TD-L TE室分系統移頻實現MIMO-e應用

中國移動通信集團山西有限公司 | 劉臻

TD-L TE室分系統移頻實現MIMO-e應用

中國移動通信集團山西有限公司 | 劉臻

作為TD-LTE系統的關鍵技術之一，多輸入多輸出（MIMO）技術可通過多個天線發射實現空間復用、發射分集來提升數據的傳輸速率。

隨著智能手機的迅速普及，數據流量需求日益增長導致網絡容量出現瓶頸，預計未來5年全球移動數據流量的復合增速高達78.3%，而約有70%左右的業務發生在室內場景，因此室內網絡覆蓋質量和容量將成為LTE時代競爭的關鍵。

MIMO需要室分系統具備雙通道RRU及兩路天饋線，兩路單極化吸頂天線間距12λ（1.5m左右），兩個通道之間的功率不平衡需要＜3dB。而現有室分系統是單通道，而且分布系統施工、天線改造等工程量較大，不是簡單的線纜施工改造，很多物業已經不允許再進行線纜施工。

在多用戶場景下，雙通道LTE室分下行平均吞吐量為單通道室分的1.85倍以上，雙通道室分具有明顯的性能優勢。因此，需要一種新技術在現有分布系統的基礎上實現MIMO的效果。

MIMO-e技術特點

MIMO-e技術是通過在信源端增加一臺主機（MIMOeM）實現對信號的移頻功能，在分布系統末端天線口增加一個從機（RAU）對異頻信號進行解調，輸出至兩個吸頂天線。

有源合路器通過獲取來自TD-LTE設備RRU的2×2的MIMO信號，其中一路TD-LTE信號經過有源合路器的放大、頻譜搬移至另外一個頻率之后與另外一路直通的TD-LTE信號合路。在有源天線端，通過分頻器將兩路信號分開，已經進行過頻譜搬移的一路TD-LTE的信號進行反搬移，回復成原始的TD-LTE的射頻信號，進入有源天線有源支路端，另一路未經變換的信號經過濾波后進入有源天線的無源旁路端。圖1是MIMO-e系統結構示意圖。

本文選擇**營業廳作為試點，其分布系統為單通道系統，已耦合GSM、TD-SCDMA、TD-LTE、WLAN信號。試點工作主要為：在營業廳機房內安裝MIMOe主機，采用耦合器合路TD-LTE信號；在末端6副吸頂天線旁安裝MIMO-e從機和新增加的6副單極化吸頂天線；更換5個原有耦合器為帶饋電的耦合器。

移頻MIMO技術改造前后的對比測試

覆蓋對比

**營業廳改造前TD-SCDMA網絡覆蓋電平為-45dBm～-70dBm，平均電平為-51.16dBm，信號強度良好；TD-LTE網絡覆蓋電平為-55dBm～-77dBm，平均電平為-64.32dBm，信號強度良好。安裝MIMO-e設備后，TD-SCDMA覆蓋RSCP下降至-52.25dBm，下降2.13%；TD-LTE覆蓋RSRP下降至-69.46dBm，下降7.99%；電平值均有下降，但對營業廳內覆蓋影響不是很大。

圖1 MIMO-e室內覆蓋擴展系統結構示意圖

圖2 MIMO移頻實施后下載速率對比測試

由于MIMO-e系統是基于原有室內覆蓋系統而進行的改造，需要增加一些設備在現網中，設備的增加會帶來小量的插入損耗，經測試2G、3G、WLAN系統整體的場強變化不會大于3dB ，測試中TD-LTE的覆蓋電平大于3dB，可能是由測試正常誤差導致。

下載速率對比

本文選取距離天線直線距離約4米位置進行FTP下載測試。安裝MIMO-e設備前**營業廳TDSCDMA網絡下行速率平均為1.416Mbit/s(1475kbit/s)，TD-LTE網絡下行速率平均為55.877Mbit/s(57219kbit/s)。改造后，仍選取額同樣的點進行測試，TD-SCDMA網絡下行速率平均為1.454Mbit/s(1489kbit/s)，TD-LTE網絡下行速率平均為102.603Mbit/s(105065kbit/s)。

通過測試可以發現，測試點的TD-SCDMA平均下載速率由1475kbit/s上升至1489kbit/s，上升了0.94%；TDLTE平均下載速率由55.87Mbit/s提升至102.60Mbit/s，提升83.62%；經過LTE單通道改造為雙通道后，使得TD-LTE的速率有了很大提升，但對TD-SCDMA的速率影響很小。如圖2。

小結：經過MIMO-e改造后TD-SCDMA下行業務速率基本保持穩定，TD-LTE下行業務速率有較為明顯提升；TD-SCDMA平均下載速率上升0.94%，屬正常波動；TD-LTE平均下載速率由55.87Mbit/s提升至102.60Mbit/s，提升83.62%，達到網絡改造效果。

雙室分MIMO增益的實現

MIMO-e系統可以通過移頻技術實現雙室分MIMO增益（近點測試增益約為85%左右）；設備增加帶來的插損約為1dB～5dB左右，在可接受的范圍內。對于有容量需求且雙室分建設難度較大的場景，可以考慮采用MIMO-e方式進行雙室分部署。MIMO系統施工過程簡單，滿足快速建網的需求，改造后的室內覆蓋系統實現雙極化覆蓋，使得下載速率更加平穩，信號衰落減小，抗干擾能力增強。 同時本身對2G、3G及WLAN不會產生額外影響。

能夠運用該技術進行改造的前提條件是：室分系統LTE設備必須是雙通道輸出，即RRU是雙路都輸出4G信號的雙流RRU，以達到MIMO的實現形式；而3G信號由原有3G RRU輸出并與2G信號合路至一起；最后，2G、3G及4G信號通過合路器合并至單一饋線分布系統上。此外，新技術增加了新設備，增加了分布系統的復雜性，提升了故障發生的概率，也會相應增加運維成本。