基于LTE室内覆盖解决方案之探讨

【摘要】文章基于室内无线宽带覆盖需求，介绍了LTE室内覆盖建设问题及难点，并提出了室分系统建设解决方案。

【关键词】室内覆盖 室分系统 天线

1 室内无线宽带覆盖需求分析

高档宾馆通常楼层较高，用户一般为VIP客户，对上网质量要求较高。与2G/3G存在的同样问题是高层覆盖的质量问题，2G/3G主要通过室外基站覆盖室内和室内分布系统两种方案来进行解决。在LTE中，由于快衰落、空间损耗等问题，使MIMO（Multiple-input Multiple-output，多输入多输出）的室内覆盖很难通过室外基站实施覆盖。因此，LTE室内覆盖必须采用室内分布系统来进行覆盖。

2 LTE室内覆盖解决方案

2.1 LTE室内覆盖建设问题与难点

（1）与2G/3G室内覆盖相比，由于MIMO技术的引入使得LTE的室内覆盖发生变化，信源都需采用双通道进行传输，基站辅助设备也需采用相应的解决方案来继续保持LTE中MIMO特性；MIMO采用多通道传输，在实际工程中可能存在多根电缆安装受限问题。

（2）MIMO的室内覆盖很难通过室外基站实施覆盖。

（3）在LTE室分系统新建一路、改建一路时，LTE存在着与其它系统的频率兼容问题。

（4）LTE室分系统新建一路、改建一路情况下，可能出现新建一路室分系统性能好于旧路室分系统的情况，由此会出现同属于一个2通道RRU的两根天线上发出的信号强度不同，从而导致链路不平衡问题。

（5）与2G/3G相比，室内分布系统需要布放多根天线，这就涉及到天线的选择与安装问题。

2.2 室分系统建设解决方案

对于LTE室分系统的建设，建议采用BBU+RRU的分布式基站进行部署。考虑到现有通信系统向LTE的平滑演进， LTE室内分布系统有新建和改造两种方案。

（1）新建室内分布系统的解决方案

对于新建的室内分布系统，建议采取如下具体解决方案：

1）对于覆盖区域面积相对较小的场景，建议采用BBU+RRU+无源分布系统来进行覆盖。一个BBU可以连接多个RRU，BBU+RRU方案对于容量配置非常灵活，可按照容量需求，通过BBU控制给该区域的RRU分配足够的容量，从而解决容量问题。其示意图如图1所示：

2）对于覆盖面积中等甚至较大的场景，建议采用BBU+RRU+干放+无源分布系统进行覆盖。其中，干放建议采用2个通路进行传输，从而保证室内分布系统的覆盖质量。其示意图如图2所示：

（2）改建室内分布系统的解决方案

对于在原有2G/3G室内分布系统的基础上改建LTE的共享室内分布系统建设，建议采取如下具体解决方案：

1）对于覆盖区域面积相对较小的场景，建议采用BBU+RRU+无源分布系统来进行覆盖。其示意图如图3所示：

2）对于覆盖面积中等甚至较大的场景，建议采用BBU+RRU+干放+无源分布系统进行覆盖，从而解决覆盖的问题。

当可新增主干线电缆时的解决方案，其示意图如图4所示：

当不能新增主干线传输电缆，且覆盖距离不是很大时的解决方案，其示意图如图5所示：

在LTE室内分布新建一路、改造一路的情况下，可能出现新建一路室分系统性能好于旧路室分系统的情况，由此可能出现同属于一个2通道RRU的两根天线上发出的信号强度不同。两路不平衡，直接影响实际的信道矩阵，有可能原来满秩的矩阵变得不满秩了，那么MIMO模式下的信道容量肯定降低。

A：保证两路平衡，可以保证满秩的信道矩阵，但是降低总的发射功率，信道矩阵的特征值降低，同样降低信道容量（实现方法：在新建一路上增加额外的衰减器，使两路发出的信号强度相同）；

B：保证两路不平衡，应用已有的预编码码字，不能保证满秩的信道矩阵，信道容量也会降低；

C：保证两路不平衡，但是在预编码时，加上不平衡产生的调整，使得最后的实际信道矩阵仍然保持满秩，而且特征值的大小也不降低，这样可以保证信道容量。

综上所述，肯定是C最好，但是根据不平衡的程度来调整预编码码字的理论推导还是非常复杂的。目前工程上考虑，可以采用A，虽然信道矩阵的秩降低了，但是根据已有的预编码码字，可以保证信道基本满足MIMO的要求（接近满秩）；如果采用B，根据目前的码字，无法保证实际的信道满足MIMO的要求。

（3）室分系统中天线的解决方案

对于室内某一指定区域，若考虑实现MIMO，则采用两（套/通道）吸顶天线覆盖为宜。基于不同的极化方向，可分为单极化吸顶天线和双极化吸顶天线。

单极化吸顶天线间距要求：对于两套单极化吸顶天线而言，希望通过增大天线间距以达到双天线通道低相关性的要求。开放场景（走廊、楼道）天线间距配置为4倍波长以上；封闭场景（会议室、办公室）天线间距为10倍波长以上。

天线选择的原则：开放场景（走廊、楼道）时，单极化天线/双极化天线均可满足MIMO应用，根据工程安装需求选择天线类型即可；封闭场景（会议室、办公室）时，双极化天线与单极化天线相比性能下降明显，在工程安装允许的条件下，优先采用单极化天线（天线间距1m～2m）。

对于新建一路改造一、路场景模型时，考虑到不同系统频率的兼容问题，建议采用如下天线安装方案：

1）采用一个LTE双极化吸顶天线：LTE室分系统一路新建，另一路与其它系统通过合路器后一起传输，要求双极化吸顶天线适应的频率范围为800MHz～2700MHz。

2）采用两个LTE单极化吸顶天线：LTE室分系统一路新建，另一路与其它系统通过合路器后一起传输（该路的单极化吸顶天线要求适应的频率范围为800MHz～2700MHz）。

3 结束语

3GPP标准组织即将启动LTE Rel-12研究工作，室内覆盖增强将是R12的一个主要研究方向。目前LTE室内覆盖技术基于R8、R9版本，室内覆盖技术及相关解决方案将随着LTE R10、R11、R12以及更高版本的演进而提高。