TD—LTE室内覆盖技术研究与应用

【摘要】本文对TD-LTE室内覆盖技术和方式进行了深入的分析，提出了其室内覆盖技术的组网要求。从TD-LTE的技术优势入手，具体探讨了适用于TD-LTE室内覆盖技术的场景选择原则、建设目标及室内覆盖的实现技术和应用场景。

【关键词】TD-LTE；室内覆盖技术；场景选择

一、引言

随着TD-LTE网络技术在全球范围的广泛铺开，TD-LTE顺应了宽带移动数据业务的发展趋势；因此，在室内通信和数据传输质量方面的要求越来越高，使得TD-LTE网络在室内覆盖技术的建设应用也越来越受重视。

对于TD-LTE网络，采用何种传输形式是影响室内覆盖站点的规划和设计的重要因素，是影响通信网络质量、容量、覆盖及成本的关键因素。

由于无线电波在室内环境下的传播形式是比较复杂性的；一般情况下，室内传播覆盖的理论模型与实际情况仍存在较大差别。本文中，笔者将根据自己的知识和经验，从TD-LTE的网络架构入手，重点分析TD-LTE室内覆盖技术的组网要求、覆盖方式分析以及覆盖技术的应用，望对同行起到抛砖引玉的作用。

二、TD-LTE网络架构

TD-LTE整体网络架构采用扁平化，去掉了RNC的物理实体，把部分功能下移到E-NodeB，以减少时延和增强调度能力；同时采用全IP网络技术结构，继续采用用户面和控制面分离，部分功能上移到核心网，以增强移动交换管理。

此外，E-UTRAN用E-NodeB替代原有的RNC-NodeB结构，各网络节点之间的接口使用IP传输，通过IMS承载综合业务，原UTRAN的CS域业务均可由LTE网络的PS域承载；其中，E-UTRAN由eNB构成；EPC（Evolved Packet Core）由MME（Mobility Management Entity）、S-GW（Serving Gateway）以及P-GW（PDN Gateway）构成，与UMTS的网络结构相比，LTE网络结构得到了大幅度的精简。

三、TD-LTE室内覆盖技术的组网要求

1.室内覆盖技术的应用状况

随着LTE商用网建设的大规模展开，LTE与现有2G、3G室内网络如何合理对接及平滑演进，将成为今后室内网络建设的重点。

目前，无线移动网室内分布系统主要有：GSM、GSM&3G、GSM&3G&WLAN覆盖，其中，GSM&3G&WLAN三系统同天馈技术已比较成熟。从建网成本角度考虑，尽可能充分复用现有资源，这样可保护运营商现网投资，加快建网进度和效益，随着TD-LTE的引入和展开，现有室内分布覆盖系统是否可以进行融合改造是运营商比较关注的问题之一。

2.TD-LTE室内覆盖应考虑的原则

（1）LTE室内覆盖建设应该综合考虑各种因素选择最佳建设模式

主要考虑网络性能、资源情况、改造难度、投资成本等选择最佳的建设模式，应尽量展示和保证TD-LTE的性能特点及网络质量，不影响现网系统的安全性和稳定性；在需要对现有室分系统进行改造时，应尽量减小改造量和对现网的影响。

（2）考虑室内外覆盖一体化原则

为了确保室内分布系统提供良好的室内覆盖，同时要控制好室内信号，避免对室外构成强干扰。

（3）考虑室内外采用异频组网原则

在频率资源足够的情况下室内外应尽量采用异频组网方式；目前试验网阶段TD-LTE室外新建站使用2.6GHz频段，现网升级站使用1885-1895MHz频率，室内使用2.3GHz频段（2350-2370MHz）。

（4）考虑干扰和电磁辐射要求

分布系统建设应考虑多系统间的干扰，应保证TD-LTE和其他通信系统间的隔离度要求，避免产生系统间强干扰。TD-LTE室内覆盖工程应按照“多天线、小功率”的原则进行建设，电磁辐射必须满足国家和通信行业相关标准。

