基于4G网络的室内分布系统部署实例及分析

徐德徕

【摘要】 随着移动通信技术的飞速发展，移动通信数据流量呈现爆发式增长，室内覆盖对运营商来说变得至关重要。本文从三个方面介绍下一代数字室内分布系统：首先分析了传统室内分布系统的局限性，其次对两种新型数字室分技术进行了详细介绍，最后结合具体实例分析了数字室分系统的部署及其优越性。

【关键词】 移动通信技术 LTE 室内覆盖 数字室分系统

一、 序言

LTE作为3GPP主导的新一代移动通信技术标准，改进了3G的空中接口技术，使得网络结构进一步扁平化，能够更好的提供高速数据业务。国际电信联盟（ITU）的业务统计数据表明，3G网络中70%以上的高速数据业务发生在室内，预计LTE室内业务占比将增长到90% [1]。因此，室内分布系统作为改善建筑物内移动通信环境的一种重要方式，将成为LTE网络建设的重中之重。由于室内分布系统搭建要求高、规模大，因此可支持多频段，覆盖范围广的新型数字室内分布系统变得尤为重要。

二、传统室内分布系统局限性

传统室内无线网络建设将室内分布系统搭建作为解决方案，与信源共同完成室内无线网络的覆盖。传统的室内分布系统主要包括合路器、功分器、耦合器、馈线及天线等部分。

4G时代，发生在室内的业务占比将增长到90%。这给传统的室内分布系统搭建带来了巨大的困难，主要体现在以下几个方面：1） 引入MIMO困难：传统的室内分布系统采用的是室内分布式天线（DAS）系统，如果引入MIMO就需要新增一套DAS系统形成MIMO，这会引起双链路不平衡，容量扩展困难2） 管理优化难：传统室分系统节点多，节点老化故障导致网络隐患多。而且传统分布式天线系统网管无法管理，网络问题难以快速定位。

伴随移动通信技术的发展，传统的单一室内无线网络搭建方式开始向多元化发展，室内站点的覆盖方式也有了更多的选择。为了帮助运营商更好的应对传统室分在4G时代的挑战，各设备商也提出了不同的解决方案。下一节将对两种主要的新型数字室分技术进行介绍。

三、新型数字室内分布技术

3.1 微小区技术

微小区技术的数字室分系统，指在用户需求地点安装具有载频功能的微射频功率接入设备，以完成无线接入，并通过公网或者移动终端的自身传送网来完成回传网络。此种解决方案代表是爱立信公司推出的Radio Dot系统，其主要包括三部分：无线点（Radio Dot），室内无线单元（IRU），数字单元（DU）[2]。主要有以下几方面优势：1、小型化，便于快速部署，特别适合有物业困难和施工困难的场景。2、支持MIMO的LTE网络，无需进行DAS改造，通过叠加点系统快速建设MIMO室内网络。3、统一监控实现100%网络融合。

3.2 光分布技术

本技术方案是从基带单元（BBU）的CPRI接口引入信号，通过rHUB进行级联或扩展处理后发送到远端射频单元（pRRU）中，pRRU通过内置的天线完成室内覆盖。其中，BBU和rHub通过光缆相连，rHub通过网线与pRRU相连。此技术的代表包括华为的LampSite以及中兴的Qcell。

3.2.1 LampSite系统

华为提出的LampSite系统提出了一种综合性的室内覆盖解决方案，针对不同场景下的室内网络覆盖和容量问题，提供了高性能增益和更好的移动用户体验。LampSite整个系统由pRRU、RemoteHUB（RHUB）和BBU三个网元组成[3]。相比于传统的室内分布系统，LampSite系统有以下三方面优点：1、小型化便于快速部署：结构简单，以太网供电传输一体化降低了部署难度。2、支持多制式扩展：在原有BBU上扩容，扩容简便；一个pRRU承载多个制式。3、统一监控实现100%网络融合：统一网管，简化运维，其独立解调降低底噪，进一步提升网络容量和性能，提升了网络性能。

