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【摘 要】4G时代——LTE网络即将到来，LTE网络也将为用户提供更高速的网络体验，未来的4G通信可实现真正意义上的沟通自由，将彻底改变人们的生活方式和社会形态。在3G时代的重要标志之一是人们对于无线室内环境的高速要求，随着目前3G移动网络的迅速发展，室内覆盖的好坏直接影响到3G系统的网络质量，实现高质量的室内覆盖已越来越重要。面对未来室内的LTE网络，如何建设优质的LTE室内覆盖，实现室内用户高速的网络体验将成为一个重要课题，LTE网络给室内覆盖也提出诸多网络建设要求。
【关键词】LTE数据业务；MIMO技术；多进多出；双通道；双极化天线
1.引言
随着城市发展越来越快，高层楼宇数量如雨后春笋般快速增长，城市楼宇移动信号遮挡越来越严重，高档写字楼、酒店、大型城市综合体的楼宇楼层都较高，用户大多为VIP客户，对上网质量要求较高。2G、3G时代存在的同样问题是高层深度覆盖不足，信号质量较差，数据业务容量不够，2G、3G主要通过室外基站覆盖室内和室内分布系统两种方案来解决。4G时代为了实现LTE网络高质量数据业务，满足用户日益增加的网络质量需求，LTE采用先进的MIMO技术，利用多天线系统的空间信道特性，能同时传输多个数据流，从而有效提高数据速率和频谱效率。在LTE中由于快衰落、空间损耗等问题，使MIMO的室内覆盖很难通过室外基站实现。因此，室内LTE网络必须采用室内分布系统来进行覆盖。
图1 MIMO技术定义
（2）MIMO的室内覆盖很难通过室外基站实施。
（3）在LTE室分系统新建一路，改建一路时，LTE存在着与其它系统的频率兼容问题。
（4）LTE室分系统新建一路，改建一路情况下，可能出现新建一路室分系统性能好于旧路室分系统的情况，由此可能出现同属于一个2通道RRU的两根天线上发出的信号强度不同，从而导致链路不平衡问题。
（5）与2G、3G相比，室内分布系统需要布放多根天线，这就涉及到天线的选择与安装问题。
（1）对于覆盖区域面积相对较小的场景，建议采用BBU+RRU+无源分布系统来进行覆盖。一个BBU可以连接多个RRU，BBU+RRU方案对于容量配置非常灵活，可按照容量需求，通过BBU控制给该区域的RRU分配足够的容量，从而解决容量问题。网络建设前期，对于数据业务需求不大的站点可考虑建设单通道的LTE；室内覆盖点只需要一条射频传输链路和一根吸顶天线进行发射和接收，其示意图如图2所示。
图2 单通道LTE室分系统
（2）对于覆盖面积中等甚至较大的场景，且数据需求大，建议采用BBU+RRU+无源分布系统进行覆盖，从而解决覆盖的问题。室分系统采用2个通路进行传输，从而保证室内分布系统的覆盖质量。室分站点需要通过一根双极化天线或者两个物理位置不同的普通单极化吸顶天线进行发射和接收，形成2×2MIMO组网，图3为单极化双通道建设模式。图4为双极化双通道建设模式。
图3 单极化双通道LTE室分系统
图4 双极化双通道LTE室分系统
（1）对于现有室分系统中，覆盖区域面积相对较小的场景，数据业务需求不大，建议采用单通道的方式覆盖，LTE与其他系统（如G、DCS、TD-SCDMA、WCDMA等）共用原分布系统，按照LTE系统性能需求进行规划和建设，必要时应对原系统进行适当改造，其示意图如图5所示。
图5 现有室分系统合路LTE系统