3.LTE室内覆盖场景选择原则

LTE室内覆盖场景选择的原则主要考虑能够代表典型的物业类型，例如宾馆酒店、办公楼、开放型场馆、机场航站楼、封闭式场馆等场景；室内场景应包括在室外连续覆盖区中，并保证每个厂家覆盖区内均有可供测试的室分站点；能够体现不同的话务和数据业务特点，例如大型体育场馆、会展中心等场景；可以满足不同覆盖性能测试的要求，例如室内外切换重选、室内外隔离性能等测试要求。

4.LTE室内覆盖建设的目标

（1）无线网规划指标

无线网规划指标要求无线信道呼损不高于2%；无线覆盖区内可接通率：要求在无线覆盖区内的90%位置，99%的时间移动台可接入网络；室内要求满足RSRP>-105dBm的概率大于90%；边缘速率要求下行大于2Mbps。

（2）载波、带宽配置

在载波、带宽配置原则上配置为O1，载波带宽为20MHz；需要特别考虑规避邻区干扰的场景可按照2个10M频点异频组网方式配置，以便规避同频干扰。采用DL：UL为2：2的时隙配置

（3）容量目标

在室内单小区20MHz组网及支持MIMO情况下，要求单小区平均吞吐量满足DL30Mbps/UL8M。若实际隔离条件不允许，可以按照单小区10MHz、双频点异频组网规划，要求单小区平均吞吐量满足DL15Mbps/UL4M/10MHz。

四、TD-LTE室内覆盖方式的分析

通常TD-LTE室内覆盖建设主要有两种方式：MIMO双流覆盖方式和SIMO单流覆盖方式。此外，还有Femto和Pico RRU室内覆盖等方式。

1.MIMO双流覆盖方式

MIMO双流覆盖方式主要通过两路独立天线和馈线构成2×2MIMO系统，通过使用SFBC、空间复用等提高用户速率和覆盖。其优点在于理论上的用户峰值吞吐量可成倍提升，能充分体现MIMO上下行容量增益；但在工程改造量、协调量和投资均比较大；在使用时，建议将其作为LTE室内分布系统的主要建设方式，以验证室内环境的MIMO性能。

通常，MIMO双流建设天馈线系统具体实施又分为两种方案：“一路新建，一路合路”和“两路新建”。

（1）“一路新建，一路合路”覆盖方式

这种方式是在不改动原系统天馈线的基础上，新增加一路天馈线系统；TD-LTE一路接入新建馈线，另一路与原室分系统合路；前提是目前室分无源器件的频段范围已涵盖了LTE频率。同时，需要进行干扰分析，满足隔离度要求方可与原系统合路，否则需要一定程度的改造；由于其中一路与已有系统合路，后期如引入高段频段时可能受限。此外，在合路器隔离度指标满足要求的情况下，TD-LTE与TD-SCDMA合路可以满足覆盖要求；根据TD室内分布建设指导意见要求，天线工作频率范围要求为800～2500MHz，可以直接支持LTE系统充分利用已有室内分布系统，很大程度上减少了工程协调量和投资。如图1所示。

图1 “一路新建，一路合路”覆盖方式

（2）“两路新建”覆盖方式

在不改动原分布系统天馈线的基础上，额外增加两路天馈线系统；TD-LTE是独立使用新建馈线。

这种方式的网络改造量和投资均较大；对于已有分布系统的建筑，新增两路路天馈线系统实施难度大。但与其他通信系统相对独立，在后期如引入更为先进的技术或手段时改造比较方便；通过空间隔离能最大限度规避多系统合路产生的干扰问题。一般建议仅在合路时存在严重多系统干扰并具备新增两路天馈线的条件场景下使用。

