通信網(wǎng)絡(luò)大PK：LTE與WiFi技術(shù)的對(duì)比

　　1 LTE及WiFi網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)分析

　　LTE作為下一代網(wǎng)絡(luò)首選的移動(dòng)通信制式，擁有一些特有的技術(shù)，與WiFi網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，最具有優(yōu)勢(shì)的是通過(guò)ICIC（小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)）技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)同頻組網(wǎng)。

　　ICIC主要是通過(guò)管理無(wú)線資源使得小區(qū)間干擾得到控制，是一種考慮多個(gè)小區(qū)中資源使用和負(fù)載等情況而進(jìn)行的多小區(qū)無(wú)線資源管理。具體而言，ICIC以小區(qū)間協(xié)調(diào)的方式對(duì)各個(gè)小區(qū)中無(wú)線資源的使用進(jìn)行限制，包括限制時(shí)頻資源的使用，或在一定的時(shí)頻資源上限制其發(fā)射功率。

　　LTE Rel-8版本首先支持ICIC機(jī)制，基站間可以通過(guò)X2接口交換RNTP（相關(guān)窄帶傳輸功率）、HII（高干擾指示）及OI（過(guò)載指示）三種信號(hào)，實(shí)現(xiàn)載波內(nèi)頻域數(shù)據(jù)信道小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)。最初的Rel-8版本主要關(guān)注宏基站異構(gòu)組網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景，Rel-10版本提出了eICIC（增強(qiáng)型小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)機(jī)制），支持強(qiáng)干擾場(chǎng)景（如宏站與微站、宏站與家庭基站等）異構(gòu)組網(wǎng)的情況。目前正處于研究階段的Rel-l1版本則提出了FeICIC（Further- eICIC）工作項(xiàng)，以解決eICIC中遺留的問(wèn)題及進(jìn)一步研究其他小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)方案。

　　Rel-10版本中提出的eICIC大致可以分為時(shí)域干擾協(xié)調(diào)、頻域干擾協(xié)調(diào)、功率控制三類。

　　1）功率控制方案

　　當(dāng)服務(wù)小區(qū)與相鄰小區(qū)使用相同的頻率資源時(shí)，該方案會(huì)適當(dāng)降低服務(wù)小區(qū)或相鄰小區(qū)的發(fā)射功率，以提高被干擾宏基站用戶性能。與傳統(tǒng)閉環(huán)功率控制方案相比，功率控制是從抑制小區(qū)間干擾、優(yōu)化系統(tǒng)整體小區(qū)邊緣性能的角度出發(fā)，直到達(dá)到一個(gè)期望的SNR（信噪比）值。

　　功率控制方案作為一種重要的ICIC方案在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛應(yīng)用，如宏與Pico（微微蜂窩）、宏與家庭基站等異構(gòu)場(chǎng)景。該方案可以得到系統(tǒng)的后向兼容，且同時(shí)適用于FDD（頻分雙工）、TDD（時(shí)分雙工）雙工模式。但是，功率控制方案的實(shí)現(xiàn)必須基于用戶的測(cè)量和上報(bào)，在設(shè)計(jì)上需要考慮基站間的交互信息設(shè)計(jì)和傳遞。

　　2）頻域方案

　　頻域上實(shí)現(xiàn)ICIC實(shí)際上是限制資源的調(diào)度，即將不同小區(qū)信號(hào)在頻帶上進(jìn)行調(diào)度，利用OFDM（正交頻分復(fù)用）窄帶正交性，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的正交傳輸，從而實(shí)現(xiàn)干擾消除。頻域干擾協(xié)調(diào)方案可以很好地解決Rel-8/9版本中終端的后向兼容問(wèn)題，也同時(shí)適用于FDD、TDD雙工模式。但是，該方案實(shí)現(xiàn)同樣要基于用戶的測(cè)量和上報(bào)及基站間信息交互，增加了回傳信令的開(kāi)銷及宏站的檢測(cè)復(fù)雜度。

　　3）時(shí)域方案

　　Rel-10版本特別對(duì)時(shí)域干擾協(xié)調(diào)方案進(jìn)行了重點(diǎn)研究，方案對(duì)受干擾用戶在子幀或OFDM符號(hào)等時(shí)域資源上進(jìn)行調(diào)度，而這些時(shí)域資源上已通過(guò)各種其他途徑降低了來(lái)源于其他節(jié)點(diǎn)的干擾。

　　2 LTE及WiFi網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力分析

　　通過(guò)對(duì)現(xiàn)有LTE及WiFi的無(wú)線覆蓋能力進(jìn)行對(duì)比分析，列出兩者在覆蓋能力上的優(yōu)缺點(diǎn)，分析兩張網(wǎng)絡(luò)適合的覆蓋場(chǎng)景。

　　2.1 LTE覆蓋能力

　　由于LTE的覆蓋能力與制式及頻段密切相關(guān)，我們以電信可能采用的FDD-LTE制式進(jìn)行覆蓋半徑測(cè)算。

　　選擇2.1 GHz的FDD-LTE、2×15 MHz帶寬、小區(qū)邊緣速率4 Mbps / 256 kbps、基站側(cè)天線配置2×2MIMO、無(wú)線傳播模型為標(biāo)準(zhǔn)COST231 HATA.

