LTE双路由LTE室内设计方案

LTE双路由室内设计方案编制：周达2014年1月长春电信工程设计院股份有限公司目录1、LTE室分双路由设计基础2、LTE室分双路由设计原则3、LTE室分双路由设计方案4、LTE室分双路由新技术演进一、LTE室分双路由设计基础MIMO在LTE室分系统中的引入室内多径环境下低速移动场景下（典型场景），采用MIMO相比不采用MIMO吞吐量可增加30－40%；容量方面对于已建好室分的楼宇，射频线缆和天线可重用一部分原有室分覆盖系统，为了实现MIMO，还要再敷设一个通道的室内射频线缆和天线，对原有室分系统改造较大系统改造方面对于新建分布系统的楼宇，可以直接部署两套馈线系统和天馈以实现MIMO工作方式，同时兼顾2G/3G系统的覆盖需求，但工程投资较大投资方面在室内引入MIMO系统，需要在信号源处引出两个射频通道，接入不同的分布系统；MIMO引入方式TD-LTERRU合路器其他系统一、LTE室分双路由设计基础MIMO技术概述MIMO：Multiple-InputMultiple-Output，多输入/多输出为进一步提高频谱效率，MIMO技术也成为LTE的必选技术。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。为了实现该技术需要在室内分布系统中建设2套天馈或者使用特殊的室分吸顶天线。

什么是MIMO?一、LTE室分双路由设计基础LTE室分单通道模式单通道即为一套天馈分布系统，采用单极化天线（1副）一、LTE室分双路由设计基础LTE室分双通道模式双通道为两套天馈分布系统（支持MIMO技术），可考虑单极化天线（2副）或双极化天线（1副）。为了保证TD-LTE的MIMO性能，建议双天线尽量采用10λ以上间距，约为1～1.5m，如实际安装空间受限双天线间距不应低于4λ；在MIMO双流的情况下，可以选择2根单极化天线或单个双极化天线。一、LTE室分双路由设计基础单、双通道室分系统分析项目对比单通道双通道天馈数量对比1套天馈2套天馈室分天线单极化天线单极化天线或双极化天线MIMO支持不支持支持LTE升级扩容困难容易LTE数据速率中高施工难度容易容易（新建）物业协调容易容易（新建）天馈造价中高一、LTE室分双路由设计基础TD-LTE室分双通道应用中关键问题分析单极化天线的重点问题1、优势：产品成熟，可以利用现网天线；2、缺点：需要两套天线点，增加施工复杂度；3、重点问题：天线间距如何设置。双通道应用中关键问题双极化天线的重点问题1、优势：仅需要1套天线点，施工复杂度降低；2、缺点：产品不及单极化吸顶天线成熟；3、重点问题：双极化天线实现方案以及应用效果。单双极化天线的共性问题1、重点问题：双通道功率不平衡的影响。一、LTE室分双路由设计基础TD-LTE室分双通道应用中关键问题分析两路线缆长度和无源器件数量及指标上有较大差异，容易造成2路通道的功率不平衡，如一路新建、一路利旧时，在部分场景下性能可能比两个通道功率均低时差经初步分析，性能受到终端信道估计准确度影响。功率不平衡时，不同场景的性能影响不同室内近点：影响相对较小室内中远点：影吞吐量受功率不平衡影响相对较大。