TD-LTE室内分布系统改造分析

时间:2022-10-14 10:20:57

TD-LTE室内分布系统改造分析

摘要:本文对TD-LTE未来的频谱规划、不同室内场景下单天线的覆盖能力、系统间的干扰进行了分析。在此基础上,根据现有多系统室内分布系统分缆或合缆类型的不同,分别提出了单通道和多通道模式改造的方案及策略,对于今后TD-LTE室内分布系统的工程改造有一定指导意义。

关键词:TD-LTE;室内分布系统;MIMO;单通道;多通道

中图分类号:C35文献标识码: A

一、前言

TD-LTE网络的优势在于能更好地支撑高速数据业务与多媒体业务。根据NTT DoCoMo的统计数据,视频电话、视频流媒体、在线游戏等高速数据业务,70%以上都发生在室内环境中。作为解决室内覆盖的主要方式,TD-LTE室内分布系统建设势必成为TD-LTE网络建设的重中之重。由于TD-LTE引入MIMO(Multiple Input Multiple Output)多天线技术,能够有效提高系统容量和小区峰值速率,但是同时工程的实施难度也比原有的网络都要更加困难,因此在现有多系统合建的室内分布系统中如何将TD-LTE集成,日益成为业界研究的热点。

二、频率规划

现阶段现网中无线室内分布各工作频段(含实验网)如下:

无线通信系统 使用频率范围(MHz)

上行频率 下行频率

电信CDMA800 825~835 870~880

电信CDMA2100 1920~1935 2110~2125

联通GSM900 909~915 954~960

联通GSM1800 1745~1755 1840~1850

联通WCDMA 1940~1955 2130~2145

移动GSM900 890~909 935~954

移动DCS1800 1710~1725 1805~1820

移动TD-SCDMA 1880~1990(F频段)

2010~2025(A频段)

2320~2350(E频段)

移动TD-LTE(实验网) 2350~2370(E频段、室内)

2580~2620(D频段、室外)

WLAN 2400~2483.5(2.4GHz)

5725~5850(5.8GHz)

在计算TD-LTE与其它系统干扰隔离要求时,采用GSM、TD-SCDMA、WLAN、TD-LTE系统的协议指标,同时假设TD-LTE的工作频带宽度为20MHz,扰系统接收机灵敏度降低1dB为干扰容忍的门限。

在室内,TD-LTE使用频段为2350~2370MHz,TD-SCDMA的E频段与TD-LTE之间存在邻频干扰。与TD-SCDMA系统上下行时隙同步时,可以实现共存、共址;与TD-SCDMA系统上下行时隙非同步时,在共存、共址的情况下,会产生较强的交叉时隙干扰,系统性能恶化。

根据各个系统的协议指标对于其射频杂散的规定,可以得到TD-LTE与其他系统杂散干扰、阻塞干扰和互调干扰隔离要求如下表:

系统隔离(dB) 杂散干扰 阻塞干扰 互调干扰 最终干扰

TD-LTE与GSM 12 38 0 38

TD-LTE与DCS 12 46 0 46

TD-LTE与CDMA 12 30 0 30

TD-LTE与WCDMA 14 60 0 60

TD-LTE与TD-SCDMA 21 61 0 61

取这些干扰中最大值,作为系统间隔离度计算的要求。

三、传播模型及干扰

对于室内传播模型,目前业界比较推崇ITU-R P.1238模型。该模型把室内场景分为视距(LOS)和非视距(NLOS)两种,所用公式分别为:

PLLOS=20lgf+20lgd-28dB+Xσ (1)

PLNLOS=20lgf+N*lgd+LF(n)-28dB+ Xσ (2)

其中,f为频率,单位为MHz;d为终端与发射机之间的距离,单位为m,d>1m;N为距离损耗系数;LF(n)为环境损耗附加值;Xσ为慢衰落余量,取值与覆盖概率要求和室内慢衰落标准差有关。

由此可知,只要确定了各种典型场景下的LF(n) 、N、Xσ、发射天线增益Gt、发射天线入口电平Pt、最小接收电平Pr等参数,即可得出典型场景下的覆盖能力,如下表所示,其中根据试验网的经验,TD-LTE天线出口功率为8dBm~10dBm:

