一种在室内实现FDD‑LTE双流数据传输方式的同层分支交错方法与流程

本发明涉及了一种在室内实现FDD-LTE双流数据传输方式的同层分支交错方法，属于移动通信技术领域。

背景技术：

目前在进行大型楼宇室内LTE深度覆盖时，如果要实现双流数据传输方式，常用技术方案分为两类：

第一类解决方案：采用双通道天馈系统，此类系统在每个天线点位布放2副单极化天线或1副双极化天线，主要组成部分都是无源构件，属于无源系统。

第二类解决方案：采用光纤/五类线分布系统，该类系统主要由有源主机、有源从机和大量光纤/五类线组成，主机跟从机之间通过光纤/五类线呈星型连接，此类系统在每个天线点位布放1个从机，从机内置或外接双极化天线。此类系统的主要组成部分是有源终端，属于有源系统。

在专利网站“中华人民共和国国家知识产权局”上使用“室内分布系统”、“MIMO”、“双通道”、“天馈”等关键词进行查找，最接近的专利申请号及名称如下：

CN201410182699 室内分布系统MIMO单缆覆盖方法及其系统；

CN201320634183 LTE MIMO室内光纤分布系统；

其中，申请号为“CN201410182699”的专利属于第一类解决方案，申请号为“CN201320634183”的专利都属于第二类解决方案。

这两类解决方案具有如下缺点：

1、成本高，两类方案本质上在每个天线点位处采用两副天线（1副双极化天线或2副单极化天线），其中，第一类方案成本至少是无线通信业界常用的单通道天馈系统方案的2倍；由于从机的射频输出功率较小，且4G频段的无线信号传播衰减大，第二类方案需要采用大量从机，成本比第一类方案更高。

2、后期维护难度高，相对于单通道天馈系统，第一类方案中采用的同轴电缆、耦合器、功分器、天线等无源构件数量翻倍，意味障碍节点翻倍，维护难度大幅提高；有源设备稳定性低于无源构件，第二类方案采用大量有源设备，也增加了后期处理故障难度。

3、第二类方案的兼容性差，该方案中的有源主机、有源从机只能实现出厂时定制的通信功能，如果后期要额外实现其他通信网络功能，必须重新采购设备或另外单独新建一套室内分布系统。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种在室内实现FDD-LTE双流数据传输方式的同层分支交错方法，通过将系统主干设计为双主干，各楼层的天馈分支设计为单路天馈，每个楼层内的奇数、偶数天馈分支分别跟两路主干中的其中一路连接，低成本实现双流数据传输方式，确保系统稳定性和兼容性，降低双流技术方案复杂度，便于后期维护。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种在室内实现FDD-LTE双流数据传输方式的同层分支交错方法，包括如下步骤：

（1）根据覆盖区域边缘SINR需求测算边缘RSRP，LTE设备启动双流数据传输方式时的无线参考信道质量SINR的门限为12~15dB，为确保稳定的双流传输效果，室分方案设计目标为用户主要活动区域的SINR≥15，SINR跟用户参考信号接收场强RSRP的关系如式（1）所示，根据式（1）进行服务小区边缘处RSRP最小值测算，

SINR=RSRP-(ICC+IAC)-NoiseDL-LNFmarg （1），

其中：ICC表示CRS每RE的下行同频干扰；IAC表示CRS每RE的下行邻频干扰；NoiseDL表示UE侧每RE的噪声，噪声带宽为15KHz；LNFmarg：慢衰落余量；

（2）测算天线输出功率，根据测算出的服务小区边缘处的RSRP数值，利用式（2）进行天线输出功率测算，

Pout= PL(d)+RSRP （2）

其中：

d表示服务小区边缘到最近天线的距离，即天线覆盖半径，单位m；

PL(d)表示覆盖半径为d时的无线传输损耗值；

（3）选用合适型号的天线，选用宽波束吸顶天线，该类型天线在1710~2690MHz频段上的最大辐射角约为普通吸顶天线的2倍，使到达UE的无线信号中，直射分量对反射分量的占比显著提高，从而提升UE的接收场强，提高无线信道质量；

