TD-LTE室內(nèi)覆蓋解決方案

劉德昌

（中國移動通信集團(tuán)廣東有限公司汕尾分公司，汕尾 516600）

TD-LTE室內(nèi)覆蓋解決方案

劉德昌

（中國移動通信集團(tuán)廣東有限公司汕尾分公司，汕尾 516600）

室內(nèi)覆蓋是整體無線網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，據(jù)統(tǒng)計(jì)70%以上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)。而由于TD-LTE的頻段較高，信號傳播能力較弱，室內(nèi)深度覆蓋受到較大限制，因此亟需通過建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)以充分吸收室內(nèi)業(yè)務(wù)，提升用戶感知增強(qiáng)用戶粘性。本文探討了TD-LTE的室內(nèi)覆蓋解決方案和技術(shù)要求，對各制式間的干擾進(jìn)行了初步分析，并給出解決建議，以保證室內(nèi)單用戶吞吐率。

TD-LTE；室內(nèi)覆蓋；干擾

1 TD-LTE室分系統(tǒng)建設(shè)策略

面向TD-LTE的室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)總體策略如下：

(1)新建室分場景：盡可能建設(shè)雙路室分系統(tǒng)，減少后續(xù)擴(kuò)容投資，多個(gè)場景多UE條件下，雙通道室分下行平均吞吐量為單通道室分的1.6倍，雙通道室分具有明顯的性能優(yōu)勢；

(2)改造場景：有效保護(hù)已有投資，最小化對現(xiàn)有室分系統(tǒng)的改造和影響，對于有條件的樓宇進(jìn)行改造滿足雙通道室分要求，對于單路室分系統(tǒng)未來綜合考慮載頻和工程改造成本并選擇合理的擴(kuò)容方案。

2 LTE室分系統(tǒng)建設(shè)方式

根據(jù)不同的建設(shè)環(huán)境，我們可以采用以下建設(shè)方式：

2.1 單路建設(shè)方式

個(gè)別業(yè)主協(xié)調(diào)困難的站點(diǎn)或者樓宇結(jié)構(gòu)限制了，無法新建雙路布線系統(tǒng)的站點(diǎn)，采用改造單路布線系統(tǒng)的方式進(jìn)行建設(shè)。單路建設(shè)方式即通過合路器使用原單路分布系統(tǒng)，TD-LTE與其它系統(tǒng)共用原分布系統(tǒng)，按照TD-LTE系統(tǒng)性能需求進(jìn)行規(guī)劃和建設(shè)，必要時(shí)應(yīng)對原系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)改造。

此建設(shè)方式不改變室內(nèi)分布系統(tǒng)，建設(shè)難度小，簡單地增加1個(gè)RRU，小區(qū)吞吐量提高1倍，但單用戶最大下行吞吐量將受到限制。

2.2 雙路建設(shè)方式

雙路建設(shè)方式1：一路新建，一路通過合路器使用原單路分布系統(tǒng)。

在建設(shè)方式的選擇上，要求盡量考慮雙路系統(tǒng)的覆蓋，通過將單通道室分改造為雙通道室分，可提高小區(qū)下行吞吐量為原來的1.6倍，單用戶最大下行吞吐量也可提升。除TD-LTE系統(tǒng)， 802.11n系統(tǒng)也可以使用雙路分布系統(tǒng)支持MIMO工作方式，此外TDSCDMA系統(tǒng)也可以通過雙路分布系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分集技術(shù)提升網(wǎng)絡(luò)性能。

圖1 雙路單極化吸頂天線建設(shè)方式

TD-LTE雙路中的一路使用原分布系統(tǒng)，并新建一路室分系統(tǒng)。應(yīng)通過合理的設(shè)計(jì)確保兩路分布系統(tǒng)的功率平衡。如圖1所示，第一路（現(xiàn)有）：GSM+TDSCDMA+LTE（2350～2370MHz）第二路（新增）：LTE（2350～2370MHz。WLAN可任選一路末端合路，如引入802.11n，則在兩路的末端均合路。

