shù)能盡可能消除碼間干擾，對(duì)提高通信系統(tǒng)的性能有很大益處。其原理是把所有用戶的信號(hào)都當(dāng)作有用信號(hào)而不是干擾信號(hào)來處理，這樣就可以充分利用各用戶信號(hào)的用戶碼元、幅度、相位、時(shí)間和時(shí)延等信息對(duì)單個(gè)用戶的信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，從而大幅度地降低多徑多址干擾。作為4G通信技術(shù)中關(guān)鍵技術(shù)2_--，主要通過消除小區(qū)間干擾來改善通信性能和系統(tǒng)容量。實(shí)際容量的增加取決于算法的有效性、無線環(huán)境和系統(tǒng)負(fù)載。除了系統(tǒng)的改善，還可以有效的緩解遠(yuǎn)近效應(yīng)。

2.4 SA技術(shù)（智能天線技術(shù)）

SA技術(shù)即是智能天線技術(shù)，也叫自適應(yīng)陣列天線，主要采用空分復(fù)用（SDMA），利用在信號(hào)傳播方向上的差別，可將同頻率、同時(shí)隙的信號(hào)識(shí)別區(qū)分，能在較大程度上抑制多用戶干擾、提高系統(tǒng)容量。在移動(dòng)通信中，電波傳播受到很多因素影響如地形、建筑物、自然環(huán)境等，從而產(chǎn)生時(shí)延擴(kuò)散、瑞利衰落、多徑、多址干擾等問題，使通信質(zhì)量受到嚴(yán)重影響，智能天線可以在空間域內(nèi)抑制交互干擾，并能改善信號(hào)質(zhì)量和增加傳輸容量。其核心是通過調(diào)節(jié)天線陣列的方向圖形，對(duì)各天線鏈路上接收到的信號(hào)按一定準(zhǔn)則的算法進(jìn)行合并，達(dá)到增強(qiáng)所需信號(hào)、抑制干擾信號(hào)的目的。

3 LTE室內(nèi)覆蓋建設(shè)方案

建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)是運(yùn)營商常用的室內(nèi)覆蓋建設(shè)手段，在滿足新頻段和新的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求下，一般需要對(duì)原有室分系統(tǒng)進(jìn)行改造，若考慮實(shí)現(xiàn)MIMO性能，更需考慮新建或改造成雙通道室分系統(tǒng)。但傳統(tǒng)方式的建設(shè)往往面臨工程實(shí)施難度大，物業(yè)難以協(xié)調(diào)的困難，實(shí)際應(yīng)用較為困難。即便如此，信源+室內(nèi)分布系統(tǒng)的方式目前仍是最常用、最直接的建設(shè)方案，如圖1所示。

3.1 LTE室內(nèi)覆蓋的特殊性

LTE從使用頻率、技術(shù)特性、建設(shè)難度及建設(shè)要求等方面與2G、3G室內(nèi)覆蓋建設(shè)相比，存在著較大差異，這也導(dǎo)致LTE室內(nèi)覆蓋建設(shè)存在如下特殊性：

（1）LTE系統(tǒng)主要應(yīng)用在1.8G、2.1G、2.6GHz等高頻段，高頻段的無線信號(hào)傳播損耗更大，穿透力不強(qiáng)，更容易出現(xiàn)弱覆蓋，特別是“2G信號(hào)外泄嚴(yán)重、3G有覆蓋、4G弱覆蓋”的不均衡現(xiàn)象突出，導(dǎo)致部分系統(tǒng)上下行不平衡。

（2）LTE系統(tǒng)的多輸入多輸出性能，上下行速率大幅提升，LTE解調(diào)能力對(duì)SINR更為敏感，這些LTE網(wǎng)絡(luò)特性都對(duì)室內(nèi)覆蓋的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求大大提高。

（3）當(dāng)前室內(nèi)覆蓋同時(shí)存在2G/3G/WLAN/LTE多種制式，在引入LTE信號(hào)后，面臨諸多難點(diǎn)，如規(guī)避干擾、鏈路平衡、多網(wǎng)融合方式等。

