林衡華

（中國(guó)電信股份有限公司廣州研究院 廣州510630）

1 概述

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，用戶(hù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和通信帶寬提出更高的要求，這樣運(yùn)營(yíng)商不僅要保障網(wǎng)絡(luò)的覆蓋性能，而且對(duì)頻率的需求也越來(lái)越高。

理論上無(wú)線(xiàn)信號(hào)在高頻段的損耗要遠(yuǎn)大于低頻段的損耗。以2.1 GHz和850 MHz頻段為例，兩者在自由空間的損耗相差近8 dB，覆蓋距離相差約2.5倍[1]。但由于在低頻段的頻率資源有限，且仍被原有2G/3G業(yè)務(wù)所占用，因此在LTE時(shí)代，大部分可以利用的頻段都是高頻段。因此高低頻段混合組網(wǎng)將是未來(lái)LTE網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的趨勢(shì)。

圖1 測(cè)試環(huán)境

2 頻段覆蓋能力

移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳播十分復(fù)雜，高低頻段的無(wú)線(xiàn)信號(hào)損耗的影響主要包括了直射、反射、大氣折射、繞射、穿透損耗等多種因素，同時(shí)還包括了天線(xiàn)方位角、增益、下傾角、覆蓋目標(biāo)樓層等眾多工程因素的影響。因此，筆者對(duì)不同覆蓋距離和不同覆蓋樓層做了測(cè)試對(duì)比，測(cè)試環(huán)境如圖1所示。

測(cè)試場(chǎng)景選擇在密集市區(qū)環(huán)境，統(tǒng)計(jì)了近場(chǎng)低層、近場(chǎng)高層、遠(yuǎn)場(chǎng)低層和遠(yuǎn)場(chǎng)高層4類(lèi)建筑物室內(nèi)的2.1 GHz和850 MHz頻段信號(hào)強(qiáng)度的分布，發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率為+33 dBm，天線(xiàn)增益11 dBi。

圖2統(tǒng)計(jì)了近場(chǎng)低層、近場(chǎng)高層、遠(yuǎn)場(chǎng)低層和遠(yuǎn)場(chǎng)高層4類(lèi)建筑物室內(nèi)850 MHz和2.1 GHz信號(hào)強(qiáng)度分布以及差值的分布。

圖2 信號(hào)強(qiáng)度分布以及差值的分布

通過(guò)測(cè)試得知在可視傳播信號(hào)以直射為主的條件下，2.1 GHz頻段的損耗要比850 MHz頻段的高5～10 dB；在非可視傳播信號(hào)以反射或繞射等為主的條件下，2.1 GHz頻段的損耗要比850 MHz頻段的高10 dB以上。

由于高低頻段覆蓋性能的差異，對(duì)比原有2G/3G時(shí)代采用低頻段組網(wǎng)，如果采用高頻段組網(wǎng)需要布放更多的基站。但實(shí)際上由于投資以及實(shí)際部署的情況，特別是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，大部分的情況采用高低頻段只能采用共站部署的方式。在這種情況下采用一些特殊的手段可以部分解決高低頻段覆蓋性能的差異問(wèn)題。

利用低功率節(jié)點(diǎn)在弱覆蓋區(qū)、盲區(qū)進(jìn)行補(bǔ)充覆蓋，目前低功率節(jié)點(diǎn)的技術(shù)包括：RRH（射頻拉遠(yuǎn)單元），需要通過(guò)基帶信號(hào)接口和基站直接相連；pico cell（皮基站），回傳可以通過(guò)S1/X2接口；HeNB（家庭基站），主要通過(guò)HeNB GW與宏網(wǎng)絡(luò)相連；relay（直放站），直接通過(guò)空口與宏網(wǎng)絡(luò)相連。這些低功率節(jié)點(diǎn)的主要技術(shù)特點(diǎn)是其發(fā)射功率較低，一般在50 mW～2 W，一般用于熱點(diǎn)話(huà)務(wù)吸收和覆蓋弱區(qū)域的補(bǔ)盲，譬如在室內(nèi)覆蓋中使用[2]。