（2）对于现有室分系统中，覆盖面积中等甚至较大的场景，其数据业务需求大，建议新建一路室分系统，合路一路原有系统，LTE一路室分与其他系统（如G、DCS、TD-SCDMA、WCDMA等）共用，另一路室分主要为LTE（或LTE与802.11n）使用。共用的一路室分按照LTE系统性能需求进行规划和建设，另外一路也应通过馈线（型号及路由）、无源器件（如功分器和耦合器等）的选择确保LTE系统在不同MIMO通道中的功率平衡。图6为一路新建一路合路的LTE室分系统建设模式。
图6 一路新建一路合路的LTE室分系统
在LTE室内分布新建1路改造1路的情况下，可能出现新建一路室分系统性能好于旧路室分系统的情况，由此可能出现同属于一个2通道RRU的两根天线上发出的信号强度不同。两路不平衡，直接影响实际的信道矩阵，有可能原来满秩的矩阵变得不满秩了，那么M
（a）保证两路平衡，可以保证满秩的信道矩阵，但是降低总的发射功率，信道矩阵的特征值降低，同样降低信道容量；（实现方法：在新建一路上增加额外的衰减器，使两路发出的信号强度相同）
（b）保证两路不平衡，应用已有的预编码码字，不能保证满稚的信道矩阵，信道容量也会降低；（c）保证两路不平衡，但是在预编码的时候，加上不平衡产生的调整，使得最后的实际信道矩阵仍然保持满秩，而且特征值的大小也不降低，这样可以保证信道容量。
综上所述：肯定是（c）最好，但是根据不平衡的程度来调整预编码码字的理论推导还是非常复杂的。目前工（下转第16页）（上接第14页）程上考虑，可以采用（a），虽然信道矩阵的秩降低了，但是根据已有的预编码码字，可以保证信道基本满足MIMO的要求（接近满秩）；如果采用（b），根据目前的码字，无法保证实际的信道满足MIMO的要求。
（3）对于多运营商共建共享室内分布系统，为避免各合路系统之间干扰，发射和接收采用POI合路的方式，采用各自独立的天馈系统。LTE双通道信号可在POI后级合路分别馈入上、下行天馈完成覆盖。图7为收发分缆室分系统LTE改造方案。
图7 收发分缆室分系统LT
单极化吸顶天线间距要求：对于两套单极化吸顶天线而言，希望通过增大天线间距以达到双天线通道低相关性的要求，开放场景（走廊、楼道）天线间距配置为4倍波长以上，封闭场景（会议室、办公室）天线间距为10倍波长以上。
天线选择的原则：开阔场景（走廊、楼道）时单极化天线/双极化天线均可满足MIMO应用，根据工程安装需求选择天线类型即可；封闭场景（会议室、办公室）时双极化天线与单极化天线相比性能下降明显，在工程安装允许的条件下，优先采用单极化天线（天线间距1～2m）。
对于新建1路改造1路场景模型时，考虑到不同系统频率的兼容问题，建议采用如下天线安装方案：
采用一个LTE双极化吸顶天线：LTE室分系统一路新建，另一路与其它系统通过合路器后一起传输，要求双极化吸顶天线适应的频率范围为800～2700MHz。图8为双极化天线安装示意图。
图8 双极化天线安装示意图
采用两个LTE单极化吸顶天线：LTE室分系统一路新建，另一路与其它系统通过合路器后一起传输（该路的单极化天线要求适应的频率范围为800～2700MHz）。图9为单极化天线安装示意图。
图9 单极化天线安装示意图
3.小结
关于室内覆盖网络建设LTE的方式多样化，其实现的方案也有多种选择，实际的建设要求需根据用户的发展需要去选择。不同的建设模式，LTE网络对室分系统有着不一样的建设要求，运营商可根据自身网络的情况，选择合适的建设模式进行建设LTE。
作者简介：赖晓斌（1979—），男，湖南郴州人，大学本科，工程师，现供职于北京中网华通设计咨询有限公司，研究方向：移动通信。
【关键词】LTE数据业务；MIMO技术；多进多出；双通道；双极化天线
1.引言