改造方式：需新增1條支路及1倍的單極化天線點(diǎn)，天線點(diǎn)間距要求滿足隔離度要求，采用MIMO雙路分布系統(tǒng)方案時(shí)，為了保證MIMO性能，兩個(gè)單極化天線盡量采用10λ以上間距(約為1.25m)，如實(shí)際安裝空間受限雙天線間距不應(yīng)低于4λ(約為0.5m)。

合路器LTE端口與WLAN端口之間的隔離度達(dá)88dB；當(dāng)WLAN合路點(diǎn)離TD合路點(diǎn)的分布系統(tǒng)損耗達(dá)10dB左右時(shí)，合路器LTE端口與WLAN端口的隔離度要求降為78dB（器件可實(shí)現(xiàn)）。天線和器件工作頻率范圍為800～2500MHz。

在已有室分改造場景中，雙室分兩路無源器件及線纜長度有較大差異，容易造成兩路通道的功率不平衡。隨著兩路功率不平衡的加劇，系統(tǒng)性能成下降趨勢。從系統(tǒng)性能和工程實(shí)施角度考慮，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(yàn)收中增加通道電平匹配測試。如表1所示。

為減少天線布放數(shù)量，我們可以采用一個(gè)雙極化吸頂天線來代替兩個(gè)單極化吸頂天線。

改造方式：需新增1條支路并用雙極化吸頂天線替換原單極化吸頂天線，雙極化天線在TD-LTE規(guī)模試商用網(wǎng)中選取適當(dāng)應(yīng)用場景進(jìn)行測試并根據(jù)測試情況進(jìn)行應(yīng)用。

表1 解調(diào)能力與通道電平差異關(guān)系表

對于雙極化定向天線的應(yīng)用，在使用之前務(wù)必進(jìn)行性能測試內(nèi)容包括支持頻段、駐波比等電氣指標(biāo)、多終端業(yè)務(wù)性能測試，覆蓋測試等。

雙路建設(shè)方式2：新建兩路分布系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2 新建雙路室分建設(shè)方式

對于新建場景，新建兩路分布系統(tǒng)，并通過合理的設(shè)計(jì)確保兩路分布系統(tǒng)的功率平衡。每個(gè)室內(nèi)覆蓋點(diǎn)都需要通過一根雙極化天線或者兩個(gè)物理位置不同普通吸頂單極化天線進(jìn)行發(fā)射和接收，形成2×2MIMO組網(wǎng)；該方案有完整的MIMO特性，用戶峰值速率和系統(tǒng)容量獲得提升；雙通道可更好滿足室內(nèi)對業(yè)務(wù)速率的需求，缺點(diǎn)是工程復(fù)雜度較高。

對于一些數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量不高的特殊場所，可以考慮采用新建一路天饋線系統(tǒng)。每個(gè)室內(nèi)覆蓋的覆蓋點(diǎn)只需要一條射頻傳輸鏈路和一根吸頂天線進(jìn)行發(fā)射和接收；通常一個(gè)樓層只使用RRU的一個(gè)通道；本方案適合規(guī)模較小的對數(shù)據(jù)需求不高的場景或難于進(jìn)行室分改造的多系統(tǒng)合路場景。

3 室分系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)要求

3.1 天線口功率要求

根據(jù)覆蓋指標(biāo)要求，室內(nèi)覆蓋要求覆蓋區(qū)域內(nèi)滿足RSRP＞-105dBm的概率大于90%。考慮20MHz的情況下，每通道輸出20W，總計(jì)有1200個(gè)子載波，平均每個(gè)子載波的發(fā)射功率為12.2dBm，允許的分布系統(tǒng)的最大路徑損耗 (=饋線插損+空間耦合損耗)為117dB。

建議一般場景下TD-LTE天線口功率控制在10～15dBm，對于大型會展中心等場景，天線口功率還可適當(dāng)酌情提高，但應(yīng)滿足國家對于電磁輻射防護(hù)的規(guī)定。

