TD-LTE室分系统移频实现MIMO-e应用

随着智能手机的迅速普及，数据流量需求日益增长导致网络容量出现瓶颈，预计未来5年全球移动数据流量的复合增速高达78.3%，而约有70％左右的业务发生在室内场景，因此室内网络覆盖质量和容量将成为LTE时代竞争的关键。

MIMO需要室分系统具备双通道RRU及两路天馈线，两路单极化吸顶天线间距12λ（1.5m左右），两个通道之间的功率不平衡需要<3dB。而现有室分系统是单通道，而且分布系统施工、天线改造等工程量较大，不是简单的线缆施工改造，很多物业已经不允许再进行线缆施工。

在多用户场景下，双通道LTE室分下行平均吞吐量为单通道室分的1.85倍以上，双通道室分具有明显的性能优势。因此，需要一种新技术在现有分布系统的基础上实现MIMO的效果。

MIMO-e技术特点

MIMO-e技术是通过在信源端增加一台主机（MIMOeM）实现对信号的移频功能，在分布系统末端天线口增加一个从机（RAU）对异频信号进行解调，输出至两个吸顶天线。

有源合路器通过获取来自TD-LTE设备RRU的2×2的MIMO信号，其中一路TD-LTE信号经过有源合路器的放大、频谱搬移至另外一个频率之后与另外一路直通的TD-LTE信号合路。在有源天线端，通过分频器将两路信号分开，已经进行过频谱搬移的一路TD-LTE的信号进行反搬移，回复成原始的TD-LTE的射频信号，进入有源天线有源支路端，另一路未经变换的信号经过滤波后进入有源天线的无源旁路端。图1是MIMO-e系统结构示意图。

本文选择**营业厅作为试点，其分布系统为单通道系统，已耦合GSM、TD-SCDMA、TD-LTE、WLAN信号。试点工作主要为：在营业厅机房内安装MIMOe主机，采用耦合器合路TD-LTE信号；在末端6副吸顶天线旁安装MIMO-e从机和新增加的6副单极化吸顶天线；更换5个原有耦合器为带馈电的耦合器。

移频MIMO技术改造前后的对比测试

覆盖对比

**营业厅改造前TD-SCDMA网络覆盖电平为-45dBm～-70dBm，平均电平为-51.16dBm，信号强度良好；TD-LTE网络覆盖电平为-55dBm～-77dBm，平均电平为-64.32dBm，信号强度良好。安装MIMO-e设备后，TD-SCDMA覆盖RSCP下降至-52.25dBm，下降2.13％；TD-LTE覆盖RSRP下降至-69.46dBm，下降7.99％；电平值均有下降，但对营业厅内覆盖影响不是很大。

由于MIMO-e系统是基于原有室内覆盖系统而进行的改造，需要增加一些设备在现网中，设备的增加会带来小量的插入损耗，经测试2G、3G、WLAN系统整体的场强变化不会大于3dB ，测试中TD-LTE的覆盖电平大于3dB，可能是由测试正常误差导致。

下载速率对比

本文选取距离天线直线距离约4米位置进行FTP下载测试。安装MIMO-e设备前**营业厅TD-SCDMA网络下行速率平均为1.416Mbit/s(1475kbit/s)，TD-LTE网络下行速率平均为55.877Mbit/s(57219kbit/s)。改造后，仍选取额同样的点进行测试，TD-SCDMA网络下行速率平均为1.454Mbit/s(1489kbit/s)，TD-LTE网络下行速率平均为102.603Mbit/s(105065kbit/s)。

通过测试可以发现，测试点的TD-SCDMA平均下载速率由1475kbit/s上升至1489kbit/s，上升了0.94％；TD-LTE平均下载速率由55.87Mbit/s提升至102.60Mbit/s，提升83.62％；经过LTE单通道改造为双通道后，使得TD-LTE的速率有了很大提升，但对TD-SCDMA的速率影响很小。如图2。

小结：经过MIMO-e改造后TD-SCDMA下行业务速率基本保持稳定，TD-LTE下行业务速率有较为明显提升；TD-SCDMA平均下载速率上升0.94％，属正常波动；TD-LTE平均下载速率由55.87Mbit/s提升至102.60Mbit/s，提升83.62％，达到网络改造效果。

双室分MIMO增益的实现

MIMO-e系统可以通过移频技术实现双室分MIMO增益（近点测试增益约为85％左右）；设备增加带来的插损约为1dB～5dB左右，在可接受的范围内。对于有容量需求且双室分建设难度较大的场景，可以考虑采用MIMO-e方式进行双室分部署。MIMO系统施工过程简单，满足快速建网的需求，改造后的室内覆盖系统实现双极化覆盖，使得下载速率更加平稳，信号衰落减小，抗干扰能力增强。 同时本身对2G、3G及WLAN不会产生额外影响。

能够运用该技术进行改造的前提条件是：室分系统LTE设备必须是双通道输出，即RRU是双路都输出4G信号的双流RRU，以达到MIMO的实现形式；而3G信号由原有3G RRU输出并与2G信号合路至一起；最后，2G、3G及4G信号通过合路器合并至单一馈线分布系统上。此外，新技术增加了新设备，增加了分布系统的复杂性，提升了故障发生的概率，也会相应增加运维成本。