LTE室内分布系统性能及建设策略

胡梢华

（中睿通信规划设计有限公司，广东 广州510630）

0 引言

2013年12月，工业和信息化部向三家电信运营商（中国移动、中国电信和中国联通）发放了第四代移动通信业务TD-LTE牌照，标志着我国4G时代的来临。2014年7月，中国电信和中国联通获批在全国16个城市试验FDD-LTE和TDD-LTE混合组网。各电信运营商计划投入巨资建设LTE网络。

1 LTE技术介绍

LTE使用OFDM、MIMO、调度和链路自适应、E-MBMS、小区干扰控制等核心技术。

表1 LTE关键技术

2 LTE室内分布系统性能分析

2.1 性能分析概述

本文中的分析的是TD-LTE室内分布系统的性能，系统带宽为20MHz，测试场景分为封闭区域和空旷区域两种，封闭测试区域选择为办公室环境，空旷测试区域选择无间隔区域。测试中各位置的定位为，近点：RSRP=-75～-85dBm，中点：RSRP=-85～-95dBm；远点：RSRP=-95～-105dBm。

2.2 LTE室分单双通道性能分析

单双通道的性能测试结果如下表：

表2 LTE室分单双通道性能对比 （单位：Mbps）

从理论上分析，双通道LTE室分容量应为单通道容量的2倍；从测试结果中，双通道LTE室分容量约为单通道容量的1.8倍。其中近点和远点的吞吐量增益较大，远点的增益较小。因此，加大天线密度使信号均匀，信号质量提升，有利于LTE系统速率提高。

在远点，双通道LTE室分系统容量与传播环境密切相关，在密集隔断区，随着双天线间距的扩大，双通道系统相对单通道系统的容量也有明显提升，相对容量增益约1.5倍至1.9倍不等；在开阔区，双通道系统相对单通道，容量增益仅为1至1.45倍。

从性能角度出发，在典型的室内场景中双通道相比单通道具有明显的性能提升。

2.3 LTE室分单极化和双极化天线性能分析

从原理上分析，2付单极化天线（空间分集）比1付双极化天线（极化分集）的分集效果好，因此数据吞吐量也较高。本文分封闭区域和空旷区域场景进行测试验证，从下表测试结果可看出，测试结果与理论相符，2付单极化天线比1付双极化天线的吞吐量大，但相差幅度不大。使用2付单极化天线时，天线间距需要达到一定值。在室分建设中，如果工程施工方便，优先选用2付单极化天线（空间分集）的方式。

表3 LTE室分单极化和双极化天线性能对比

2.4 LTE室分天线间距性能分析

对于2付单极化天线的建设方式，天线达到一定间距才能达到良好的分集接收和MIMO效果。综合考虑测试结论及工程安装实际条件，安装条件允许时天线间距在10λ=1.25m最佳，安装受限时天线间距应不小于4λ=0.5m。具体的性能对比见下表：

表4 LTE室分天线不同间距性能对比

2.5 LTE室分双通道功率不平衡性能分析

LTE室分双通道MIMO建设中，需要考虑双通道功率平衡的问题。随着两路功率不平衡的加剧，系统性能成下降趋势。经过测试，双通道功率差5dB时，小区上行吞吐量下降8.8%，下行吞吐量下降6.8%，具体理论分析和测试结果见下表。从系统性能和工程实施角度考虑，双通道功率差异应在5dB以内，工程上可采取新建支路增加衰减器的方法，并在工程验收中增加通道电平匹配测试。

表5 LTE室分双通道功率不平衡性能对比

表6 LTE室内分布系统不同建设方案对比

3 LTE室内分布系统建设策略分析

LTE室内分布系统建设方案可分为单通道方案和双通道方案，其中双通道方案分为新建一路利旧一路，新建双通道方案，以及双通道变频方案。

方案一：单通道方案，LTE通过合路馈入到原有单通道分布系统；根据原有室分天线位置或密度，考虑是否需增加或调整天线布放点。

方案二：新建一路利旧一路，LTE的一个通道与原有分布系统进行末端合路，根据原有室分天线位置或密度，考虑是否需增加或调整天线布放点；并新增一个LTE通道，实现MIMO。

方案三：新建双通道方案，新建两个LTE通道及天线点来实现单用户MIMO。

方案四：双通道变频方案，在信源端使用变频设备将一路信号变为异频，在分布系统末端再进行还原。

表6对各种建设方案进行优点、缺点和场景对比。

4 总结

经过理论分析，LTE室分性能及实施建议有：

4.1 双通道LTE室分容量约为单通道的1.8倍，近点和中点差异大，

远点的差异小。加大天线密度使信号均匀，信号质量提升，有利于LTE系统速率提高。

4.2 2付单极化天线比1付双极化天线的吞吐量大，但相差幅度不大。在室分建设中，如果工程施工方便，优先选用2付单极化天线（空间分集）的方式。

4.3 对于2付单极化天线的覆盖方式，安装条件允许时天线间距在10λ=1.25m最佳，安装受限时天线间距应不小于4λ=0.5m。

4.4 双通道功率差5dB时，小区上行吞吐量下降8.8%，下行吞吐量下降6.8%。从系统性能和工程实施角度考虑，双通道功率差异应在5dB以内。

对于原有室分进行LTE接入的建设方式，需要考虑容量需求、改造难度以及物业协调难度综合考虑进行选择。

［1］吴华荣.LTE关键技术的研究[J].中山大学研究生学刊：自然科学·医学版，2010（04）.

［2］何红，古庆利.TD-LTE室内分布系统的建设方式[J].移动通信，2013（08）.