（4）进行每个楼层的天馈分支设计，对同一楼层的天馈分支初步设计，不同的天馈分支之间保持平行，然后对天馈分支的初步设计进行覆盖效果模拟测试，根据测试结果修正初步设计方案；

（5）构造相关性较小的两路无线信道，对楼宇单层面积较大的场景建设LTE室内分布系统，主干设计为双主干，分支设计为单路天馈，使用“同层分支交错”方案把同一楼层的奇数、偶数天馈分支分别跟两条主干连接，UE能接收到同一楼层奇数分支和偶数分支这两类单路天馈同时发出的无线信号，由于奇数、偶数这两类单路天馈分支末端的天线信号分别来自LTE信源的2个不同射频输出端口，而且室内散射体较丰富，这样UE在室内大部分区域接收到的两路无线信号的相关性较小，UE上报eNodeB的测量报告中，反馈无线信道矩阵的秩为2；

（6）合理参数配置，将eNodeB小区的MIMO传输模式配置为TM3，当无线信道秩为2且SINR较好时，启用双流数据传输方式；

（7）调测开通4G室内分布系统。

前述的一种在室内实现FDD-LTE双流数据传输方式的同层分支交错方法，其特征在于：所述步骤（3）中，选用宽波束吸顶天线，该类型天线在1710~2690MHz频段上的最大辐射角约为普通吸顶天线的2倍，使到达UE的无线信号中，直射分量对反射分量的占比显著提高，从而提升UE的接收场强，提高无线信道质量。

前述的一种在室内实现FDD-LTE双流数据传输方式的同层分支交错方法，其特征在于：所述步骤（4）中，当天线的RS输出功率为-15dBm时，每路天馈分支上的宽波束天线间距在27米-33米，每路天馈分支之间的间距12米-18米。

前述的一种在室内实现FDD-LTE双流数据传输方式的同层分支交错方法，其特征在于：所述步骤（5）中，对楼宇单层面积较大的场景建设LTE室内分布系统，主干设计为双主干，分支设计为单路天馈，使用“同层分支交错”方案把同一楼层的奇数、偶数天馈分支分别跟两条主干连接，UE能接收到同一楼层奇数分支和偶数分支这两类单路天馈同时发出的无线信号。

本发明的有益效果是：

1、4G室分建设成本低，投资效益比高。采用本发明对大型商场、交通枢纽、大型宴会厅、会展中心等单层面积较大的场景进行建设4G双流室内分布系统时，成本只有传统第一类方案的50%，但是4G用户的峰值下载速率却提升了90%以上；

2、降低方案复杂度，便于后期维护。本发明在每个天线点位处只有1副单极化天线，天线总数只有传统双流方案的50%，障碍节点少，便于维护；

3、系统性能稳定、兼容性好。本发明仍然采用无源系统，确保系统稳定性，同时根据后期业务需求可以新增承载其他通信网络功能。

附图说明

图1为LTE-FDD启用双流数据传输方式的流程；

图2为宽波束吸顶在高频段的垂直面方向图；

图3为普通吸顶在高频段的垂直面方向图；

图4为“同层分支交错”室内分布系统拓扑结构及无线信号传播路径示例。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

UE能否启用双流数据传输方式跟LTE无线信道质量、无线信道相关性、信源设备MIMO传输模式参数配置这3个关键因素密切相关，电信采用的FDD-LTE制式启用双流数据传输方式的流程见图1。UE在室内使用LTE数据业务时，往往处于静止状态，无线信道质量比较稳定，跟UE处于室外运动状态时的无线信道质量快速变化情况有很大区别。

根据上述流程，本发明创造实现电信双流数据传输方式的基本原理为：在确保UE接收到的每路无线信号的SINR≥双流启动门限的同时，人为构造出相关性较小的无线信道。

具体技术方案如下：一种在室内实现FDD-LTE双流数据传输方式的同层分支交错方法，包括如下步骤：（1）根据覆盖区域边缘SINR需求测算边缘RSRP，主流厂商LTE设备启动双流数据传输方式时的无线参考信道质量（RS SINR，以下简称SINR）门限为12~15dB，为确保稳定的双流传输效果，室分方案设计目标为用户主要活动区域的SINR≥15，SINR跟用户参考信号接收场强RSRP的关系如式（1）所示，根据式（1）进行服务小区边缘处RSRP最小值测算，