随着城市发展越来越快，高层楼宇数量如雨后春笋般快速增长，城市楼宇移动信号遮挡越来越严重，高档写字楼、酒店、大型城市综合体的楼宇楼层都较高，用户大多为VIP客户，对上网质量要求较高。2G、3G时代存在的同样问题是高层深度覆盖不足，信号质量较差，数据业务容量不够，2G、3G主要通过室外基站覆盖室内和室内分布系统两种方案来解决。4G时代为了实现LTE网络高质量数据业务，满足用户日益增加的网络质量需求，LTE采用先进的MIMO技术，利用多天线系统的空间信道特性，能同时传输多个数据流，从而有效提高数据速率和频谱效率。在LTE中由于快衰落、空间损耗等问题，使MIMO的室内覆盖很难通过室外基站实现。因此，室内LTE网络必须采用室内分布系统来进行覆盖。
2.LTE室内覆盖方案分析及解决方案建议
2.1 LTE室内覆盖建设问题与难点
（1）与2G、3G室内覆盖相比，由于MIMO技术的引入使得LTE的室内覆盖发生变化，信源都需采用双通道进行传输，基站辅助设备也需采用相应的解决方案来继续保持LTE中MIMO特性；MIMO采用多通道传输，在实际工程中可能存在多根电缆安装受限问题。图1 MIMO技术定义
（2）MIMO的室内覆盖很难通过室外基站实施。
（3）在LTE室分系统新建一路，改建一路时，LTE存在着与其它系统的频率兼容问题。
（4）LTE室分系统新建一路，改建一路情况下，可能出现新建一路室分系统性能好于旧路室分系统的情况，由此可能出现同属于一个2通道RRU的两根天线上发出的信号强度不同，从而导致链路不平衡问题。
（5）与2G、3G相比，室内分布系统需要布放多根天线，这就涉及到天线的选择与安装问题。
2.2 室分系统建设解决方案
对于LTE室分系统的建设，建议采用BBU+RRU的分布式基站进行部署。考虑到现有通信系统向LTE的平滑演进，LTE室内分布系统考虑新建和改造两种方案。2.1 新建室内分布系统的解决方案
对于新建的室内分布系统，建议采取如下具体解决方案：（1）对于覆盖区域面积相对较小的场景，建议采用BBU+RRU+无源分布系统来进行覆盖。一个BBU可以连接多个RRU，BBU+RRU方案对于容量配置非常灵活，可按照容量需求，通过BBU控制给该区域的RRU分配足够的容量，从而解决容量问题。网络建设前期，对于数据业务需求不大的站点可考虑建设单通道的LTE；室内覆盖点只需要一条射频传输链路和一根吸顶天线进行发射和接收，其示意图如图2所示。
图2 单通道LTE室分系统
（2）对于覆盖面积中等甚至较大的场景，且数据需求大，建议采用BBU+RRU+无源分布系统进行覆盖，从而解决覆盖的问题。室分系统采用2个通路进行传输，从而保证室内分布系统的覆盖质量。室分站点需要通过一根双极化天线或者两个物理位置不同的普通单极化吸顶天线进行发射和接收，形成2×2MIMO组网，图3为单极化双通道建设模式。图4为双极化双通道建设模式。
图3 单极化双通道LTE室分系统
图4 双极化双通道LTE室分系统
2.2 改建室内分布系统的解决方案
对于在原有2G、3G室内分布系统的基础上改建LTE的共享室内分布系统建设，建议采取如下具体解决方案：（1）对于现有室分系统中，覆盖区域面积相对较小的场景，数据业务需求不大，建议采用单通道的方式覆盖，LTE与其他系统（如G、DCS、TD-SCDMA、WCDMA等）共用原分布系统，按照LTE系统性能需求进行规划和建设，必要时应对原系统进行适当改造，其示意图如图5所示。
图5 现有室分系统合路LTE系统
（2）对于现有室分系统中，覆盖面积中等甚至较大的场景，其数据业务需求大，建议新建一路室分系统，合路一路原有系统，LTE一路室分与其他系统（如G、DCS、TD-SCDMA、WCDMA等）共用，另一路室分主要为LTE（或LTE与802.11n）使用。共用的一路室分按照LTE系统性能需求进行规划和建设，另外一路也应通过馈线（型号及路由）、无源器件（如功分器和耦合器等）的选择确保LTE系统在不同MIMO通道中的功率平衡。图6为一路新建一路合路的LTE室分系统建设模式。
