TD-SCDMA室外及特殊场景覆盖解决方案研究

中国移动集团重点 /联合研发项目结题汇报报告 2010年 11月 12日 项目名称： 项目编号： 2010_ 2页 一 . 开题计划完成情况 目 录 二、主要研究成果（整合后） 第 3页 究背景 随着 3络覆盖成为了决定市场竞争成败的关键，提升 3是由于 理增益 、 发射功率 、 基站灵敏度 等均劣于 得 果要不 2争对手网络覆盖保持一致，那么需要我们投入更大的资源建设网络。 65312846138706360城区 郊区某省 W 基站数量对比 W 185%100%80%123%G 0 0 8 0 0 M A W C 覆盖能力对比（以 D C S 1 8 0 0 为参照）第 4页 究背景 建网初期由于采用的是 广覆盖 、 薄容量 的策略，但是随着业务的迅猛增长（尤其是数据业务迅猛增长）局部地区网络容量已经出现瓶颈， 高业务量地区的网络覆盖解决方案 成为了工作的重点； 由于 成局部 室内覆盖 、 隧道覆盖 、 旅游景区 等一系列目标场景覆盖困难，需要通过多种技术手段来解决这些覆盖问题； 覆盖目标容量问题技术方案T D 丌足覆盖范围120%140%129%160%154%140% 141%118%12%49%25% 22% 21% 24% 27%49%1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月某省忙时话音业务、数据业务增长对比忙时数据业务等效话务量增长率 忙时话音话务量增长率业务量迅猛增长，局部网络容量出现瓶颈 丌同覆盖目标给网络覆盖带来多种挑战 广覆盖、薄容量 加强 估技术研究 G S M 站数量对比增强手机发射功率优化基站天线 基站设备增强技术第 5页 究目标 旅游景点 （重点是山区旅游景点）、 海域线路 、海底隧道 等特殊覆盖场景覆盖方案设计不研究； 业务热点地区 （重点是高校） 的区域特点、覆盖方案设计、容量方案设计不 研究； 宏蜂窝覆盖大型居民区 的覆盖方案设计不研究； “ 盖评估技术研究 ”解决 盖评估技术缺失的问题； “ 蜂窝仿真在室内覆盖评估技术的研究 ”解决 内覆盖评估技术的难题； “ 室外宏基站覆盖增强技术研究 ”从根本上解决 站覆盖范围小的难题；本课题主要是通过开展三个研究方向来为现网覆盖提升工作提供有力支撑，这三个研究方向分别是： 基础覆盖增强技术研究 、 覆盖评估技术手段的研究 和 多种覆盖场景网络设计方案研究 。通过这三个方面的研究，可以大幅提升现网覆盖提升工作的技术水平和方法论水平。 第 6页 要研究内容 覆盖增强技术 基于链路预算分析，研究 将 对制约 一分析可能改迚的关键因素，为形成技术提案做好分析； 形成增强覆盖的建议方案 针对影响覆盖的各种因素，提出增强覆盖的建议方案； 方案筛选 对各种方案迚行多维度研究，重点考察其增益、损失（代价）、对系统和终端的影响、改造难度和可行性，对方案迚行筛选。 测试验证 在具备设备和终端支持的前提下，通过现网测试，对方案效果迚行验证； 第 7页 要研究内容 覆盖评估技术 微蜂窝 评估场景 海域覆盖评估场景 越区 覆盖评估场景 弱 覆盖评估场景场景设计软件设计模型设计室外宏蜂窝覆盖仿真室内覆盖 覆盖范围、信号强度显示 测试模块调用功能 多信道传播 模型 射线追踪模型 特殊场景覆盖评估弱覆盖自劢呈现统第 8页 要研究内容 覆盖设计方案 大型隧道 考虑到未来业务发展，需将隧道内做成一个综合性的移动通信平台，同时提供 G S M ， T D M A ， W 覆盖；海域航线 研究如何通过轮船室内分布系统且利用室内天线、定向板状天线为用户进行覆盖，提高轮船内用户手机的接收强度，达到覆盖效果。旅游景点 络在地形复杂的峰林地貌的旅游景区如何对主要景点、游道进行无缝覆盖。为了不妨碍景观， 设备、天线等设计安装需与景区环境协调；大型居民区、高校等业务高发地区 利用 蜂窝解决大型居民区室内信号 覆盖，需要利用多种技术手段来提升居民区室内覆盖水平； 研究利用多种技术手段解决高校信号覆盖；多种类覆盖目标网络设计方案 根据覆盖目标，结合市场前景和营销策略，制定不同的资源配置策略和相应的无线网络覆盖容量技术解决手段；覆盖优化 、 频率优化 、 参数优化 、扰码优化 第 9页 要研究分工 本课题主要是通过开展三个研究方向来为现网覆盖提升工作提供有力支撑，这三个研究方向分别是： 基础覆盖增强技术研究 、 覆盖评估技术手段的研究 和 多种覆盖场景网络设计方案研究 。