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大唐移动在LTE试验网中,3D-MIMO技术是高层楼宇覆盖和提升小区速率的重要手段

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C114讯
3D-MIMO是LTE-Advanced多天线技术后续演进的重要技术方向,也是5G的关键技术之一。相比普通智能天线只能在水平方向改变波束的指向,3D-MIMO天线可以在水平和垂直2个方向实现灵活的波束方向调整,是解决城市高层楼宇网络覆盖和容量的有效手段之一,并为提升小区速率提供全新的解决办法。

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近年,伴随互联网视频业务、社交媒体应用的蓬勃发展,宽带业务在社会各行业及个人用户中早已深入普及,无处不在。我国作为世界宽带无线通信领域研究的重要参与国,已于2013年8月正式将宽带资源列入了国家战略性公共基础设施,发布了“宽带中国”战略。

2013年大唐移动、中国移动、国信天线联合启动了3D-MIMO样机的合作开发工作,于2014年1月推出了首台3D-MIMO样机,并于2014年9月率先进行了外场测试。该样机工作频段覆盖2.575GHz-2.635GHz,共有64个天线单元,各天线单元可以独立控制,支持三维智能波束赋形。

移动宽带用户快速增长、数据业务量急剧增加,用户对网络带宽的要求日益增加且苛刻。由我国主导的LTE
TDD技术标准,2014年实现快速成长,不仅在国内发展势头迅猛,在全球范围也开花结果,迎来越来越多的机会窗口。在全面助力移动宽带的未来发展中,大唐移动不懈探索LTE网络性能提升、应用及演进,助力“宽带中国”实现快速健康发展。

联合项目组针对3D-MIMO样机进行了一系列严格而缜密的测试。2014年1月,联合项目组完成了基站样机64通道的校准算法研发,实现了64通道的幅相一致性。2014年7月,联合项目组在天线暗室环境完成了3D-MIMO样机的室内测试,广播波束和用户波束的各项指标测试结果均满足预期产品指标要求。2014年9月,在中国移动研究院外场试验环境下,联合项目组开展了与普通8天线的对比测试试验,初步试验结果显示,在发射功率相等的情况下,3D-MIMO天线优势明显。

丰富创新技术 推动网络性能提升

3D-MIMO技术是高层楼宇覆盖和提升小区速率的重要手段

按照数据流量年均超过100%的增长速度,在未来5到10年内,LTE系统带宽支持能力及性能指标将不足以满足业务发展需求。由此,支持更大系统带宽、更高峰值速率、更高系统容量的LTE-Advanced技术孕育而生。大唐移动凭借专业的TD-LTE技术团队,在各地试验网做了大量的专题研究与测试等工作,从运营商需求着手,解决TD-LTE网络建设的种种难题,为提升网络性能、保证网络质量提供了大量可鉴经验。

在当前网络建设阶段,影响TD-LTE室内深度覆盖的因素有很多,也产生了不同的解决方案。对于大型写字楼、商场、酒店等封闭度较高的区域,楼体较厚,采用建设室分系统或布放小基站的方式比较合适;而对于居民楼等楼体较薄的楼宇,采用室外覆盖室内的方式较为合适,且更加经济。

考虑到建网效率、成本控制和提升用户体验等多重因素,TD-LTE
4G将与2/3G网络协同演进已成业内共识。大唐移动在LTE试验网中,实现了TD-SCDMA和TD-LTE的深度融合,在站址、天馈和射频全共享的情况下,达到了多系统联合优化的目标,充分验证了融合部署的可行性。

从室外站点覆盖高层楼宇时,传统的8单元智能天线阵的垂直面扫描宽度较窄,只有6~10度,往往需要部署2个及以上的天线点位,才能实现整座楼宇的覆盖。由大唐移动联合中国移动、国信天线推出的3D-MIMO天线的垂直面扫描宽度可达60度,这意味着只利用1个天线点就可实现对城市典型高层楼宇的覆盖。同时,可充分利用3维波束的特点,兼顾对周边道路的覆盖,不但可提升部署效率,还能够大大降低站点建设和运维成本。同时,由于一面天线对应一个逻辑小区,当用户在室内、室内外间移动时不会发生切换,减少了掉话概率。此外,由于该3D-MIMO天线垂直面用户波束宽度只有不到10度,因此可以充分利用细窄的垂直面波束来实现楼层间的多用户MIMO,大幅提升小区整体吞吐量。

