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TD-LTE组网8天线不可或缺

关键词:TD-LTE 8天线 VoLTE 半波阵子

时间:2013-08-28 15:42:05      来源:互联网

多天线技术(MIMO)是LTE系统的核心技术之一,能够在不增加频谱带宽和天线发射功率的情况下,大幅提高信道容量、频谱利用率和数据的传输质量。试验验证,对于TD-LTE,8天线相比2天线、4天线更能够充分发挥TDD的性能优势,发挥空间复用和干扰抑制的优势,进一步提升TD-LTE小区的吞吐量,同时8天线接收也会增强上行的业务速率。 &n

多天线技术(MIMO)是LTE系统的核心技术之一,能够在不增加频谱带宽和天线发射功率的情况下,大幅提高信道容量、频谱利用率和数据的传输质量。试验验证,对于TD-LTE,8天线相比2天线、4天线更能够充分发挥TDD的性能优势,发挥空间复用和干扰抑制的优势,进一步提升TD-LTE小区的吞吐量,同时8天线接收也会增强上行的业务速率。

 

一、频谱危机下的8天线优势

在频谱资源日益紧张的今天,全球移动互联网进入爆炸式增长阶段。面对爆炸性增长的无线数据宽带需求,如何利用现有的TDD频谱资源,实现LTE产业规模效益最大化,已成为全球LTE产业的重要课题。TD-LTE 8天线的技术特性使之成为缓解频谱资源压力、显著改善频谱利用率的有效方法之一。

 

以密集市区场景为例,子帧配置为2D2U,特殊子帧配置为10:2:2时,不同天线形态的小区平均速率和小区边缘用户速率的仿真对比如图1所示。

 

对于上行链路的性能,8天线相比于2天线和4天线有更大的接收分集增益。

 

对于下行链路的性能,小间距8天线相比4天线的空间自由度更大,能够形成更窄、指向性更强的波束,提高有用信号,有效降低干扰,相比小间距4天线有更大的赋形增益。

 

从上述数据可以看出,天线数越多,频谱效率越高,8天线能够显著提升上下行速率。

 

二、8天线应对上行业务带宽需求

随着用户业务的发展,微信、视频电话等新业务导致上行业务的比重日益增加。在LTE系统中,由于UE在发送功率上显著低于基站侧,根据链路预算,上行业务信道相比下行业务信道更受限。同时,由于终端上行只有1根天线发送,对于接收侧来说,采用多天线将能够利用空间自由度获得更大的处理增益,因此8天线能够使其增益达到最优。

 

同时,8天线具有良好的干扰消除功能,通过IRC(干扰抑制合并)算法,能够有效提高小区上行平均吞吐量。经现网充分验证,在上行存在邻小区终端加载时,8天线开启干扰抑制算法能够提高70%的总吞吐量,相对4天线不足30%的提升量,具有明显优势。此外,8天线在上行引入MU-MIMO能够更充分发挥空间自由度大的优势,极大提升上行性能。

 

三、针对对称业务8天线性能更具优势

基于IMS的VoLTE话音方案是LTE网络支持语音业务的重要演进路径,VoLTE能够提供高质量的音视频业务体验,将成为全球主流的语音方案。

 

由于语音业务是对称业务,而LTE受限于上行,因此语音业务的容量将取决于上行。TD-LTE下行能力超过上行,通过使用8天线,在上行具有天然的分集增益,保证上行覆盖不受限,从而有效提升上行能力,可更好地匹配下行业务,如图2所示。

 

TD-LTE基站侧采用8天线形态,能够有效解决TD-LTE系统上行受限的问题,满足语音类业务包的时延抖动要求,并大幅提高语音业务的承载用户数,全面保障LTE后续全面接管2G、3G的语音和分组业务的无线网演进路线,降低运营商管理和运维多制式网络的投入成本。

 

四、工程部署8天线与4天线建设难度相当

 

通过对比8天线与4天线的主要参数,可以得出,8天线与4天线在重量和体积上几乎相当。。

 

同时,对于2.6G单频段的8天线在体积和重量上还要更小。由于TD-LTE(2.6GHz)频率较高,天线半波阵子的尺寸只有800MHz的1/3左右,通过采用双极化天线,8通道天线尺寸也较垂直极化时显著减小。

 

目前,8天线已经成功应用于中国移动的TD-SCDMA现网和TD-LTE扩大规模试验网络,经过多年的组网实践和优化,开发了包括集束线缆等工程实施新方法,在工程可实施性和故障率上均已满足商用需求。

 

综上所述,室外基站建设采用8天线相比采用4天线整体更具优势。在城区及密集城区等典型LTE覆盖场景中,针对不同场景,可对2、8天线进行灵活部署,互相补充。对于站间距大、可新建天面的情况建议采用8天线建设;对于站间距大但天面紧张的情况,建议补站,根据补站后的情况,采用8天线或2天线建设;对于站间距较近(比如300米以内),且天面建设困难的情况,建议采用2天线,并与现网2G或3G天线采用双频天线的建设方案。

 

相比于LTE传统4天线技术,8天线在容量和覆盖能力上都有明显的性能增益,同时考虑到站点方案、运维复杂度、以及CAPEX/OPEX等因素,全球最大的TD-LTE网络目前正在采用8天线方案广泛部署。

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