CDMA室内分布系统LTE改造方案研究

方丹

【摘 要】

主要研究电信室内无线网络向4G网络的转型改造，即现网室内分布系统如何进行LTE改造的问题，首先介绍了LTE室内覆盖时需要考虑的几个方面，然后结合工作中的实际经验分析了几类改造，包括普通分布系统改造、分布系统双流改造，最后总结了实际工程建设中需注意的几个问题。

【关键词】

室内分布系统 CDMA LTE 双流改造

1 引言

随着中国4G网络牌照的正式发放，中国电信4G时代已经到来，LTE将是未来中国电信数据业务的主要承载网络，其室内信号覆盖的优劣直接关系着LTE网络的质量。如何打造一张优质的LTE室分网络，是目前亟待解决的问题。

目前正处在4G建设的初期，在现有网络的基础上发展4G是最快最经济的途径。但由于频段不同，4G网络与现网相比既有相似又有不同，现有网络毕竟不能完全满足4G的需求。本文通过分析现有3G网络与4G网络的特点及差异，进而分场景研究如何改造现有的室内分布系统，为运营商实际工程建设提供参考。

2 LTE 与CDMA室内覆盖的差异

2.1 工作频段差异

目前中国电信CDMA现网主要占用825—835MHz（上行）/870—880MHz（下行）共计2×10MHz频段，LTE FDD现网主要占用1.8G、2.1G两段频段，1.8G和2.1G的LTE网络的覆盖半径要比EVDO网络缩小一半以上，反过来说，以2.1G为例，LTE要达到与CDMA网相当的覆盖半径，则按照理论计算，LTE网的站点数也要多达2倍。

前期CDMA分布系统未考虑LTE网络的建设，不能满足LTE“多天线、小功率”的要求，故要在现网上部署1.8GHz或2.1GHz LTE系统，由于无线信号绕射能力差，在没有进行分布系统改造的情况下，直接将LTE信源合路，现网必存在天线间距过大、LTE覆盖出现很多末梢阴影区等问题，网络信号无法达到覆盖要求，从而形成了LTE室内覆盖的弱覆盖区或覆盖盲区。

2.2 峰值速率差异

现网CDMA-EVDO的下行峰值速率是3.1Mbps，上行峰值速率为1.8Mbps，而LTE下行峰值速率可达100Mbps，上行峰值速率可达50Mbps。速率的明显差异源于LTE的关键技术MIMO，即通过分集接收复用两路信号，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍地提高系统信道容量，提高频谱效率，实现高速可靠通信。原有的基于CDMA-EVDO技术建设的室内分布系统都是单路信号，而LTE需要通过建设双通道且功率平衡的室内分布系统，方可实现MIMO 2×2。MIMO 2×2原理图如图1所示：

图1 MIMO 2×2原理图

3 各类分布系统的改造

3.1 普通分布系统的LTE改造

首先确定原有天线工作频率范围在800—2500MHz。

（1）若原有室分天线位置或密度符合LTE 2.1G频段的要求，使用的器件已经支持2.1G频段，则无需进行分布系统改造，仅改造信源输入部分，即直接合路LTE信源。

（2）若原有室分天线位置或密度不符合LTE 2.1G频段的要求，但是使用的器件已经支持2.1G频段，则应对原有分布系统进行改造：提高天线密度或改造主干。

多数现有室分系统已经投入使用，业主往往不同意平层施工，也就无法增加天线密度，此时可通过改造主干、增加CDMA<E合路器和调换部分无源器件、新增少量馈线和接头，以实现LTE信号覆盖。下面以某写字楼为例进行分析。

该楼由2幢塔楼组成，A塔楼共24层，B塔楼共22层，地下室2层，电梯10部。占地面积12 067m2，建筑高度150m，总建筑面积50 680m2。原CDMA室分系统于2013年开通运行，覆盖A楼B2F—24F、B楼B2F—22F，10部电梯。信源使用2台RRU和1台直放站。其中RRU1安装在A楼12F弱电间，拖带1—24F分布系统；RRU2安装在B楼1F弱电间，拖带B2F—22F分布系统和B楼电梯分布系统；直放站安装在A楼B2F弱电间，拖带B2F-B1F和A楼电梯分布系统。典型层平面图、主干改造前系统图（A区6楼为例）、主干改造后拓扑图和主干改造后系统图（A区6楼为例）分别如图2、图3、图4和图5所示。

