LTE MIMO室内分布系统的解决方案研究.docVIP

精品论文 参考文献 LTE MIMO室内分布系统的解决方案研究 赖旭贤 　　珠海银邮光电信息工程有限公司 519000 　　摘要：MIMO技术是LTE的核心技术之一，无论是实践测试还是理论分析都证明MIMO技术对改善网络覆盖范围及增加性能的稳定性上都有极大贡献。目前，MIMO技术已经在LTE的室内分布系统建设中得到了认可与广泛应用。本文就借由对MIMO技术的分析，探讨了它在LTE室内分布系统中的应用，提出了MIMO室内分布设计方案，解决了室内工程中存在的多馈线安装限制的问题，为室内工程改造效率化提供了技术依据。 　　关键词：MIMO；LTE；单馈线；多馈线；室内分布系统；有源天线 　　LTE的问世为全球带来了最为领先的4G移动通信标准，是人类对涉足高速光纤移动领域的一种尝试。它为信息传播提供了更高的传播速率与系统容量，并且进一步增加了网络的覆盖范围和辐射效果。而室内的信号覆盖技术所采用的就是被称为多输入多输出的MIMO技术，它是一种优秀的室内网络分布系统解决方案。 　　一、MIMO技术 　　MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）简称多入多出，是LTE能够达到高速通信标准的关键核心技术，又称为天线技术。在2G和3G时代，网络通信运营商会考虑到成本因素而更多采用单通道室内分布系统的形式来为室内引入LTE信号，而且由于2G和3G在数据传输方面要求不高，基本能满足大部分用户需求。但是随着目前4G数据业务的逐渐兴起，单通道室内分布系统已经由于限制的增多而无法满足基本数据传输要求，所以MIMO技术将其取而代之，成为了目前室内网络分布系统的最优解决方案。 　　（一）MIMO原理 　　MIMO技术的原理就是将信息源头的数据通过空时编码技术进行分解而形成多个通路的并行数据流，这些数据流会在指定的带宽中经由多个天线同时传输发射，再经过彼此独立的无线信道传输，最后由另外的一组复数天线进行接收。将这些接收到的数据流进行空间特性分析与空时解码处理后，就能恢复出信道源头信息。MIMO技术的特色就在于不增加带宽的情况却能成倍的提高空间数据流、系统吞吐量以及频谱利用率，所以说MIMO技术是一种节约型的新技术，有着很好的发展前景。 　　 ???　图1为某小区的系统下行吞吐量实时数据，分别应用了单通道与双通道两种LTE系统运行模式。我们发现不同品牌设备的单通道LTE模式下小区的下行系统数据吞吐量在22~36Mbps范围内，而双通道LTE则可以达到29~59Mbps，整体系统容量有近50%左右的提升。 　　（二）MIMO的应用 　　MIMO系统其基本原理是通过接收端与发射端所采用的多天线列阵，以多入多出的方式进行信息流的传输。所以我们可以这样理解，假设传输信息流为X，X在经过空时编码的处理后会自动形成Nt数量的信息分支子流，这些信息子流再通过Nt条天线单元发射传输到外部，Nr个接收天线会将空间无线信道中的信息进行二次接收。由于Nr个子流以同步发送的方式输出，理论上所有发射信号所占用的是一个频段。也就是说它们并没有占用额外带宽，这就表示系统的有效带宽利用效率被提高了。如果我们把系统容量C考虑进来，了解系统容量的变化是随着发射与接收天线间最小天线数线性增长而决定的，我们就可以推出一个近似计算的公式来判断SNR的信噪比： 　　Casymp;min（Nr，Nt）log2（1+SNR）bit/sHz 　　公式中min（Nr，Nt）表示发射天线Nt与接收天线Nr二者之间的最小值。 　　MIMO技术是LTE系统在频谱效率上提升的关键，因为首先MIMO通过信道提供给系统空间以更大的复用增益，这种增益能够极大的提高系统容量；其次就是MIMO信道所提供的空间分集增益对提高信道的可靠性很有作用，而且它明显降低了LTE系统的频谱误码率[1]。 　　二、LTE室内双路MIMO解决方案 　　（一）变频合路MIMO方案设计 　　变频合路MIMO方案必须要基于LTE的应用频率来设计，通常情况下有单路变频和双路变频两种方案，本文主要探讨双路变频方案。 　　所谓双路主要是因为系统内部的RRU会在变频合路的近端节点自发两路小功率射频信号，这些射频信号会经过变频之后再合并输出。在室内分布方案上，射频信号在合并合路后都在一根主馈线上，所以当各个系统的全部信号都会传输到远端节点上时，系统就会通过LTE分路器的中频信号同其他系统的射频信号区分开来，而后分别通过变频再输出与RRU相同射频频率的信号，最终形成一种双极化室内分布天线的两极化输入端口，这样就真正达到了MIMO室内分布的应用效果。如图2. 　　一般我国室内所分布的LTE系统都支持从800~2500MHz的信道频段，所以如果LTE在室内部署了1800MHz的频段的话，双路变频就完全可以简化为单路变频方案。而且变频方案