针对频谱资源的稀缺,大唐移动对如何最大化利用频谱资源,增强网络传输能力也做了大量研究。其中,大唐移动联合中国移动共同倡导了在已经较为成熟的TD-LTE系统设备中,提前引入TD-LTE-Advanced载波聚合技术的技术发展思路,并成功验证TD-LTE-Advanced关键技术中,载波聚合和MIMO增强技术的功能与性能,成为业内首家完成TM9多天线技术测试验证的设备厂商。

深入布局MIMO多天线领域,率先发布3D-MIMO样机

此外,为顺应
TDD/FDD融合组网的发展趋势,大唐移动提出极具前瞻性的多频、多模、多技术融合组网方案及相关产品。通过充分发挥TDD/FDD多频段多制式的优势,有效协同2G/3G/4G网络,进一步增强网络性能,并将网络扩容的弹性提升到一个新高度。对于多模网络运行的相关技术,例如多模网络间的互操作、网内网间负载均衡、制式间载波聚合、宏微的载波聚合、干扰协调技术、HetNet、MSA双连接等,大唐移动也进行了深入研究。目前,大唐移动现网的TD-LTE基站,可通过增加板卡、增加FDD
RRU来实现双模升级FDD产品,完成现网Refarming,
满足TDD和FDD网络融合组网的需求。

大唐移动在LTE多天线技术领域具有长期持续的积累,并对未来演进技术包括3D-MIMO、MassiveMIMO等进行了前沿布局。

对于推动网络性能的持续提升,大唐移动也在不断进行TD-LTE技术的创新,力图使TD-LTE商用网络真正成为承载高数据业务的优质网络。如今,大唐移动已推出多项创新技术,包括IRC技术、集中式调度eICIC技术、CoMP多小区联合处理技术等,这些技术将有效降低小区边缘用户的同频干扰,提高无线资源利用率,从而有力提升网络性能。同时,大唐移动在LTE多天线领域技术领先,已联合业内伙伴于2014年7月实现3D
MIMO原型验证,证明3D MIMO原理可行,具备应用前景。未来,还可利用3D
MIMO等新技术进一步解决高层覆盖等问题。

2010年3月,由大唐移动和中国移动等国内产业界共同推动的双流波束赋形技术被写入3GPP
LTE技术规范Rel-9版本中。经过随后多年的现网测试和应用验证,大唐移动8天线双流波束赋形技术的性能优势尽显,室外宏基站采用成熟的8单元智能天线已正在成为运营商的首选方案。

方案产品齐全 满足运营商建网需求

为了进一步提升峰值速率和频谱效率,在TD-LTE-Advanced标准中,MIMO多天线技术得到了进一步的增强。3D-MIMO技术从Rel-12开始了标准化进程,其产业化必将随着需求的迫切性而加快,AAS作为承载3D-MIMO技术的平台,实现了天线和射频单元的一体化,消除了馈线损耗,降低了塔上安装设备数和安装复杂度,也提升了设备的可靠性。同时,由于阵子数明显增加,降低了对AAS的每单元阵子的功率输出需求,也降低了成本。

移动通信的发展,使得网络覆盖场景越来越复杂,网络精细化覆盖也随之成为未来网络发展的必然趋势。为此,大唐移动推出完备的LTE全系统精细化覆盖解决方案和深度覆盖解决方案。利用小基站发射功率小、对站址要求低、工程实施便捷、设置灵活、成本低、频谱利用率高等优势,将宏基站和小基站联合使用,不仅克服了与宏网络的频率干扰问题,而且部署成本更低、接入速率更高、用户体验更好,为协助运营商实现LTE网络的无缝覆盖提供了切实可行的技术解决方案。

大唐移动通过对3D-MIMO技术产学研用一体化的探索,力争引导产业界共同推进3D-MIMO系统的研究、验证、标准化和产业化进程,扩大我国在多天线技术学术研究及相关产业发展领域中的影响力,为深挖TD-LTE多天线技术潜力,有效支撑TD-LTE基站大规模商用部署奠定技术和产业基础。
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同时,基于“匹配当期快速建网需求、满足后续网络扩容需求、兼顾未来精细化覆盖和多网融合需求”的产品设计理念,大唐移动在2014年推出了多频段、多形态的系列化无线基站产品。目前,大唐移动不仅可提供基于全IP架构的多模多频基站平台,更有全面涵盖TDD频段的系列化射频拉远单元、SmallCell基站产品,满足LTE室内、室外场景的覆盖要求。

