面向4G网络的室内分布系统设计

徐晓凡



面向4G网络的室内分布系统设计

徐晓凡

（北京中网华通设计咨询有限公司 北京 100070）

随着移动通讯技术的发展，人们对移动设备的使用更加频繁，因此对移动网络的需求和要求渐渐增多，人们普遍希望使用更为便捷的网络服务。因此如何解决好室内无线网络信号的覆盖，提高网络质量成为了当今企业所面临的重大挑战之一。同时网络覆盖的全面性和质量问题也是网络技术得到优化和发展的重点之一。本文通过对设计模型和算法进行分析，得到了在控制企业成本的同时提升室内覆盖范围的方案。

4G网络；室内分布系统；优化设计

1 室内分布系统建设模式简述

室内分布系统设计主要是结合具体实际的工程问题建立相应的模型，运用智能算法的方式分析系统的选型和布放模式。目前4G网络的室内设计主要沿用分布式基站的方式（BBU+RRU+无源分布系统）进行室内设计。本文主要对无源分布系统进行介绍。

无源分布系统的建设模式有两种，即单通道模式和双通道模式。其中单通道模式是将LTE信号输入原来的分布系统来实现传输的，采用的是合路的方式。与以往的2G、3G共同使用单路射频分布系统，不需要另外进行系统建设，只需将LTE的信号源通过合路器引进单路射频系统的前端。因为在此过程中对系统的改造量小，因此可以节省造价成本，但由于单路射频的传输系统容量有限，有时并不能满足使用需要。这时就需要采用双通道模式提高系统容量。双系统模式是采用两条独立的链路实现射频的MIMO功能。在工程改建中为节约成本往往会利用已有的器件进行改造，即原有的合路和现建的射频链路各成一路。而从RRU出来的LTE信号会分流在这两条链路中进行传输，属于MIMO双流传输。双流传输提高了系统吞吐量，适用于多场景多用户的使用，可以有效的增加收益。然而与单通道模式相比，双通道模式在施工和建设方面的成本都比较高，一般只应用于数据业务较多的地区。在实用性方面由于新旧系统的传输性能的差异，两路的功率容易不平衡，会间接导致系统容量的下降。因此在设计中应注意控制双链路的功率差。4G分布系统的建设应以满足用户体验为基本原则，根据实际工程数据速率的不同，确定有效的覆盖范围，在保障低速率的情况下考虑经济成本的控制选择合适的模式。

2 数学模型的建立

由于4G网络的室内分布系统中RRU与各个天线之间的连接呈树状型分布，因此一般在建立数学模型时往往会将每个RRU的拓扑结构定义为单独的模块。并将每个模块分成三个级别，将从RRU到主干的耦合器作为第一级，第二级则是从主干的耦合器到平层的功分器，最后是从平层的功分器到各个天线口。接下来将具体介绍数学模型的建立。假设现已知的信息是：楼层存在2G、3G室内分布系统，并且为拓扑结构，主要的设计信息已知，例如天线的位置和输出功率、功分器的类型及各级馈线的长度等信息。并假设室内分布器件的主要信息已知，包括不同类型耦合器、馈线的损耗和单价和RRU的型号及价格。模型建设时面临的主要问题是如何在原有路径的基础上新建一路天馈系统。为实现预定覆盖区域的实现并控制工程成本，需对有源器件即RRU的种类和无源器件馈线和耦合器的型号进行合理选择，找到最优化的设计方案。因此数学模型应有系统器件总成本和天线口的总功率两个函数，以建网成本最小化与总功率与实际需求之差的最小化做为目标，进行计算求得室内分系统器件的类型和位置。

3 算法和结果

由上述LTE室内分布系统建设模式可知分布模型建立的目的是为了确定拓扑结构中各级的RRU类型、耦合器和馈线的种类，是实现系统优化的模型，需考虑多种因素对系统产生的影响，所以模型中具有多个变量，计算过程很复杂，所需的运算空间十分巨大，为优化算法计算采用MOEA/D-M2M算法进行求解，MOEA/D-M2M算法属于多目标遗传算法，是利用分层的方法将复杂的模型计算分成多个简单的子问题，通过交叉合作的方式对子问题求解，最终得到最终答案。在设计时需注意在算法中的目标向量空间中设置多个单位向量，并形成多个子区域，通过计算每个个体的个体解求得支配解。具体做法是在目标空间中设置各个个体的权重，并分配到各个子区域。建好子种群后，对个体交叉进行分析并计算交叉的概率，通过交叉变异会在各个子区域中产生新的个体，最后需用Chebyshevxu对下一代种群进行选择，首先需要对个体进行初始化，往往采用整数编码的方式对RRU、耦合器和馈线的位置顺序进行排列。对MOEA/D-M2M算法进行流程的编程后运行程序，将会计算得到pareto的最优解，将其运用到室内4G网分布系统的设计中将能使子系统整体的稳定和覆盖信号强度的均匀性得到保证。除此之外，选用这种方法设计出来的系统还能增加企业的经济效益，这也使得算法的使用在现实应用中变得更为普遍，促进了室内无线网络系统最优化设计的发展，这对企业和用户来说都是有利的。

4 总结：

4G室内分布系统的最优化设计是保证用户使用质量和企业成本优化的重要手段。在实际施工生活中，加强对成本和质量的优化分析设计必然会促进通讯行业整体的进步。而对系统的设计使用优化的模式和方法也必将会为企业的未来带来隐性收益，这对企业的可持续发展具有重要意义。

[1]薛楠，文博，吴琼.LTE室内分布系统建设方案研究[J].邮电设计技术,2013,(1).

[2]杨文博，郭见兵.LTE MIMO室内分布系统解决方案分析[J].电子测试，2013,(18).

with the development of mobile communication technology, people use mobile devices more frequently, so the demand for mobile network is increasing gradually, and people generally hope to use more convenient network services. Therefore, how to solve the indoor wireless network signal coverage and improve the network quality has become one of the major challenges facing enterprises. At the same time, the comprehensiveness and quality of network coverage is one of the key issues in the optimization and development of network technology. Based on the analysis of the design model and algorithm, the scheme of improving the indoor coverage while controlling the cost of the enterprise is obtained.

4G network; Indoor distribution system; optimal design

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.11.013

TN929.53

A

1672-9129(2017)11-0011-02