主干未改造：合路后6F、12F和19F的天线口功率：FDD在-16.1～-20.5dBm范围内，CDMA保持在-2～3dBm范围内，不满足LTE覆盖要求。

主干改造后：合路后6F、12F和19F的天线口功率：FDD在-10～-15dBm范围内，CDMA仍保持在-2～3dBm范围内，满足LTE覆盖要求。

这种改造方法需要施工方对原有分布系统的整体结构、主干路由及平层天线分布情况十分清楚，井道内的器件也编号有序、查找替换方便，方能正确实施改造方案。

3.2 分布系统的双流改造

主要改造手段有：新建旁路、错层覆盖、水平错开等几种方式。

新建旁路：在原有分布系统旁对应建设另一路天馈，以达到双流效果。这种手段改造的分布系统双流效果最好。但对已经投入使用的建筑楼宇来说，不仅存在投资较大的问题，还存在物业协调、设备安装等难题，可行性低。

错层覆盖：对于无法在原分布系统处建设另外一路分布系统的，可以考虑上下两个楼层的分布系统分别连接在信源2T2R的两个口上形成双通道，以达到一种垂直不平衡的双流效果。双流改造原理图如图6所示。

下面以某电信大楼错层覆盖改造为例分析：

原来CDMA网络的覆盖基本上是按顺序对大楼从上往下覆盖，通过改造LTE网络MIMO 2×2系统的一路信号接入大楼的奇数层，另外一路接入偶数层，通过信号穿透楼板，使得所在楼层获得2路信号，从而达到一种垂直不平衡的双流效果。

这种情况最适用的场景是上下楼层机构比较相同的楼宇。上述电信大楼改造方案如图7所示。

通过测试，错层覆盖双流效果可以达到原来流量的1.5倍，如表1所示。

水平错开：对于比较空旷的场景，如大型场馆、超市、机场、车站等，可以采用水平错开区域的方式，将覆盖区域水平划分，由信源交错覆盖，也可以使信号质量有明显改善。错层覆盖方式，成本低而效率高，建设周期短，适用于改造协调困难又对容量速率要求较高的站点。

4 实际工程建设中需注意的问题

4.1 室分器件是否符合频段要求

现有的CDMA分布系统都是工作在800M频段的，如果器件的工作频段不支持1.8G或2.1G的高频段，则需对原有器件进行替换，在实际工程建设中一般采用工作频段800—2500MHz的宽频器件，其不仅支持低频段的CDMA系统，也可同时支持高频段的LTE系统。

4.2 器件的功率容限

除了工作频段以外，器件所能承载的最大功率也是一个要考虑的问题，以免多系统合路后功率过高，电路击穿、器件烧毁，分布系统瘫痪。因此在实际工程建设中，多系统合路的前几级需要替换为大功率容限的高品质器件，以CDMA合路LTE分布系统为例，单个器件的功率容限不超过450W；在后端的分布系统支路上，信号已经衰减，功率分流，不会超过现有的器件功率容限。

4.3 原有室分系统的线路排查

改造室分系统必须对原有线路进行仔细排查，摸清主干及每个平层支路的耦合点及馈线走向，而弱电井内线缆较多较复杂，排查起来有难度。如果原始资料丢失，只能新拉馈线、布放主干，但必须要找到每个平层支路的耦合点。

4.4 对现网的影响

原有CDMA室内分布系统合路了LTE信源后，增加了合路器的损耗，天线口输出的C网功率将会降低1dB左右，如果不能满足-2～3dBm的要求，则需要通过提高CDMA信源的输出功率来补偿，甚至增加CDMA信源数量。

5 结束语

本文针对CDMA室内分布系统LTE改造方案进行研究，为工程设计在改造现网方面提供了一些新思路。结合笔者的工程经验，这几种改造方案节省了建设投资、加快了建设周期，有助于在短时间内大面积铺开LTE，快速实现4G从无到有，是打造新一代4G基础网络最快最经济的途径。在后续建设中，加强各类具体场景的深度覆盖水平，有的放矢、补盲补弱，可以更好地推进4G网络的发展建设，夯实未来VoLTE部署的基础。

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