例如对于中点，功率不平衡差异5dB时下降13%，8dB时下降30%基于目前阶段的双极化天线平均吞吐量测试情况，初步认为单、双极化天线方案性能基本相当，双极化天线方案基本可用对于单用户近、中点的吞吐量，以及多用户的全小区平均吞吐量，单/双极化天线的平均差异小于5%对于单用户远点测试，两者性能差异存在明显波动（±30%）在天线间距大于2lamda后，相关系数小于0.24，在狭长走廊场景，由于key-hole效应的存在，天线相关性较大，在天线间距为2lamda后，相关系数为0.54，随着天线间距的变大，相关系数有变小的趋势，但存在一定的波动办公室和会议室场景下，散射环境丰富，建议天线间距设置为大于4个波长（50cm）狭长走廊场景下，建议天线间距设置为大于6个波长（77cm），尽量使天线的排列方向与走廊方向垂直仅使用一个通道，通过合路器共用原分布系统，施工量小一个通道通过合路器共用原分布系统，另一通道新建，包括天线、馈线等，施工难度较大原分布系统信源处增加主机，原天线替换为从机，需安装从机供电系统相同极化双天线性能评估双极化天线性能评估单/双通道实现双通道不平衡一、LTE室分双路由设计基础单路室分传双路MIMO信号方案对比分析单路室分传双路MIMO信号方案的吞吐量性能与单路室分改造成双路基本相当，但改造成本高于单路室分改造成双路，适用于容量需求大且难以进行室分改造的场景研究内容单通道室分双通道室分单路改造成双路单路传双路改造方案仅使用一个通道，通过合路器共用原分布系统，施工量小一个通道通过合路器共用原分布系统，另一通道新建，包括天线、馈线等，施工难度较大原分布系统信源处增加主机，原天线替换为从机，需安装从机供电系统性能分析仿真结果显示小区下行吞吐量为34Mbps，边缘用户吞吐量为3.5Mbps仿真结果显示小区吞吐量相比单路室分可提升63%，边缘用户吞吐量与单路室分基本相当经过变频、放大、滤波处理后的信号时延比直通支路大2us以上，小区下行吞吐量较单路改双路有10%的性能损失，后续将在扩大规模试验中进行充分验证成本分析新建成本5~10元/平方米，改造成本不超过1元/平方米新建两路成本为新建单路的1.6~1.7倍，新建一路改造一路成本为1.2倍左右略高于新建一路改造一路，是新建单路室分的1.4倍左右应用场景适用于容量需求较小且难以室分改造场景适用于新建室分场景或者室分改造量较小的场景适用于容量需求大且难以进行室分改造的场景一、LTE室分双路由设计基础双路分布系统天线设置要求采用双路分布系统方案时，为了保证MIMO性能，两个单极化天线需保证4λ～10λ（0.5m～1.25m）的间距，在安装环境受限时天线间距不应低于4λ(0.5m)。对支持MIMO的双路分布系统，组成MIMO天线阵的两个单极化天线口功率之差要求控制在3dB以内。双路分布系统优先使用单极化天线，在天线安装空间受限的情况下，可以考虑使用双极化天线。对于个别改造场景，若合路存在严重多系统干扰(如多运营商、多系统场景)，或者实施困难的站点，应根据具体的测试或者协调情况进行具体分析，一事一议确认建设方式。在建设方案编制中应以已有系统情况、实际路测报告等信息作为分析依据。一、LTE室分双路由设计基础双极化天线指标及产业现状为保证室分双极化天线的应用效果及产业成熟度，针对关键参数指标提出了相关要求参数对网络性能影响产业支持难度极化隔离（特色指标）衡量两个极化之间的隔离度易于满足交叉极化比（特色指标）衡量天线端口某个极化方向的极化纯度，影响双流应用效果有一定难度增益衡量天线的最大覆盖能力频段要求展宽，有一定难度互调衡量天线对互调干扰的抑制能力，影响上行接收质量由于输入功率较小，易于满足方向图圆度衡量全向天线在水平面各个方向上覆盖的均匀性相对于单极化天线，由于增加水平极化要求，有一定难度驻波比衡量天线端口的负载匹配水平，反映天线端口对反射的抑制能力易于满足一、LTE室分双路由设计基础室分双极化天线应用背景：创新研发GSM/TD-S/TD-L双极化室分天线，使得一副天线实现LTE双流，可有效解决TD-LTE双路室分要求新增一倍数量的天线点带来的工程施工问题。