3.2 合路器配置

為滿足獨(dú)立RRU的TD-SCDMA(E頻段)與TD-LTE共存需求，在新建場景，合路器應(yīng)存在支持E頻段端口，并使用電橋進(jìn)行合路；對于改造場景，還應(yīng)更換不支持E頻段端口的合路器。

若無TD-SCDMA(E頻段)合路需求，或采用共模RRU，則可以直接饋入合路器E頻段端口。

合路方式如圖3所示。

3.3 切換區(qū)域規(guī)劃

室內(nèi)分布系統(tǒng)小區(qū)切換區(qū)域的規(guī)劃應(yīng)遵循以下原則：

圖3 合路方式示意圖

(1) 切換區(qū)域應(yīng)綜合考慮切換時(shí)間要求及小區(qū)間干擾水平等因素設(shè)定；

(2) 室內(nèi)分布系統(tǒng)小區(qū)與室外宏基站的切換區(qū)域規(guī)劃在建筑物的出入口處；

(3) 電梯的小區(qū)劃分：將電梯與低層劃分為同一小區(qū)，電梯廳盡量使用與電梯同小區(qū)信號覆蓋，確保電梯與平層之間的切換在電梯廳內(nèi)發(fā)生。

注：要求電梯覆蓋使用的RRU應(yīng)與1層覆蓋使用相同的RRU或者單獨(dú)使用1個(gè)RRU，從而實(shí)現(xiàn)分區(qū)低層劃歸同一小區(qū)。

3.4 外泄控制

室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的信號不過度覆蓋室外，保證覆蓋建筑物10～15m外室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)電平低于室外15dBm。

為防止信號過度泄漏，靠近樓宇門窗處的天線可按如下方法處理：

（1） 5層以下可以采用定向吸頂天線；

（2） 如果樓宇周邊有立交橋、過街天橋，可以根據(jù)橋的高度適當(dāng)增加定向吸頂天線的使用樓層；

（3） 由不同基站覆蓋的相鄰樓宇，如果距離小于等于20m，需要增加定向吸頂天線，防止泄漏。

4 四網(wǎng)干擾分析

4.1 交調(diào)干擾

在引入TD-SCDMA（F、E頻段）、TD-LTE（2.6GHz）以后，新技術(shù)制式與現(xiàn)有技術(shù)制式之間產(chǎn)生交調(diào)干擾。在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)關(guān)注可能存在的干擾，使用時(shí)應(yīng)注意避讓的頻率組合：

4.1.1 下行信號的交調(diào)干擾上行

頻率組合1：

干擾頻段：f1（GSM900下行（部分頻段：940～950MHz））。

干擾頻率組合：2f1。

被干擾頻段：TD-SCDMA(F頻段)（全部頻段：1880～1900MHz）。

此干擾組合對系統(tǒng)容量和性能影響較大，需要完全避免以上組合。

頻率組合2：

干擾頻段： f1（GSM900下行）、f2(DCS1800下行)、f3（TD-LTE(2.6GHz)）。

干擾頻率組合：f1-f2+f3。

被干擾頻段：DCS1800上行。

4.1.2 上行信號的交調(diào)干擾上行

有GSM900上行時(shí)、盡量避免DCS上行與LTE（2.6GHz）之間共路；

有TD-SCDMA A頻段時(shí)，盡量避免DCS上行與TD-SCDMA E頻段（2320～2350MHz）合路。

4.2 雜散與阻塞干擾

除了交調(diào)干擾外，各制式間還存在雜散干擾和阻塞干擾，各制式合路時(shí)需注意隔離度要求，一般情況下，我們可以通過合路器端口間的隔離來滿足要求。如表2所示。