載波聚合技術(shù)是3GPP R10版本引入的新技術(shù)。載波聚合能夠聚合兩個(gè)或兩個(gè)以上成員載波，同時(shí)為一個(gè)終端提供數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)載波聚合技術(shù)支持通過(guò)一個(gè)成員載波的控制信道調(diào)度其他載波的無(wú)線(xiàn)資源分配。因此利用載波聚合技術(shù)，將控制信道配置在覆蓋較理想的低頻段，有利于用戶(hù)覆蓋的保證[3]。

3 多頻段組網(wǎng)技術(shù)

目前無(wú)線(xiàn)基站設(shè)備主要采用基帶單元和射頻單元的模塊化設(shè)計(jì)。基帶單元部分包括控制和業(yè)務(wù)模塊，控制部分完成基站控制、傳輸、時(shí)鐘同步、用戶(hù)信令等功能，業(yè)務(wù)部分完成用戶(hù)業(yè)務(wù)處理、基帶處理、CPRI傳輸?shù)裙δ埽簧漕l單元部分完成無(wú)線(xiàn)信號(hào)收發(fā)、數(shù)模轉(zhuǎn)換等功能。

多頻基站中不同的頻段一般可以共用基帶單元，但需要根據(jù)實(shí)際的業(yè)務(wù)負(fù)載情況配置信道單元。對(duì)于射頻部分由于目前射頻電路與頻率密切相關(guān)，因此不同頻段一般采用獨(dú)立的射頻單元。多頻基站設(shè)備如圖3所示。

對(duì)于天饋系統(tǒng)，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇獨(dú)立設(shè)置天饋系統(tǒng)或者兩者共用。

獨(dú)立設(shè)置天饋系統(tǒng)，有利于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立調(diào)整，而且能夠避免頻段間的干擾，降低了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和維護(hù)的難度，但是由于很大一部分場(chǎng)景受限于天面物業(yè)條件等情況的很難單獨(dú)建設(shè)天饋系統(tǒng)，需要合用天饋系統(tǒng)。

合用天線(xiàn)可以減少天線(xiàn)對(duì)天面的要求，以800 MHz/2.1 GHz雙頻天線(xiàn)一般體積與800 MHz天線(xiàn)體積相當(dāng)。對(duì)比800 MHz單頻天線(xiàn)，800 MHz/2.1 GHz雙頻天線(xiàn)的長(zhǎng)度只增加10%左右，寬與深的尺寸保持一致，重量增加約20%。

不同頻段的系統(tǒng)可以共用饋線(xiàn)，這樣可以降低建設(shè)成本和施工難度，但需接入合路器，這會(huì)造成一定的插入損耗。

圖3 多頻基站設(shè)備

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著移動(dòng)通信技術(shù)與業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)通信系統(tǒng)需要的頻率也越來(lái)越多，而易于利用的低頻段資源已經(jīng)不能完全滿(mǎn)足未來(lái)移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展。因此，高低頻混合多頻段組網(wǎng)將是未來(lái)LTE網(wǎng)絡(luò)的一種重要組網(wǎng)方式。高低頻段覆蓋能力存在較大的差異，除了增加覆蓋基站數(shù)量外還可以通過(guò)部署低功率節(jié)點(diǎn)、載波聚合等技術(shù)增強(qiáng)覆蓋，另外多頻多?；竞蛯掝l天線(xiàn)的技術(shù)發(fā)展也有利于高低頻混合多頻段網(wǎng)絡(luò)的部署。

1 郭梯云.移動(dòng)通信.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2006

2 3GPP TR 37.812.Radio Frequency(RF)Requirements for Multi-Band and Multi-Standard Radio(MB-MSR)Base Station(BS)

3 3GPP TR 36.850/TR 36.851.Inter-Band Carrier Aggregation