天线内部结构设计图水平极化振子微调反射单元垂直极化振子反射底板应用成效：性能有保障：与传统的两副单极化天线实现双通道的效果相比，上下载速率基本相当；交叉极化比大于15dBC，使弱信号的双流传输调度几率大大升高，实现了优异的MIMO性能。可实施性强：可以升级替换目前的室内天线，而不影响GSM/TD-SCDMA/TD-LTE系统间的独立工作。而且，体积与一副传统的室内单极化吸顶天线相当。应用推广：目前该天线已在广州、深圳LTE室分建设中进行规模推广，作为常规单极化天线建设之外的有效补充。一、LTE室分双路由设计基础室分双路系统功率不平衡原因及影响在室分双路由系统建设中，由于设计、元器件、工程等原因，均可能导致两路通道的功率不平衡，特别在单流改双流室分系统中显得尤为突出，但是功率不平衡的程度对业务的影响设计方案的不合理原有天馈系统元器件和馈线老化，和新建的一路不匹配室分元器件质量差异原因，和新建的一路不匹配室分工程质量导致RRU单通道故障或输出功率不平衡室分双路系统功率不平衡原因分析目录1、LTE室分双路由设计基础2、LTE室分双路由设计原则3、LTE室分双路由设计方案4、LTE室分双路由新技术演进二、LTE室分双路由设计原则单/双路分布系统选择原则对于新建场景，均建设双路分布系统。对于改造场景，优先采用单路室分系统改造方式,在容量需求较高或示范作用显著的物业点建设双路分布系统，覆盖除地下室(无人员聚集)、停车场、电梯外的区域。对于具有双路室分系统改造需求的场景，应优先保证在局部热点区域建设双路系统。根据物业点的具体情况综合考虑网络性能、改造难度、资源情况、投资成本等选择最佳建设模式。二、LTE室分双路由设计原则双路分布系统建设原则对于新建TD-LTE分布系统，符合下列场景的站点应该建设双路分布系统序号场景1交通枢纽（机场、车站）2五星级酒店（根据国家评定标准而定出的星级级别）3四星级酒店（根据国家评定标准而定出的星级级别）4甲级以上写字楼：以品牌、地段、客户层次、硬件设施及物业管理的标准评定a.

顶级：除软硬件标准完全达到甲级外，与甲级写字楼最大的区别在于其商圈的代表性和标志性及对商圈的辐射力、影响力b.

甲级：硬件方面外观设计、内外公共装修标准相当于四星级酒店，达到5A级写字楼水平，设备设施基本与世界同步，如电梯等候时间小于40秒，中央空调为四管式；软件方面物业管理服务水准达到三星级酒店以上标准5大型购物中心（楼层营业面积总和在10000平方米以上）6大型会展中心（展区面积总和在5万平方米以上）7三甲、省级医院（根据政府设定的级别）8党政军办公场所9我公司外驻机构所在楼宇（如营业厅）二、LTE室分双路由设计原则双路分布系统建设原则对于已有分布系统改造的，满足以下两个条件之一，应该改造为双路室内分布系统一、按照流量等级分类：全省地市按照集团地市分类，达到以下流量最低门限的可以改造为双路系统：a)、一、二类城市室内分布应选择2G室内分布日均数据业务大于600MB的站点改造为双路系统；b)、三、四类城市室内分布应选择2G日均数据业务大于900MB的站点改造为双路系统。二、按照室内分布站点等级分类：全省地市按照站点重要等级分类，交通枢纽（机场、车站）、五星级酒店、甲级以上写字楼、党政军办公场所、移动公司外驻机构所在楼宇（如营业厅）重要场景可以改造为双路系统目录1、LTE室分双路由设计基础2、LTE室分双路由设计原则3、LTE室分双路由设计方案4、LTE室分双路由新技术演进三、LTE室分双路由设计方案LTE室分双路由建设存在的问题传统分布系统建设中，对原有站点进行LTE双天馈改造，在原有物业站点至少建设一套天馈系统物业协调及施工存在困难，大量物业无法新建天馈系统，无法发挥TD-LTE的性能优势。