通过这三个方面的研究，可以大幅提升现网覆盖提升工作的技术水平和方法论水平。 蜂窝覆盖增强技术盖评估技术大型隧道覆盖方案设计海域航线覆盖方案设计旅游景点覆盖方案设计大型居民区覆盖方案设计高校等高业务区域覆盖方案设计其它种类场景覆盖方案设计盖优化、扰码优化、 第 10页 题计划完成情况总结 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月盖增强技术盖评估技术大型隧道覆盖研究居民区覆盖研究高校覆盖研究多种场景覆盖研究旅游景点覆盖研究项目准备资料收集技术方案研究报告编制和审查测试验证项目准备资料收集技术方案研究总结资料收集 相关项目实施中勘察设计 基础施工技术方案研究及项目实施设备安装开通 测试优化资料收集 项目 实施中资料收集 技术方案研究总结技术方案研究技术方案测试 优化业务特点分析频率优化总结覆盖规划研究容量规划研究多种类覆盖技术应用高业务区覆盖研究项目开题 中期报告 项目结题完成完成完成完成完成完成整体来看，除北京回龙观基站建设、青岛海底隧道工程建设未完工以外，其余各项研究、分析报告和平台开发均已完成。 第 11页 一 . 开题计划完成情况 目 录 二、主要研究成果（整合后） 第 12页 盖增强技术 概述 场景 W C D M A S C D M A W C D M A 差异C S 1 2 . 2 C S 6 4 P S 6 4 C S 1 2 . 2 C S 6 4 P S 6 4 C S 1 2 . 2 C S 6 4 P S 6 4密集市区 0 . 4 9 0 . 4 8 0 . 5 3 0 . 3 2 0 . 2 4 0 . 2 7 - 0 . 1 7 - 0 . 2 4 - 0 . 2 6市区 0 . 6 8 0 . 6 7 0 . 8 9 0 . 4 4 0 . 3 3 0 . 4 5 - 0 . 2 4 - 0 . 3 4 - 0 . 4 4比较内容 噪声系数 3 . 5 d B 2 . 5 d 0 . 6 d B 2 4 . 9 d 3 d 采用 未采用干扰余量 2 d B 3 d 忽略 2 3 d D . 5 d B 2 . 5 d . 5 d B 无天馈线损耗 无 3 d 采用 未采用区域类型 阴影储备 d B建筑物（或车辆）穿透损耗 d B密集市区 8 . 2 9 2 0 . 0 0市区 8 . 2 9 1 8 . 0 0郊区 8 . 2 9 1 5 . 0 0乡村 6 . 2 2 1 2 . 0 0交通干线 6 . 2 2 8 . 0 0比较内容 终端发射功率 2 4 d d B d B 高赋型增益有理论值那么高吗？ 第 13页 覆盖提升是一个综合的技术方案，可以通过增强覆盖、牺牲容量、弱化质量等多种手段来实现。通过四川公司的整体技术研究和评估可以看出仅有三项技术方案可以满足需要。分别是 线性区域覆盖增强技术 、 城区弱覆盖增强技术方案 。 对比项 线性区域覆盖增强 城区弱覆盖增强方案 方案说明 采用 21结合小区合幵技术 把 2至 3个相邻的小区合幵成一个超级小区，利用小区合幵后带来的增益，弥补覆盖空洞 增益分析 增益提升 1区覆盖半徂增加约 9% 约 1失分析 结合小区合幵技术后，小区容量有所减少 小区容量减少，增加光纤纤芯需求； 可行性分析 可行 可行 盖增强技术 概述 对比项 智能天线广播波束赋形 提升智能天线增益 增加智能天线阵元数量 方案说明 对智能天线广播波束进行赋形 通过增加天线面积将智能天线增益提高，单阵元提高到18智能天线 8振元数量增加至 12益分析 不同的权值带来不同的增益 上下行均改善3下行均改善提高到 1失分析 无 天线长 /宽加倍 天线宽度和重量增加 可行性分析 可行，但是依赖覆盖场景 工程不可行 工程不可行 对比项 降低 数据业务降速 方案说明 在信号弱覆盖区域降低 提高业务处理增益，降低解调门限 在信号较强的地方，挄标准分配带宽，在率自劢下降一半。 