典型场景 Pt

(dBm) Pr

(dBm) Gt

(dBi) 环境损耗附加值(dB) 慢衰落余量(dB) 距离损耗指数(dB) 单天线覆盖半径(m)

写字楼 8 -85 2 20 7 28 7

商场超市 8 -85 2 20 7 22 12

会展中心 8 -85 2 19 7 22 13

会议中心 8 -85 2 19 7 22 13

室内体育场馆 8 -85 2 15 7 22 20

民航机场 8 -85 2 18 7 22 15

宾馆酒店 8 -85 2 22 7 28 6

娱乐场所 8 -85 2 22 7 28 6

地下停车场 8 -85 2 17 7 22 16

电梯 8 -85 10 25 7 22 16

需要说明的是,TD-LTE与其他系统不同,其覆盖能力与业务的RB配置、小区承载用户数、频率复用系数、发射功率、GP配置和PRACH配置等相关。为表述方便,本文统一以功率进行核算。

四、TD-LTE室内分布系统MIMO改造方案

鉴于现有室内分布系统或采用上下行合缆,或采用上下行分缆的布线方式,改造方案也需因地制宜。由于单通道模式改造量不大,在此不作过多表述,下文将主要对双通道模式进行探讨。

1、现有室内分布系统采用上下行合缆

(1)双通道单极化改造

将TD-LTE的一个通道采用末端合路的方式与原分布系统合路,另外再单独新增一个TD-LTE通道及一副单极化天线来实现SU(Single User,单用户)-MIMO。此方案改造难度相当于新建一套室分系统,改造量较大,工程成本较高,新增天线与原有天线存在距离上的要求。

(2)双通道双极化改造

将TD-LTE的一个通道与原分布系统末端合路,并单独新增一个TD-LTE通道,将原天线更换为双极化吸顶天线,实现SU-MIMO。此方案仅需更换天线类型,无需增加天线布设,大大降低工程施工量,但工作量仍等同于新建一套室内分布系统。

2、现有室内分布系统采用上下行分缆

考虑到双通道对无线环境的敏感性,如果对数据速率要求不高,改造方案可以充分利用现有的上下行分缆,以减少施工难度,否则建议增加新的通道。总体考虑如下:

(1)双通道单极化的利旧改造

将TD-LTE MIMO的两个通道信号分别与分缆方式室分系统的Tx(Transmit,发送端)与Rx(Receive,接收端)进行末端合路。此方案无需对现有室内分布系统进行任何改动,成本较低,但Rx一路在TD-LTE上行时隙受多系统下行信号影响,互调干扰比较严重。

(2)双通道单极化的新增通道改造

将TD-LTE的一个通道采用末端合路的方式合路于下行Tx分缆,另外单独新增一路TD-LTE通道及一副单极化天线。此方案与前一方案相比,系统间干扰较小,但系统改造量较大,成本较高。

(3)双通道双极化改造

将TD-LTE的一个通道采用末端合路方式合路于下行Tx分缆,另外单独新增一路TD-LTE通道。将原Tx的单极化天线更换为双极化天线,分别接入两路TD-LTE通道中。此方案仅更换Tx天线类型,多系统合路干扰相对较小。

五、结语

双路天馈线系统相对于单路系统在容量上具有1.5到1.8倍的增益,分布系统的小区容量有明显提升。但因涉及到新建天馈线系统,建设工程量大,物业协调难度高,总体建设难度较大,同时双路分布系统的建设成本为改造单路系统的4至12倍。

综合以上分析,对于TD-LTE室内分布系统改造场景,有较大容量需求,且具备建设条件的场景应优先建设双路室分系统;对于点位受限场景可适当考虑应用双极化天线;对于其他场景,需要对现网具体的室内分布系统加以分析,根据分缆和合缆的类别,再进一步确定改造成单通道或多通道的模式。

参考文献:

[1]戴源,朱晨鸣,王强。TD-LTE无线网络规划与设计。北京:人民邮电出版社,2012

[2]汪颖,程日涛,张海涛。TD-LTE室内分布系统规划设计思路和方法解析[J]。电信工程技术与标准化,2010,(11)。

[3]肖清华,朱东照。共建共享模式下TD-LTE与其他系统的干扰协调[J]。移动通信,2011,35(6)。

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