2.SIMO单流覆盖方式

在SIMO单流覆盖方式中，TD-LTE基站仅输出一路，形成1×2SIMO系统。这种方式的优点在于无需对原室内分布系统进行改动，工程改造量较小；但在实际应用中，用户峰值吞吐量无法提升，无法充分发挥LTE性能优势；在使用时，一般建议仅对于实施困难的个别场景采用该方式。

3.Femto室内覆盖方式

多个Femto可提供更大容量；简化室内布线；增强客户粘性；体现固定移动捆绑效果，但是单个Femto覆盖范围较小，较难实现大型建筑物的无缝覆盖；Femto间的干扰、同步方案较宏站更复杂，为开放网络的运营、维护带来风险。通过仿真分析，在仿真条件下（10MHz带宽；每个Femto带1用户；2：2时隙配比；下行天线1发2收；6层楼，每层40房间，各Femto间同频配置），无干扰时的小区吞吐量21Mbps，Femto基站间产生较大干扰时的小区吞吐量10Mbps。目前，国际规范还未完整制定，需待技术和设备成熟后才可进行试点应用，才能对Femto基站室内覆盖的性能进行验证。

4.Pico RRU室内覆盖方式

在Pico RRU室内覆盖方式中，信源采用BBU+Pico RRU方式，信源自带天线；线缆主要为光纤，这种覆盖方式布线方便；设备采取线路供电方式，取电较灵活；弹性组网，方便网络规划和优化。但设备尚未成熟；有源设备多，不利于维护；不适合在大型室内分布场景应用。

五、TD-LTE室内覆盖技术的应用

1.小区规划

在室内覆盖规划设计中，必须要考虑小区的规划。

首先要考虑室内具体环境，规划时重点考虑小区之间的隔离，可以借助建筑物的楼板、墙体等自然屏障产生的穿透损耗形成小区间的隔离。其次要考虑均衡覆盖和容量，原则上单个小区覆盖面积不宜过大，容量不宜过高，要求均衡覆盖和容量，从而避免后期容量增加对现网室内分布系统做大的调整。

再次要考虑严格控制各小区覆盖区域，空旷或封闭性较差的室内环境，如同一楼层由多个小区覆盖的超市、商场，或挑空大堂、体育场馆等开放性室内环境，必须严格控制不同小区之间的覆盖区域；对于大型场馆等小区间隔离度较低的场景，应采用异频组网。最后要考虑后期扩容需求，在配置RRU时尽量保证覆盖区域清晰，以便后期进行小区分裂时易于操作。

2.RRU设置

在进行RRU设置时，应结合单小区RRU最大数量、RRU级联能力等设备支持情况，对分区设置、信源组织、频率规划等方案进行合理设计。多数场景应主要采用双通道的RRU，每通道功率不小于20W。RRU位置的选取尽可能靠近2G/TD有源设备或器件箱/托盘位置，便于安装、取电及维护。要求一级RRU与BBU、后级RRU与前级RRU之间，具备便利的光缆路由。采用与TD-SCDMA E频段共模RRU时，需通过上下行时隙对齐方式规避系统间干扰。通常情况下，室内分布系统RRU级联级数建议为3级以内，最大不超过4级，具体RRU级联能力以具体设备支持情况为准。

六、结论

TD-LTE作为3G向4G演进的无线移动高宽带通信标准，随着TD-LTE商用网在电信行业中的广泛建设，TD-LTE室内覆盖技术也是移动运营商需要重点关注的内容之一，其具有广阔的应用前景。本文结合TD-LTE实际建设经验提出了不同场景下的TD-LTE室内覆盖技术的组网要求及原则，各种室内覆盖方式的特点及分析，室内覆盖技术的小区规划及设置，其具有一定的工程参考性。

参考文献

[1]王映民，等.TD-LTE技术原理与系统设计[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[2]沈嘉，等.3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[3]庞韶敏.3G核心网技术揭秘-CS，PS，IMS[M].北京：电子工业出版社出版，2008，6.

作者简介：叶沿飞（1979—），女，贵州凯里人，贵州电子信息职业技术学院副教授，研究方向：计算机网络技术。