改造难度较大由于双天馈建设在实际工程实施中存在不少难度，目前已经实施双天馈改造的站点基本局限于自有物业中，如：省公司大楼、部分营业厅。物业类型单一分布系统中实现双流数据传输的基本技术为MIMO，理论上分布系统中采用的2×2MIMO信道容量为SISO系统的2倍，但由于空间信道的相关性及MIMO天线口功率的平衡问题存在，实际效果一般无法达到理论效果。双天馈效果传统分布系统建设中，实现双流传输的做法为建设双天馈，即使采用双极化天线，也需要建设双路天馈。实现方式单一三、LTE室分双路由设计方案单路合路方式——方式一方式1：在改造站点采用原TD-SRRU升级成FA/E两通道TD-S+TD-L双模RRU或新建站点安装FA/E两通道TD-S+TD-L双模设备。采用两级合路，2G、TD-S和TD-L在前端合路，WLAN在末级合路前端合路器CH1通道支持TD-S（F+A）频段，CH2通道支持E频段，CH3通道支持2G(900频段和1800频段)三、LTE室分双路由设计方案单路合路方式——方式二方式2：TD-L采用E频段双通道设备，适用于TD-L单路改造，TD-S设备不支持TD-L升级或TD-L设备与TD-S设备是异厂家的站点采用两级合路，2G、TD-S和TD-L在前端合路，WLAN在末级合路。安装TD-L信源数量与TD-S信源数量比例是1:2。前端合路器CH1通道支持TD-S（F+A）频段，CH2通道支持2G(900频段和1800频段)，CH3通道支持E频段三、LTE室分双路由设计方案单路合路方式——方式三方式3：TD-L采用FA、E两通道设备，适用于TD-L单路改造，TD-S信源不支持TD-L升级，且需要保留原TD-S设备的站点采用两级合路，2G、TD-S和TD-L在前端合路，WLAN在末级合路。TD-L信源数量与TD-S信源数量比例是1:1。前端合路器CH1通道支持TD-S（F+A）频段，CH2通道支持2G(900频段和1800频段)，CH3通道支持E频段三、LTE室分双路由设计方案双路合路方式——方式一（改造优选）方式1（改造优选）：采用两级合路，前端合路2G、TD-S、TD-L，WLAN采用与TD-S一路末端合路1、TD-L采用双通设备三、LTE室分双路由设计方案双路合路方式——方式一（改造优选）方式1（改造优选）：采用两级合路，前端合路2G、TD-S、TD-L，WLAN采用与TD-S一路末端合路2、采用FA/E两通道TD-S/TD-L双模设备上述两图的合路方式相同，不需要对原室分系统进行改动，只需要更换合路器，工作量较小。但原系统要比新建系统多两个合路器，加上原分布系统器件、接头老化，这些因素就会导致两路的功率差有3dB左右，所以两路功率平衡要严格设计。前端合路器CH1通道支持TD-S（F+A）频段，CH2通道支持2G(900频段和1800频段)，CH3通道支持E频段三、LTE室分双路由设计方案双路合路方式——方式二（新建优选）方式2（新建优选）：采用两路合路，一路合路2G、TD-S、TD-L，WLAN采用与TD-L一路末端合路此种方式两路分布系统各有一个合路器，有利于TD-L双路功率平衡。前端合路器CH1通道支持TD-S（F+A）频段，CH2通道支持2G(900频段和1800频段)，CH3通道支持E频段三、LTE室分双路由设计方案双路合路方式——方式三方式3：采用两路合路，一路合路2G、TD-L、WLAN，另一路合路TD-S、TD-L此种方式各系统需要单独布放主干线缆，需要多布一套2G主干器件。两路各采用一个合路器，有利于双路功率平衡设计，降低了分布系统前级器件的承载功率，利于系统运行稳定。