图6 一路新建一路合路的LTE室分系统
在LTE室内分布新建1路改造1路的情况下，可能出现新建一路室分系统性能好于旧路室分系统的情况，由此可能出现同属于一个2通道RRU的两根天线上发出的信号强度不同。两路不平衡，直接影响实际的信道矩阵，有可能原来满秩的矩阵变得不满秩了，那么M
源于：大学生论文网www.udooo.com
IMO模式下的信道容量肯定降低。（a）保证两路平衡，可以保证满秩的信道矩阵，但是降低总的发射功率，信道矩阵的特征值降低，同样降低信道容量；（实现方法：在新建一路上增加额外的衰减器，使两路发出的信号强度相同）
（b）保证两路不平衡，应用已有的预编码码字，不能保证满稚的信道矩阵，信道容量也会降低；（c）保证两路不平衡，但是在预编码的时候，加上不平衡产生的调整，使得最后的实际信道矩阵仍然保持满秩，而且特征值的大小也不降低，这样可以保证信道容量。
综上所述：肯定是（c）最好，但是根据不平衡的程度来调整预编码码字的理论推导还是非常复杂的。目前工（下转第16页）（上接第14页）程上考虑，可以采用（a），虽然信道矩阵的秩降低了，但是根据已有的预编码码字，可以保证信道基本满足MIMO的要求（接近满秩）；如果采用（b），根据目前的码字，无法保证实际的信道满足MIMO的要求。
（3）对于多运营商共建共享室内分布系统，为避免各合路系统之间干扰，发射和接收采用POI合路的方式，采用各自独立的天馈系统。LTE双通道信号可在POI后级合路分别馈入上、下行天馈完成覆盖。图7为收发分缆室分系统LTE改造方案。
图7 收发分缆室分系统LT
摘自：毕业论文格式下载www.udooo.com
E改造2.3 室分系统中天线的解决方案
对于室内某一指定区域，若考虑实现MIMO，则采用两（套/通道）吸顶天线覆盖为宜，基于不同的极化方向，可分为单极化吸顶天线和双极化吸顶天线。单极化吸顶天线间距要求：对于两套单极化吸顶天线而言，希望通过增大天线间距以达到双天线通道低相关性的要求，开放场景（走廊、楼道）天线间距配置为4倍波长以上，封闭场景（会议室、办公室）天线间距为10倍波长以上。
天线选择的原则：开阔场景（走廊、楼道）时单极化天线/双极化天线均可满足MIMO应用，根据工程安装需求选择天线类型即可；封闭场景（会议室、办公室）时双极化天线与单极化天线相比性能下降明显，在工程安装允许的条件下，优先采用单极化天线（天线间距1～2m）。
对于新建1路改造1路场景模型时，考虑到不同系统频率的兼容问题，建议采用如下天线安装方案：
采用一个LTE双极化吸顶天线：LTE室分系统一路新建，另一路与其它系统通过合路器后一起传输，要求双极化吸顶天线适应的频率范围为800～2700MHz。图8为双极化天线安装示意图。
图8 双极化天线安装示意图
采用两个LTE单极化吸顶天线：LTE室分系统一路新建，另一路与其它系统通过合路器后一起传输（该路的单极化天线要求适应的频率范围为800～2700MHz）。图9为单极化天线安装示意图。
图9 单极化天线安装示意图
3.小结
关于室内覆盖网络建设LTE的方式多样化，其实现的方案也有多种选择，实际的建设要求需根据用户的发展需要去选择。不同的建设模式，LTE网络对室分系统有着不一样的建设要求，运营商可根据自身网络的情况，选择合适的建设模式进行建设LTE。
作者简介：赖晓斌（1979—），男，湖南郴州人，大学本科，工程师，现供职于北京中网华通设计咨询有限公司，研究方向：移动通信。