　　具體的鏈路預(yù)算見(jiàn)表1.

　　FDD-LTE密集市區(qū)站點(diǎn)覆蓋半徑為320 m，站間距480 m；普通市區(qū)站點(diǎn)覆蓋半徑為440 m，站間距660 m.

　　2.2 WiFi覆蓋能力

　　目前WiFi網(wǎng)絡(luò)覆蓋方式主要有三種方式：室內(nèi)AP（接入點(diǎn)）直接覆蓋、室內(nèi)AP合路分布系統(tǒng)覆蓋、室外AP直接覆蓋。AP設(shè)備類型主要包括室外型500 mW、室內(nèi)型500 mW和室內(nèi)型100 mW.其中室內(nèi)型100 mW用于室內(nèi)放裝直接覆蓋，室內(nèi)型500mW用于接入室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋，室外型500mW用于覆蓋室內(nèi)或室外區(qū)域。

　　1）鏈路損耗

　　a）WLAN（無(wú)線局域網(wǎng)）在2.4

　　5 GHz頻段一般應(yīng)用COST231-Hata無(wú)線傳播模型：傳輸損耗Lp= 46.3＋33.9lgf－13.82lghb＋（44.9－6.55lghb）lgd.

　　式中，d：基站與終端的距離，hb：基站天線高度，f：載波頻率。

　　b）上行鏈路預(yù)算公式（即計(jì)算上行鏈路的最大允許Lp）：

　　室內(nèi)Lp =終端發(fā)射功率＋終端天線增益＋AP天線增益－AP接收靈敏度－陰影儲(chǔ)備－穿透損耗

　　c）下行鏈路預(yù)算公式（即計(jì)算下行鏈路的最大允許Lp）：

　　室內(nèi)Lp =AP發(fā)射功率＋AP天線增益＋終端天線增益－終端接收靈敏度－陰影儲(chǔ)備－穿透損耗

　　d）2.4 GHz電磁波對(duì)于各種穿透損耗的經(jīng)驗(yàn)值如下：隔墻的阻擋（磚墻厚度100～300 mm）：20～40dB；樓層的阻擋：30 dB以上；木制家具、門(mén)和其他木板隔墻的阻擋：2

　　15 dB；厚玻璃（12 mm）：10 dB；普通玻璃窗（3～5 mm）：5～7 dB.

　　表1鏈路預(yù)算表

　　2）室內(nèi)放裝型AP覆蓋能力

　　由于室內(nèi)型100mW AP和用戶在同一樓層，所以AP天線高度考慮為3m；由于室內(nèi)型100mW AP只覆蓋同樓層小范圍區(qū)域，所以沒(méi)有考慮陰影儲(chǔ)備。

　　中國(guó)電信運(yùn)營(yíng)商設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi)95%以上的位置，接收信號(hào)電平不小于-75dBm，即這時(shí)自帶網(wǎng)卡的接收機(jī)靈敏度取-75 dBm.由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有不對(duì)稱特性，所以對(duì)上行速率要求不高。AP接收機(jī)靈敏度為-79 dBm，自帶網(wǎng)卡接收機(jī)靈敏度為-75 dBm.具體覆蓋范圍見(jiàn)表2.

　　在實(shí)際工程規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，室內(nèi)空曠覆蓋距離一般取40 m，室內(nèi)隔墻覆蓋距離一般取15 m.

　　3）室內(nèi)分布型AP覆蓋能力

　　室內(nèi)天線到用戶終端的傳播模型可參照表2，走廊上的天線輸出口功率（EIRP）要求：10 dBm≤EIRP≤15 dBm，天線與天線之間的距離嚴(yán)格要求在10～15 m；進(jìn)入需覆蓋房間的天線輸出口功率（EIRP）要求：EIRP≥8 dBm，可以比走廊上的天線輸出口功率小一些，天線與天線之間的距離可以放寬到20～25 m.

　　4）室外型AP覆蓋能力

　　室外型AP直接覆蓋，一般采用高增益天線，其天線安裝在較高區(qū)域，能直視整個(gè)覆蓋區(qū)域。目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi)95%以上的位置，接收信號(hào)電平為-75dBm，AP接收機(jī)靈敏度為-77 dBm.具體覆蓋范圍見(jiàn)表3.

　　在實(shí)際工程規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，室外空曠覆蓋距離一般取250 m，室內(nèi)覆蓋距離一般取80 m.

　　2.3 LTE與WiFi覆蓋能力對(duì)比

　　由以上分析可得，在室外，LTE比WiFi明顯具有更好的覆蓋能力，且移動(dòng)性支持遠(yuǎn)高于WiFi.而在室內(nèi)場(chǎng)景，LTE采用2.1 GHz頻段或2.3 GHz頻段，覆蓋能力均比WiFi的2.4 GHz要低，而且天線及設(shè)備增益更大，故LTE在室內(nèi)也比WiFi具有更好的覆蓋能力。

　　綜上，LTE在覆蓋能力上遠(yuǎn)優(yōu)于WiFi網(wǎng)絡(luò)。 3 LTE及WiFi網(wǎng)絡(luò)無(wú)線容量分析