TD-LTE室分系統(tǒng)移頻實(shí)現(xiàn)MIMO-e應(yīng)用

隨著智能手機(jī)的迅速普及，數(shù)據(jù)流量需求日益增長(zhǎng)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)容量出現(xiàn)瓶頸，預(yù)計(jì)未來(lái)5年全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的復(fù)合增速高達(dá)78.3%，而約有70％左右的業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)場(chǎng)景，因此室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量和容量將成為L(zhǎng)TE時(shí)代競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。

MIMO需要室分系統(tǒng)具備雙通道RRU及兩路天饋線，兩路單極化吸頂天線間距12λ（1.5m左右），兩個(gè)通道之間的功率不平衡需要<3dB。而現(xiàn)有室分系統(tǒng)是單通道，而且分布系統(tǒng)施工、天線改造等工程量較大，不是簡(jiǎn)單的線纜施工改造，很多物業(yè)已經(jīng)不允許再進(jìn)行線纜施工。

在多用戶場(chǎng)景下，雙通道LTE室分下行平均吞吐量為單通道室分的1.85倍以上，雙通道室分具有明顯的性能優(yōu)勢(shì)。因此，需要一種新技術(shù)在現(xiàn)有分布系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)MIMO的效果。

MIMO-e技術(shù)特點(diǎn)

MIMO-e技術(shù)是通過(guò)在信源端增加一臺(tái)主機(jī)（MIMOeM）實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的移頻功能，在分布系統(tǒng)末端天線口增加一個(gè)從機(jī)（RAU）對(duì)異頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，輸出至兩個(gè)吸頂天線。

有源合路器通過(guò)獲取來(lái)自TD-LTE設(shè)備RRU的2×2的MIMO信號(hào)，其中一路TD-LTE信號(hào)經(jīng)過(guò)有源合路器的放大、頻譜搬移至另外一個(gè)頻率之后與另外一路直通的TD-LTE信號(hào)合路。在有源天線端，通過(guò)分頻器將兩路信號(hào)分開(kāi)，已經(jīng)進(jìn)行過(guò)頻譜搬移的一路TD-LTE的信號(hào)進(jìn)行反搬移，回復(fù)成原始的TD-LTE的射頻信號(hào)，進(jìn)入有源天線有源支路端，另一路未經(jīng)變換的信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波后進(jìn)入有源天線的無(wú)源旁路端。圖1是MIMO-e系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

本文選擇**營(yíng)業(yè)廳作為試點(diǎn)，其分布系統(tǒng)為單通道系統(tǒng)，已耦合GSM、TD-SCDMA、TD-LTE、WLAN信號(hào)。試點(diǎn)工作主要為：在營(yíng)業(yè)廳機(jī)房?jī)?nèi)安裝MIMOe主機(jī)，采用耦合器合路TD-LTE信號(hào)；在末端6副吸頂天線旁安裝MIMO-e從機(jī)和新增加的6副單極化吸頂天線；更換5個(gè)原有耦合器為帶饋電的耦合器。

移頻MIMO技術(shù)改造前后的對(duì)比測(cè)試

覆蓋對(duì)比

**營(yíng)業(yè)廳改造前TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋電平為-45dBm～-70dBm，平均電平為-51.16dBm，信號(hào)強(qiáng)度良好；TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋電平為-55dBm～-77dBm，平均電平為-64.32dBm，信號(hào)強(qiáng)度良好。安裝MIMO-e設(shè)備后，TD-SCDMA覆蓋RSCP下降至-52.25dBm，下降2.13％；TD-LTE覆蓋RSRP下降至-69.46dBm，下降7.99％；電平值均有下降，但對(duì)營(yíng)業(yè)廳內(nèi)覆蓋影響不是很大。

由于MIMO-e系統(tǒng)是基于原有室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)而進(jìn)行的改造，需要增加一些設(shè)備在現(xiàn)網(wǎng)中，設(shè)備的增加會(huì)帶來(lái)小量的插入損耗，經(jīng)測(cè)試2G、3G、WLAN系統(tǒng)整體的場(chǎng)強(qiáng)變化不會(huì)大于3dB ，測(cè)試中TD-LTE的覆蓋電平大于3dB，可能是由測(cè)試正常誤差導(dǎo)致。

下載速率對(duì)比

本文選取距離天線直線距離約4米位置進(jìn)行FTP下載測(cè)試。安裝MIMO-e設(shè)備前**營(yíng)業(yè)廳TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)下行速率平均為1.416Mbit/s(1475kbit/s)，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)下行速率平均為55.877Mbit/s(57219kbit/s)。改造后，仍選取額同樣的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)下行速率平均為1.454Mbit/s(1489kbit/s)，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)下行速率平均為102.603Mbit/s(105065kbit/s)。

通過(guò)測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)，測(cè)試點(diǎn)的TD-SCDMA平均下載速率由1475kbit/s上升至1489kbit/s，上升了0.94％；TD-LTE平均下載速率由55.87Mbit/s提升至102.60Mbit/s，提升83.62％；經(jīng)過(guò)LTE單通道改造為雙通道后，使得TD-LTE的速率有了很大提升，但對(duì)TD-SCDMA的速率影響很小。如圖2。

小結(jié)：經(jīng)過(guò)MIMO-e改造后TD-SCDMA下行業(yè)務(wù)速率基本保持穩(wěn)定，TD-LTE下行業(yè)務(wù)速率有較為明顯提升；TD-SCDMA平均下載速率上升0.94％，屬正常波動(dòng)；TD-LTE平均下載速率由55.87Mbit/s提升至102.60Mbit/s，提升83.62％，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)改造效果。

雙室分MIMO增益的實(shí)現(xiàn)

MIMO-e系統(tǒng)可以通過(guò)移頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙室分MIMO增益（近點(diǎn)測(cè)試增益約為85％左右）；設(shè)備增加帶來(lái)的插損約為1dB～5dB左右，在可接受的范圍內(nèi)。對(duì)于有容量需求且雙室分建設(shè)難度較大的場(chǎng)景，可以考慮采用MIMO-e方式進(jìn)行雙室分部署。MIMO系統(tǒng)施工過(guò)程簡(jiǎn)單，滿足快速建網(wǎng)的需求，改造后的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙極化覆蓋，使得下載速率更加平穩(wěn)，信號(hào)衰落減小，抗干擾能力增強(qiáng)。 同時(shí)本身對(duì)2G、3G及WLAN不會(huì)產(chǎn)生額外影響。

能夠運(yùn)用該技術(shù)進(jìn)行改造的前提條件是：室分系統(tǒng)LTE設(shè)備必須是雙通道輸出，即RRU是雙路都輸出4G信號(hào)的雙流RRU，以達(dá)到MIMO的實(shí)現(xiàn)形式；而3G信號(hào)由原有3G RRU輸出并與2G信號(hào)合路至一起；最后，2G、3G及4G信號(hào)通過(guò)合路器合并至單一饋線分布系統(tǒng)上。此外，新技術(shù)增加了新設(shè)備，增加了分布系統(tǒng)的復(fù)雜性，提升了故障發(fā)生的概率，也會(huì)相應(yīng)增加運(yùn)維成本。

作者：中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)山西有限公司 劉臻 來(lái)源：通信世界周刊