3.2.2 Qcell系统

Qcell数字室分系统是中兴通讯提出的支持多频多模的4G室内有源分布解决方案。Qcell有源数字室分系统主要由以下几个模块组成： BBU、远端汇聚单元（Pbridge）、pRRU以及多系统接入单元（MAU，可选模块）构成[4]。Qcell的具体组网架构如图1所示。

Qcell数字室分系统相比于传统的室内分布系统，具有大容量、快速部署、平滑演进、可管可控等优势，可以帮助运营商快速搭建一个同时具备低成本和高性能的2G/3G/4G多模融合的室内覆盖网络。

四、数字室分系统部署实例及分析

为提高用户体验，打造卓越4G+网络，盐城联通决定采用中兴通讯提供的Qcell系统为联通大楼部署双载波室内分布系统，并且进行了后续的测试。盐城联通大楼是一栋6层建筑，其中，1F为营业厅，2F为机房，3F为健身房，4F-6F为办公区，每层长约30m，宽约16m。

首先，进行室分系统部署之前我们对链路预算及覆盖范围进行了分析。其中，pRRU下行最大功率2*50mW，RB数为100，信号源（RRU）发射功率为50mW，天线口Re或导频发射功率为-10.8dBm，天线跳线插损0.5dBm，天花板穿透损耗为6dBm，边缘参考信号接收功率（RSRP）要求-95dBm，阴影衰落余量8dB，最大允许的空间损耗69.7dB，每层墙壁损耗为10dB。在1800MHz 和2100MHz 频段非视距环境及有一道阻隔墙环境下，中心频率分别为1850和2165MHz，天线口下1米处路径损耗分别为37.3和38.7dB，可覆盖半径分别为14.3m、6.3m以及12.8m、5.6m。

根据对链路预算及覆盖范围的分析，对联通大楼进行Qcell数字室分系统总体部署，其中，1，4，5，6层pRRU数量为3个，3层pRRU数量为2个，每层的PB数为1个，1、3、4、5、6层网线长度分别为157，77，127，112，97，570m。测试对比结果如下表1所示，下载测试为单载波测试。

从室分系统部署前后的测试结果可以看出，RSRP的提升比例高达21%以上， SINR提升比例高达23%以上，而下载速度更是提升至138.35%以上。

为了在数字室分系统的基础上，进一步提升单用户峰值速率和系统容量，本次实验增加了载波聚合（CA）的测试。载波聚合技术即是将两个或多个的载波单元（CC）聚合在一起以支持更大的传输带宽（最大为100MHz），其中，每个CC的最大带宽为20 MHz，CA可以聚合同一频带内或不同频带内的载波[5]。本次联通大楼测试中，载波聚合使用的是BAND1（下行2150-2170），上行（1960-1980）与BAND3（下行1840-1860，上行1745-1765）之间的20M频带进行聚合，采用的测试终端为三星NOTE4。其在室分系统下，载波聚合的下载峰值可达300Mbps。

五、 结语

本文从LTE时代室内覆盖将面临的严峻形势出发，分析了室内覆盖对于运营商来说的重要性。结合具体实例，研究了新型数字室分系统相对于传统室分DAS系统的优越性。可以预见，新型的数字室内分布系统由于具有大容量、快速部署、平滑演进、可管可控等技术优势，必将成为4G时代解决室内覆盖的有效补充方法。

参 考 文 献

[1] X. Fangtang， X. Weizhu， Z. Qikuai. Wideband slot antenna for LTE indoor distribution on applications[C]. 2014 Antennas and Propagation Society International Symposium， 2014：1841-1842.

[2] 石磊. 高性能室内分布系统-“点”系统（RDS）应用研究[J]. 邮电设计技术， 2015（9）：31-34.

[3] 孙小兵. LampSite室内覆盖解决方案研究[J]. 邮电设计技术， 2015 （9）：26-30.

[4] 谢卫浩. LTE有源室分部署的无线网规方法和实例[J]. 移动通信， 2015（8）：256-263.

[5] D. P. sharma， S. Gautam. Distributed and Prioritised Scheduling to Implement Carrier Aggreation in LTE Advanced Systems[C]. 2014 Fourth International Conference on Advanced Computing&Communication; Technologies， 2014：390-392.