对楼宇内弱电竖井预留空间要求较大，对弱电竖井预留空间大的新建站点可以考虑用此方式三、LTE室分双路由设计方案双路合路方式——方式四方式4：采用两级合路，前端合路有两路，一路合路2G、TD-L，另一路合路TD-L、TD-S，WLAN采用末端合路此种合路方式，两路分布系统相差一个合路器，不利于双路功率平衡设计。对比其他合路方式需多更换或使用一个合路器，由于前端合路只有两个系统，对合路器和前级器件的性能要求较低三、LTE室分双路由设计方案双路合路方式——方式五，采用POI场景下方式5：对于已建分布系统，且原分布系统采用POI，则为了实现MIMO，可采用下面的几种方式：直接合路于POI的Tx和Rx端；将Tx和Rx端天线更换为双极化天线；新增1路单元天馈。三、LTE室分双路由设计方案双路合路方式——方式五，采用POI场景下方式5：直接合路于POI的Tx和Rx端：优点：能充分体现MIMO上下行容量增益，无需对原室分系统进行改造；缺点：收发支路LTE易受多系统信号影响，互调干扰严重；原收发天线间距需要满足MIMO工作要求。GSM900/1800TxRxPOICDMA800TxRxDCSTxRxWCDMA...TD-SLTE合路器合路器TxTxRxRxTx/RxTx/RxTx/RxTxRx天线天线三、LTE室分双路由设计方案双路合路方式——方式五，采用POI场景下方式5：将Tx和Rx端天线更换为双极化天线：优点：能充分体现MIMO上下行容量增益；无需增加天线布放数量和点位，仅更换Tx和Rx天线类型；多系统合路干扰较少；缺点：目前全向双极化吸顶天线不成熟；对于线槽方案已施工的建筑，增加1路天馈工程实施难度大；单改造Tx天线，其他系统面临Tx和Rx天线具有相位及损耗风险差异；工程投资大。GSM900/1800TxRxPOICDMA800TxRxDCSTxRxWCDMA...TD-SLTE合路器合路器TxTxRxRxTx/RxTx/RxTx/RxTxRx双极化天线天线三、LTE室分双路由设计方案双路合路方式——方式五，采用POI场景下方式5：新增1路单元天馈：优点：能充分体现MIMO上下行容量增益；多系统合路干扰较少；无需使用高风险双极化天线，对其他系统影响较少；缺点：网络改造量较大，对于已确认天线布点的建筑，需重新协调；对于线槽方案已施工的建筑，增加1路天馈工程实施难度大；工程投资大。GSM900/1800TxRxPOICDMA800TxRxDCSTxRxWCDMA...TD-SLTE合路器合路器TxTxRxRxTx/RxTx/RxTx/RxTxRx天线天线天线三、LTE室分双路由设计方案单路合路方式对比方式类型合路方式缺点优点投资影响程度适用场景单路方式1两级合路，2G、TD-S和TD-L在前端合路。LTE或WLAN不能应用MIMO技术。改造站点只需更换合路器。小原TD-SRRU支持TD-L升级，或新建站点。单路方式2TD-L采用E频段双通道设备，两级合路，2G、TD-S和TD-L在前端合路。LTE或WLAN不能应用MIMO技术。改造站点只需更换合路器，TD-L与TD-S的设备数量是1:2的关系。小原TD-SRRU不支持TD-L升级，或TD-S与TD-L设备是异厂家。单路方式3TD-L采用FA、E两通道设备,两级合路，2G、TD-S和TD-L在前端合路。LTE或WLAN不能应用MIMO技术。只建一路，对改造站点只需更换合路器。小原TD-RRU不支持TD-L升级，TD-L组网能力限制或TD-S与TD-L设备是异厂家。三、LTE室分双路由设计方案双路合路方式对比方式类型合路方式缺点优点投资影响程度适用场景双路方式1（改造优选）两级合路，一级合路2G、TD-S、TD-L，WLAN采用二级合路两路分布系统差两个合路器损耗，不利于双路功率平衡设计。无需对原分布系统进行改造，只需更换合路器。中