LTE室内分布系统设计

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LTE是3G通信技术演进的产物，对3G技术的空中接入技术进行了优化和增强，并且引入了扁平化网络结构。LTE技术是目前4G通信的主流技术，因此随着4G牌照的发放，LTE技术也必将获得巨大的发展。在LTE通信技术中，其典型的特点是提供较大的通信数据流量。根据对国内外3G技术发展的经验分析发现，80%以上的业务量集中于20%的用户密集区域，因此在LTE技术的发展过程中，室内分布将成为其发展的重点和主要的部署方式。MIMO多天线技术是LTE技术的关键技术，通过对空间信道的充分利用实现了大数据通信，使得LTE技术的信道容量和数据流量大幅度提升。因此，在实际的LTE室内分布规划和设计过程中，必须将MIMO多天线技术作为一个重要的因素予以考虑。
2        LTE室内分布系统概念　
2.1 LTE室内分布系统结构框架
　　作为LTE技术实现的重要方式，室内分布系统主要分为信号源以及信号分布系统两个主要部分，其中信号源又主要有宏基站、蜂窝基站、直放站等形式。在具体的通信业务实现过程中，即信号源与室内分布系统的相互结合，实现对室内网络覆盖区域的通信业务、用户容量等进行考虑。目前的信号分布系统可以分为无源式、有源式、光线式、同轴电缆式以及混合方式等，在其选取的过程中需要综合考虑室内分布系统的覆盖范围以及通信环境等因素。
　　2.2 LTE室内分布系统的天线类型
　　在传统的室内分布系统中，其天线形式主要采用较为简单的单极子形式，此类天线制作成本较低，覆盖范围较大。然而随着通信天线技术的不断发展以及室内分布系统相关性能和参数要求的提升，双极化天线受到广泛的关注。在LTE室内分布系统中，由于需要采取MIMO多天线技术来提升系统的数据吞吐量，因此天线之间的相互耦合成为一个十分严重的问题。所以对于LTE室内分布系统而言，双极化天线将会更加实用，即在天线系统中采用极化相互正交的天线单元组成具有较低耦合度的天线阵列，从而充分利用空间环境和分集效果，实现LTE网络的高数据传输速率。在相同的输入功率和通信频带宽度情况下，采用双极化阵列方式可以使得数据量成倍增加，这对于改善LTE室内分布系统的性能具有十分重要的意义。
　　2.3室内分布系统天线选取
　　天线的选择对于室内分布系统性能有着重要影响，由于天线的辐射特性受到周围环境的影响，因此在室内分布系统的天线形式选取过程中也需要结合具体的环境进行。目前，应用于室内分布系统的天线主要有以下几种类型：一是采用全向吸顶天线，这是一种传统的室内分布系统天线形式，可以通过部署多个全乡吸顶天线实现对区域的分布式覆盖；二是定向吸顶天线，主要应用于用户呈现天井状分布的场景，通过定向天线既可以满足区域覆盖要求，同时还可以进一步扩展网络覆盖范围；三是对数周期天线，其主要应用场景是电梯的井道内，而且还需要结合具体的通信环境选择合适的信号辐射模式，以实现最佳的通信质量。
　　2.4 LTE室内分布系统模式
在目前的LTE室内分布系统模式中，主要有单通道和多通道两种，具体而言单通道模式指的是LTE基站端输出单路信号，在接收端采用多路接收，从而实现1×n SIMO系统，这种模式主要应用于对数据流量要求降低的办公楼宇，该种模式也可以作为LTE室内分布系统初期建设的主流方式；多通道模式指的是在LTE基站端和用户端均采用多天线（不小于2）进行收发，该种模式主要应用于对数据流量要求较高的区域，可以充分的体现出MIMO系统的大数据量特点，改善用户体验。同时在具体的天线形式选择过程中，可以采用单极化或者双极化天线，需要根据具体的场景和指标要求进行选择。
3  LTE室内分布系统规划和设计方案
　　在LTE室内分布方案的规划和设计过程中，主要有两种主流方案，即新建独立LTE网络和在已有室内分布网络基础上进行改造。从建设投入成本的角度而言，运营商往往更加希望在推广新的网络技术时能够充分利用现存的资源，然而对目前的2G/3G室内分布网络进行改造具有较大的难度，而且在改造的过程中还会涉及到无法独立进行网络规划和设计的问题，因此选取哪种方式需要结合运营商的实际情况进行综合性分析，通过对现存室内分布网络的评估，确定其进一步改造的难度及成本。在目前的室内分布网络建设过程中，主要才用的是单通道、单极化方式，因此在LTE的室内分布网络规划过程中主要存在着以下几个方面的难题：一是通道数量的确定，采用传统的单通道方式还是更新为双通道；二是馈电系统的规划，是采用独立的新建馈电系统还是沿用现存的；三是天线的选取，是选择传统室内分布系统中常用的单极化天线，还是采用双极化天线。鉴于对上述主要问题的分析，确定了以下几种用于LTE室内分布系统的方案。
　　3.1单通道LTE独立设计方案。该方案主要是对现有的2G/3G方案进行改造，在馈电方式上采用传统的单通道模式，在现有室内分布式系统的基础上增加一套射频通信系统即可，没有采用MIMO多天线技术，在建设的过程中与现有系统相互独立，并且拥有自身独立的馈电系统。此种方案不会对现存系统造成影响，同时可以实现对LTE室内分布系统的优化设计，然而由于没有选取多通道技术，因此只适用于非热点区域。
　　3.2采用双通道单极化LTE建设方案。即在通道选取上采用双通道模式，天线选择单极化天线，能够实现MIMO多天线通信，同时与现存的室内分布系统相互独立，并且采用完全独立的馈电系统。采用这种方案需要增加两套新的天馈系统，同时天线数量也要翻倍，并且需要对馈电系统实现电平差值控制，以更好的实现MIMO性能。此种方案与现存方案完全独立，因此其成本相对较高，同时新增加的天线安装也会有着较大的难度。然而此种方案能够充分满足热点区域对于高数据流量的要求。
3.3双极化双通道LTE建设方案。即选择双极化天线方式实现MIMO性能，同时其建设过程中与现存系统相互独立，采用完全独立的馈电系统和具有双极化特点的天线进行辐射。选择该方案需要建设一套完整的室内分布系统，包括天馈系统及相关的组件，同时由于天线具有双极化的特性，因此可以采用一副天线即可。此方案可以实现对于LTE室内分布系统的独立规划和优化处理，同时其由于MIMO技术的引入可以更好的改善热点区域用户体验。
4   结束语
LTE室内分布系统的规划和设计关系到整个系统的性能，因此需要结合实际的应用场景和业务需求，选择合适的LTE室内分布系统方案，以更好的发挥LTE技术的大数据流量优势，改善热点用户的通信质量。