劉鵬，解偉

（1 河北省公安邊防總隊，石家莊 050071；2 中國移動通信集團設計院有限公司河北分公司，石家莊 050021）

某市3D-MIMO試點方案解析

劉鵬1，解偉2

（1 河北省公安邊防總隊，石家莊 050071；2 中國移動通信集團設計院有限公司河北分公司，石家莊 050021）

3D-MIMO是伴隨著網(wǎng)絡的需求而發(fā)展起來的，因此3D-MIMO將具有良好的商用前景?，F(xiàn)在LTE宏覆蓋網(wǎng)絡建設基本進入尾聲，后面更多的需求來自現(xiàn)有網(wǎng)絡的優(yōu)化、熱點容量補充、覆蓋提升、室內(nèi)覆蓋和特型場景（比如場館、海島、海面、農(nóng)村等）的覆蓋。

TD-LTE-Advanced；3D-MIMO；多用戶；頻譜效率；設備安裝

1 3D-MIMO需求分析

隨著網(wǎng)絡的發(fā)展，移動用戶不斷增加的速率需求，現(xiàn)在LTE中使用的智能天線技術將逐步滿足不了業(yè)務的需求。3D-MIMO技術，天線規(guī)格支持128天線、64T64R，和現(xiàn)網(wǎng)天線相比，能夠顯著提升小區(qū)和邊緣用戶的速率，提高頻譜效率。在傳統(tǒng)水平面波束覆蓋上，增加了垂直面的波束覆蓋能力，可以有效控制波束在水平和垂直兩個維度進行覆蓋，增強空域復用和抗干擾能力。

根據(jù)3D-MIMO的技術原理和目前的測試結(jié)果，3D-MIMO技術具有以下的優(yōu)點。

（1）降低干擾：3D-MIMO技術壓縮業(yè)務波束寬度，可以降低波束間、小區(qū)間干擾，進而降低整網(wǎng)干擾水平。

（2）增強業(yè)務覆蓋：3D-MIMO技術增大了垂直方向的天線覆蓋張角，支持垂直方向的波束賦型能力，不但能夠?qū)崿F(xiàn)室外站點覆蓋高層建筑室內(nèi)，而且相比現(xiàn)有室外覆蓋室內(nèi)的解決方案（大張角天線+2通道RRU），更好的滿足深度業(yè)務覆蓋和邊緣用戶速率感知。

提升下行小區(qū)業(yè)務吞吐量：3D-MIMO技術，更好的增強了MU-MIMO能力，通過空分復用，單載波的3D-MIMO技術提供的小區(qū)吞吐量是現(xiàn)在單載波室外宏站小區(qū)吞吐量的2倍及以上，更好滿足流量高熱區(qū)域的擴容需求。

提升上行小區(qū)業(yè)務吞吐量：3D-MIMO技術，通過增強上行MU-MIMO能力，3D-MIMO相比現(xiàn)有宏站，上行的小區(qū)吞吐量提升了2倍及以上，可以很好地緩解TD-LTE網(wǎng)絡上行受限的問題。

提升邊緣用戶感知：3D-MIMO技術，可以提升邊緣用戶的上、下行業(yè)務速率，將會提升網(wǎng)絡邊緣用戶的業(yè)務速率。

2 3D-MIMO組網(wǎng)建議

2.1組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖及方案

3D-MIMO同LET網(wǎng)絡一樣采用扁平化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，采用與現(xiàn)網(wǎng)宏站相同的組網(wǎng)策略，重選、切換參數(shù)引用宏站當前配置；在條件合適的地市，建議采用D3載頻（2 615～2 635 MHz）；在支持D3載頻終端少的地方，建議配置D2載頻（2 595～2 615 MHz）；主要用于吸收熱點話務及高層建筑覆蓋使用。形成D1/D2/D3的疊加組網(wǎng)，針對和F頻段覆蓋網(wǎng)做F+D的組網(wǎng)，需要考慮F和D的覆蓋范圍差異的問題。3D-MIMO組網(wǎng)結(jié)構(gòu)見圖1所示。

圖1　3D-MIMO組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

2.2 建議應用場景分析

通過不同廣播權值配置，3D-MIMO可以實現(xiàn)水平或者垂直維度的覆蓋能力，現(xiàn)階段3D-MIMO應用場景包括：

宏覆蓋場景，忙時具有較高的小區(qū)業(yè)務流量要求；

高樓覆蓋區(qū)域，滿足水平張角不大于25°，垂直張角不小于60°，忙時具有較高的業(yè)務流量要求。

現(xiàn)階段為了更好的發(fā)揮3D-MIMO的技術特點，在站點工勘時，對于目標小區(qū)的選擇有一些基本的要求，描述如下。

建議在現(xiàn)有D頻段網(wǎng)絡覆蓋的基礎上，用3DMIMO基站吸收現(xiàn)網(wǎng)的高熱小區(qū)的業(yè)務流量，或者對具有大容量業(yè)務需求的高層建筑等特型環(huán)境的覆蓋等。

需要確定目標小區(qū)的覆蓋場景：3D-MIMO基站適用于宏覆蓋場景和高層建筑覆蓋場景。不需要更換硬件，通過配置廣播權值，即可實現(xiàn)對兩種場景的覆蓋。因此需要明確目標小區(qū)是宏覆蓋小區(qū)還是高層建筑覆蓋小區(qū)。

需要了解目前的目標小區(qū)的空口無線資源狀況：采用3D-MIMO技術，借助于空口多流的空分能力，小區(qū)下行和上行業(yè)務吞吐量和現(xiàn)網(wǎng)8通道宏站相比，有2～4倍的提升，信道相干性越低，小區(qū)空分能力越強，能夠支持的速率就越高。