表2 各制式雜散和阻塞干擾對應(yīng)表

表3 TD-LTE與WLAN干擾說明表

4.3 TD-LTE與WLAN干擾

TD-LTE與WLAN共存時(shí)的干擾情況較為復(fù)雜，尤其是TD-LTE與WLAN終端間干擾難以規(guī)避，在WLAN采取獨(dú)立布放更易產(chǎn)生系統(tǒng)間干擾，需采取相應(yīng)規(guī)避措施。如表3所示。

5 結(jié)束語

在四網(wǎng)融合的業(yè)務(wù)發(fā)展背景下，GSM、TDSCDMA、TD-LTE、WLAN具備不同的覆蓋能力和業(yè)務(wù)場景，將長期共存。多技術(shù)室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要統(tǒng)籌考慮，使分布系統(tǒng)資源得到充分、合理地利用，避免重復(fù)建設(shè)、重復(fù)施工以及系統(tǒng)間相互影響，以確保投資效益，同時(shí)滿足覆蓋和質(zhì)量需求。

諾基亞西門子通信支持北京移動順利開通TD-SCDMA/TD-LTE雙模試驗(yàn)網(wǎng)

最近，北京移動與諾基亞西門子通信在北京進(jìn)行了TD-SCDMA/TD-LTE雙模試驗(yàn)。該試驗(yàn)展示了運(yùn)營商如何通過在現(xiàn)有的TD-SCDMA站點(diǎn)上進(jìn)行簡單的軟件升級即可提供TD-LTE服務(wù)。這將為運(yùn)營商帶來雙重效益，在實(shí)現(xiàn)成本優(yōu)化的同時(shí)，大大減少建立新站點(diǎn)所需的工程投入。

在這項(xiàng)試驗(yàn)中，諾基亞西門子在北京移動的TD-LTE 網(wǎng)絡(luò)上（不論使用什么頻段）建立了視頻點(diǎn)播、機(jī)器人遠(yuǎn)程控制、視頻監(jiān)控和視頻會議等應(yīng)用。諾基亞西門子通信對網(wǎng)絡(luò)功能和表現(xiàn)進(jìn)行了在靜止/移動狀態(tài)下及有/無負(fù)載時(shí)的測試，包括網(wǎng)絡(luò)覆蓋、開通延遲、吞吐量、抗干擾、頻段轉(zhuǎn)移和選擇等。該雙模試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)可幫助運(yùn)營商和諾基亞西門子通信深入了解如何為未來可運(yùn)營的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、部署以及運(yùn)維。除了進(jìn)行雙模測試，該試驗(yàn)網(wǎng)還可支持各種應(yīng)用，如視頻點(diǎn)播、視頻會議和視頻監(jiān)控等。通過升級現(xiàn)有的TD-SCDMA站點(diǎn)，諾基亞西門子通信展示如何幫助運(yùn)營商以低成本和極少的工程投入成功推出TD-LTE服務(wù)。

諾基亞西門子通信大中國區(qū)總裁馬博策說，“我們與北京移動共同努力，為在中國部署多頻段網(wǎng)絡(luò)和發(fā)展TD-LTE 1.9G頻段產(chǎn)業(yè)鏈奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。秉承在中國建立一個(gè)全方位的TD-LTE價(jià)值鏈的堅(jiān)定承諾，我們將繼續(xù)努力為中國和全球的客戶提供最先進(jìn)的技術(shù)，推動TD-LTE的商用步伐。”

Solution for TD-LTE indoor distribution system

LIU De-chang
(China Mobile Group Guangdong Co., Ltd. Shanwei Branch, Shanwei 516600, China)

Indoor distribution system is an important component of the wireless network. According to the statistics 70% of the packet service happens indoors, but the signal propagation ability of TD-LTE is weak because of the high frequency band of TD-LTE, so that the indoor signal coverage ability of TD-LTE is poor. Therefore we must construct indoor distribution system to absorb indoor business, and to enhance the user perception. This paper gives the solution to indoor distribution system, and analyzes the interference between systems to make sure that the user peak rate is guaranteed.

TD-LTE; indoor distribution system; interference

TN929.5

A

1008-5599（2012）10-0048-05

2012-09-10