3.2 LTE室內(nèi)覆蓋建設(shè)方案分析

為了提升室內(nèi)覆蓋效果，加快網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)度，國內(nèi)外通信廠商提出了多種用以提升室內(nèi)覆蓋效果的解決方案。目前LTE主要采用信源+室內(nèi)分布系統(tǒng)的覆蓋方式，可以采取2種思路：LTE獨(dú)立新建或者利舊原有室分系統(tǒng)。從投資效益和資源節(jié)約的角度來說，往往都希望能充分利用現(xiàn)有資源來部署建設(shè)，但2種各有利弊，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，運(yùn)營商需要從網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況出發(fā)，全面評(píng)估、衡量。

目前，現(xiàn)有室分系統(tǒng)多為全向單極化天線，饋線為單路。因此，在引入LTE時(shí)，可能面臨幾個(gè)選擇：?jiǎn)瓮ǖ肋€是雙通道；獨(dú)立建設(shè)還是利舊；天線是單極化還是雙極化。

運(yùn)營商可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，全面衡量之后選擇不同的室分建設(shè)方案，目前主要采取以下幾種方案：

（1）LTE單通道獨(dú)立建設(shè)方案。LTE室分系統(tǒng)獨(dú)立建設(shè)，新建一路室分系統(tǒng)，不實(shí)現(xiàn)MIM0，與現(xiàn)有2G/3G室分系統(tǒng)完全隔離，2套系統(tǒng)均不會(huì)互相干擾，可以獨(dú)立進(jìn)行規(guī)劃優(yōu)化，但缺點(diǎn)是單通道LTE性能不能充分發(fā)揮，現(xiàn)有資源未能有效利用。適合于非熱點(diǎn)、現(xiàn)有室分利舊較有難度的站點(diǎn)。

（2）LTE與2G/3G單通道共用建設(shè)方案。LTE采取利原有2G/3G室分系統(tǒng)，不實(shí)現(xiàn)MIM0，2G/3G/LTE信源合路后采用一套室分系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)，雖可以有效利舊現(xiàn)有資源，但前提要求是原有2G/3G室分系統(tǒng)支持LTE頻段。此種方案需充分考慮插損、傳輸損耗、系統(tǒng)干擾等因素的影響，適合于物業(yè)協(xié)調(diào)難度大、非熱點(diǎn)區(qū)域。

（3）LTE與2G/3G雙通道雙極化天線共用建設(shè)方案。LTE采用雙通道，使用兩路室分系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)MIM0。一路系統(tǒng)新建，一路系統(tǒng)共用2c/3c原有室分系統(tǒng)，如圖1所示。此種方案需要改造現(xiàn)有室分系統(tǒng)，增加合路后需考慮插損、系統(tǒng)隔離度等因素，這種方式充分利用了現(xiàn)有資源，實(shí)現(xiàn)了MIMO，能夠最大程度體現(xiàn)LTE的優(yōu)越性能，是運(yùn)營商最常采用的建設(shè)方案。

（4）LTE雙通道雙極化天線獨(dú)立建設(shè)方案。此建設(shè)方案多適用于新建熱點(diǎn)區(qū)域的LTE室分建設(shè)，通過采用雙極化天線+兩路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了MIMO，可以實(shí)現(xiàn)LTE系統(tǒng)的獨(dú)立規(guī)劃與優(yōu)化，能夠帶來較好的用戶體驗(yàn)、容量和上下行速率，避免了采用雙倍的單極化天線，節(jié)約資源，且較易滿足室內(nèi)天線的占用空間。

4結(jié)語

LTE室內(nèi)覆蓋建設(shè)應(yīng)綜合考慮業(yè)務(wù)需求、網(wǎng)絡(luò)性能、改造難度、投資成本等因素，選擇合理的建設(shè)方案。文章對(duì)比分析了LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)多種建設(shè)方案，為今后的LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)提供重要的決策建議。