SINR=RSRP-(ICC+IAC)-NoiseDL-LNFmarg（1），

其中：ICC表示CRS每RE的下行同频干扰；IAC表示CRS每RE的下行邻频干扰；NoiseDL表示UE侧每RE的噪声，噪声带宽为15KHz；LNFmarg：慢衰落余量。

（2）测算天线输出功率，根据测算出的服务小区边缘处的RSRP数值，利用式（2）进行天线输出功率测算，

Pout= PL(d)+RSRP （2）

其中：d表示服务小区边缘到最近天线的距离，即天线覆盖半径，单位m；PL(d)表示覆盖半径为d时的无线传输损耗值。本实施例中，PL(d)采用ITU-R_1238传播模型进行估算，如式（3）所示，

PL(d)=20logf+Nlogd-28+BPL+LNFmarg (3)

其中：f表示工作频率，单位MHz；BPL表示介质穿透损耗； N表示距离损耗系数。

（3）选用合适型号的天线，由于高频段无线信号绕射能力较差，UE接收到当前楼层天线发出的无线信号主要分为直射分量和反射分量这两种，而相对于直射分量，反射分量的能量损失较大。此发明方法中选用宽波束吸顶天线，该类型天线在1710~2690MHz频段上的最大辐射角约为普通吸顶天线的2倍（两类吸顶天线在高频段的垂直面方向图见图2和图3），使到达UE的无线信号中，直射分量对反射分量的占比显著提高，从而提升UE的接收场强，提高无线信道质量。

（4）综合考虑天线输出功率、宽波束天线产品参数、天线覆盖半径、天线允许布放高度、天馈分支的允许布放路由，进行同一楼层的天馈分支初步设计，不同的天馈分支之间尽量保持平行。由于宽波束天线辐射角大，单天线覆盖距离远，相对采用普通吸顶天线方案，采用宽波束天线可以减少天线、器件、馈线的使用数量。然后对天馈分支的初步设计进行覆盖效果模拟测试，根据测试结果修正初步设计方案。根据实际使用效果的经验，当天线的RS输出功率为-15dBm时，每路天馈分支上的宽波束天线间距在27米-33米，优选为30米，每路天馈分支之间的间距12米-18米，优选为15米。

（5）对楼宇单层面积较大的场景建设LTE室内分布系统时，主干设计为双主干，分支设计为单路天馈，使用“同层分支交错”方案把同一楼层的奇数、偶数天馈分支分别跟两条主干连接，例如：1楼的第1、3、5路天馈分支（奇数天馈分支）跟主干A相连，第2、4、6路天馈分支（偶数天馈分支）跟主干B相连。这样，UE能接收到同一楼层“奇数分支+偶数分支”这两类单路天馈同时发出的无线信号（见图4），由于奇数、偶数这两类单路天馈分支末端的天线信号分别来自LTE信源的2个不同射频输出端口，而且室内散射体较丰富，这样UE在室内大部分区域接收到的两路无线信号的相关性较小，UE上报eNodeB的测量报告中，反馈无线信道矩阵的秩为2。

（6）合理参数配置，将eNodeB小区的MIMO传输模式配置为TM3，当无线信道秩为2且SINR较好时，启用双流数据传输方式。

（7）调测开通4G室内分布系统。

综上所述，本发明提供的一种在室内实现FDD-LTE双流数据传输方式的同层分支交错方法，通过将系统主干设计为双主干，各楼层的天馈分支设计为单路天馈，每个楼层内的奇数、偶数天馈分支分别跟两路主干中的其中一路连接，低成本实现双流数据传输方式，确保系统稳定性和兼容性，降低双流技术方案复杂度，便于后期维护。

c以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。