需要了解目標小區(qū)的用戶數(shù)情況：目前3D-MIMO基站的用戶個數(shù)支持和8通道宏站一致，因此3D-MIMO基站適用于小區(qū)內(nèi)用戶業(yè)務速率較高的小區(qū)。

3 3D-MIMO組網(wǎng)方案

作為新一代特殊場景通信系統(tǒng)，F(xiàn)DD-LTE地空通信系統(tǒng)需要良好的規(guī)劃設計，網(wǎng)絡建設才能事半功倍，以實現(xiàn)良好的網(wǎng)絡性能和用戶感知。

3.13D-MIMO設備參數(shù)及安裝要求

3D-MIMO設備為BBU、RRU、天線一體化設計，便于設備安裝和調(diào)測。物理尺寸和重量參數(shù)見表1和表2所示。

3D-MIMO設備安裝組件包含抱桿支架、基板支架、吊裝支架、緊固件。抱桿安裝件分為上下兩個組件，需要分別安裝。（1）先把基板支架和吊裝支架安裝到設備上。（2）把抱桿支架安裝到抱桿上。

（3）利用吊裝把設備拉到所需高度，然后把基板支架卡在抱桿支架上，并鎖緊螺釘，即完成安裝。

（4）四周要預留出來100 mm的維護空間，同時便于散熱。

表1　物理尺寸和重量參數(shù)

表2　系統(tǒng)指標

掛墻安裝件分為上下兩個組件，組件包含掛墻支架、基板支架、吊裝支架、緊固件。

（1）安裝吊裝支架和基板支架。

（2）然后安裝掛墻支架。

（3）最后吊裝設備并掛墻安裝。

3.2設備安裝場景情況

某市移動公司所在地，共6層，室內(nèi)未建設室分系統(tǒng)，由宏站覆蓋，信號相對較弱，且用戶量相對集中；在院內(nèi)有鐵塔，可以安裝MIMO設備，解決大樓覆蓋，并可以覆蓋到用戶量較大的手機賣場，從而提升用戶感知；建議其作為MIMO站點。見圖2某市移動公司移動環(huán)境示意圖。

河北建筑工程學院朝陽校區(qū)位于張家口市高新區(qū)，緯三路以南，朝陽校區(qū)項目總 294 220 m2，其中包括教學樓共有8層，共63 005 m2。

圖2　某市移動公司環(huán)境示意圖

教學樓內(nèi)未建設室分系統(tǒng)，屬于高話務區(qū)域；目前由室外宏站進行覆蓋，4G站點在學院對面的酒店樓頂。

4G網(wǎng)絡作為學生上網(wǎng)的主要網(wǎng)絡，該小區(qū)流量大，建議作為MIMO測試站點之一。張家口建筑工程學院環(huán)境示意圖如圖3所示。

圖3　張家口建筑工程學院環(huán)境示意圖

張家口SOHU大廈位于橋西區(qū)西壩崗路，距離區(qū)政府不遠，屬于繁華商業(yè)中心，為高檔寫字樓，目前沒有建設室分系統(tǒng)，室內(nèi)信號弱，尤其是高層覆蓋較差，客戶投訴多。

在其馬路對面為5層商場，樓頂可以安裝設備，建議其作為MIMO測試站點；見圖4 張家口SOHU國際大樓環(huán)境示意圖。

圖4　張家口SOHU國際大樓環(huán)境示意圖

4 展望

3D-MIMO是伴隨著網(wǎng)絡的需求而發(fā)展起來的，因此3D-MIMO將具有良好的商用前景。現(xiàn)在LTE宏覆蓋網(wǎng)絡建設基本進入尾聲，后面更多的需求來自現(xiàn)有網(wǎng)絡的優(yōu)化、熱點容量補充、覆蓋提升、室內(nèi)覆蓋和特型場景（比如場館、海島、海面、農(nóng)村等）的覆蓋，隨著用戶需求和用戶量的發(fā)展，各種5G技術4G話的方案將逐漸應用到現(xiàn)網(wǎng)當中去，為客戶提供更好的通信服務。

［1］ 王營. 3D MIMO 信道建模研究［D］. 成都：電子科技大學，2013.

［2］ 沈嘉， 索士強， 全海洋. 3GPP長期演進（LTE）技術原理與系統(tǒng)設計［M］. 北京： 人民郵電出版社， 2008.

［3］ 王映民， 孫韶輝. TD-LTE技術原理與系統(tǒng)設計［M］. 北京： 人民郵電出版社， 2011.

［4］ 佟學儉，羅濤. OFDM移動通信技術原理與應用［J］. 北京：人民郵電出版社，2009.

［5］ 朱顏軍. MIMO信道中空時分層信號檢測技術研究［J］. 昆明理工大學，2008.

Analysis of a city 3D-MIMO pilot program

LIU Peng1， XIE Wei2
（1 Hebei Province Public Security Frontier Defence Corps， Shijiazhuang 050071， China； 2 China Mobile Group Design Institute Co.， Ltd.， Shijiazhuang 050021， China）

3D-MIMO is accompanied by the demand for the development of the network， so 3D-MIMO will have a good business prospects. Now LTE macro overlay network construction basic into the end， behind more demand from existing network optimization， hot spot capacity， covering， promotion of indoor coverage and contoured scene， such as the coverage of venues， the island， the sea and the countryside.

TD -LTE -Advanced； 3D -MIMO； MU； spectral effi ciency； equipment installation

TN929.5

A

1008-5599（2016）09-0077-04

2016-04-27