2014年9月17日,大唐移动发布了应用于室内补盲补热、面向商用的NEOsite小基站产品及解决方案。NEOsite小基站是业内首款支持TD-SCDMA/TD-LTE双模单芯片架构的小基站产品,支持TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN三种网络数据业务接入,可极大降低建网成本。

NEOsite解决方案从实际建网需求出发,支持多模多频、即插即用、载波聚合、双流MIMO等功能,具备大容量、高带宽、高性能等优势。同时,可为运营商改变无线网络室内分布组网的方式,通过增加NEOsite小基站,构筑运营级、企业级的室内精确覆盖,实现立体式分层组网,最终帮助运营商提升室内覆盖容量,应对移动网络大流量的挑战。

多样LTE技术应用 打造信息化新时代

行业信息化建设是实现“宽带中国”愿景的重要组成部分。近年来,大唐移动整合优势资源,将传统的产业优势与新型的商业模式相结合,在智慧城市、政企网、行业应用等领域取得了重大进展。通过不断探索4G
TD-LTE技术创新应用,大唐移动面向不同行业及企业特点,可为其提供量身打造的解决方案,并已在能源、医疗、交通、安防、教育、广电等多个行业实现应用。

在能源领域,大唐移动所提供的信息化服务已落地煤炭、石油、电力等行业。其中,在煤炭行业,提出“感知矿山”整体解决方案;在石油行业,将4G技术应用到油气井的数据采集、信息化通讯中,解决了井口到场站之间通信难的问题;在电力行业,针对配用电网络地域分布广泛、测量监控点多、对通信实时可靠性要求较高等难点,利用4G技术成功解决了配用电网络智能化的通信问题。大唐移动用无线通信技术助力能源行业信息化建设,对提升其信息通信水平、提高生产效率和管理水平有着重要的意义。

在交通领域,大唐移动打造的适用于轨道交通、航空、港口、航运等场景的TD-LTE无线通信解决方案,充分发挥了4G无线通信技术的先天优势,不仅能够保障交通系统的畅通运行,更可提升运行效率,为乘客带来丰富多彩的业务体验。

其中,大唐移动针对港口、码头的TD-LTE无线宽带专网解决方案具有高容量,大带宽,广覆盖的特点。通过在港口、码头的生产、管理区域内部署TD-LTE基站,实现无线信号完全覆盖整个作业场地,可快速完成调度、语音通信、视频监控等数据的通信。

大唐移动TD-LTE数字化航空系统解决方案通过在机场附近与航路上架设地面基站,可以为运行、飞行、机务及服务等信息的传输,提供高容量、大带宽、广覆盖的通道,帮助民航总局与各大航空公司完成与FOC系统、航行情报、气象系统等20个业务系统每天24小时的实时数据传输与交换,降低了航班运行的费用、提高了航班的运行效率。

除了行业信息化建设外,智慧城市是4G无线通信技术大显身手的另一个重要领域。4G的普及将开放移动互联网的更多应用,例如移动医疗、移动支付、位置服务、物联网、移动搜索等。4G带来的这些跨界融合的机会将在智慧城市建设中得到最佳诠释。

大唐移动在4G技术优势下,已陆续开发出DT-IVIS智能视频综合应用平台、视频摘要系统、图侦实战应用系统、网络存储服务器NVR、无线移动勤务系统、智能视频分析系统等产品,并制定出涵盖城市交通、平安校园、远程教育、食品溯源、应急预警、企业安防等多领域的解决方案,通过利用新一代信息技术来改变城市管理者、居住者相互交互的方式,提高交互的明确性、效率、灵活性和响应速度。

此外,因为TD-LTE技术是自主知识产权技术,从原理上克服了其他技术的后门漏洞。通过采用多重安全机制保证了网络信息安全。

随着无线通信网络的建设及终端的普及,在全球范围内,越来越多的人加入到无线宽带带来的移动互联网体验中。而国内TD-LTE
4G网络的建设,也将有效加快移动宽带的发展,为落实“宽带中国”战略提供保障。面对移动宽带未来发展趋势的变化,大唐移动,作为“宽带中国”战略的坚定跟随者,将始终专注做好服务,通过不断探索LTE网络性能提升、应用及未来演进,让无线通信丰富人们的生活,提供无限美好的可能。
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