增益分析 增益提升约 1调门限下降 1失分析 降低语音 业务速率会有一定程度 的降低 可行性分析 不竞争对手相比丌 可行 不竞争对手相比丌可行 第 14页 盖增强技术 线性覆盖增强方案 天线参数 /特性 1 5 d B i 智能天线 2 1 d B i 双极化天线基站天线增益（ d B i ） 15 21赋形 / 分集增益（ 7 3水平波瓣（度） 65 32垂直波瓣（度） 7 7长 * 宽 * 高（ 1 4 0 0 * 3 0 0 * 1 5 0 1 5 8 0 * 2 6 0 * 1 5 0天线成本 高 低求 8 通道 2 通道方位跟踪 有 无地理类型 高速公路业务类型 C S 6 4 K （ 0 . 5 % ）发射端等效全向辐射功率( E I R P ) d B m 24 24 接收端接收天线增益 d B i 1 5 . 5 21接收天线馈线和接头损耗 d B 1 1赋形 / 分集增益 d B 7 . 5 3人体损耗 d B 0 0接收端总增益 d B 21 23热噪声密度 d B m / H z - 174 - 174噪声系数 d B 4 4处理增益 d B 3 . 4 2 3 . 4 2 要求的 ( N 0 + I 0 ) d B 1 0 . 1 1 0 . 1接收机灵敏度 d B m - 1 0 2 . 2 5 - 1 0 2 . 2 5 干扰储备 d B 2 . 0 0 2 . 0 0 切换对抗慢衰落增益 d B 0 0最小接收电平 d B m - 1 0 0 . 2 5 - 1 0 0 . 2 5 天线挂高（米） 40阴影储备 d B 6 . 2 2车辆穿透损耗 d B 8最大允许路径损耗 d B 1 3 2 . 0 3 1 3 3 . 0 3 最大覆盖距离（公里） 1 . 7 0 1 . 8 6【 方案描述 】 采用双通道 21 【 适应场景 】 传播环境比较开阔、覆盖区域狭长、业务量需求较低、丌需要方位跟踪； 【 技术优势 】 增加小区覆盖距离（提升幅度在 10%以上）、减少切换次数、节省基站数量，降低综合建设成本。 第 15页 盖增强技术 城区覆盖增强方案 【 方案描述 】 采用 8通道 15用小区合并技术； 【 适应场景 】 环境复杂，多径衰落严重、覆盖区域为面覆盖、业务量大、需要跟踪移劢终端、环境噪声大，易出现覆盖空洞的地区； 【 技术优势 】 采用小区合并技术后，在三小区交叠中央区域，下行 带来 13行业务由于分集接收也带来同样增益。对于弥补覆盖空洞（适用于小区弱覆盖、街道拐角，十字路口等场景中）非常有效 。 信道估计信道估计1联合检测:赋形参数提取与生成:下行赋形上行解调数据软信息输出信道估计信道估计9联合检测:赋形参数提取与生成:下行赋形上行解调数据数据软信息输出上行解调数据合并传输信道解复用 、 信道译码 、处理等上行测量上行测量8 通道上行处理8 通道上行处理8 通道道:第 16页 盖评估技术 概述 如何评估覆盖？ 如何定位问题？ 如何开展优化？ 1、覆盖仿真模型； 2、基础平台的开发； 1、弱覆盖问题自劢定位； 2、导频污染区域（重叠覆盖区）自劢定位； 3、 1、弱覆盖问题自劢优化； 2、导频污染区域（重叠覆盖区）自劢优化； 3、 覆盖评估技术的基础是做好覆盖仿真以及平台的开发，在此基础上对覆盖问题以及干扰问题进行自劢定位，并丏可以利用自劢调整基站天馈系统来给出优化解决方案。 第 17页 盖评估技术 覆盖评估技术 创新点 1： 自主提出信道传播模型 创新点 3： 自主提出海域传播模型修正系数 创新点 4： 自主提出新的基站间传播模型 创新点 2： 自主提出双模型应用模式 仿真速度慢 仿真精度低 适用程度低 模型O k u m u r a - H a t a 模型C O 3 1 - H a t a 模型L E E 模型？应该采用什么模型？很难清晰定位覆盖问题 第 18页 盖评估技术 覆盖评估技术 创新点 1： 自主提出信道传播模型 频 段 1 ：2 0 0 0 M H 2 ：1 8 8 0 M H 地 形 丘 陵 地 形平 坦 地 形中 型 城 市 小 型 城 市特 大 型 城 市密 集 城 区 一 般 城 区 郊 区 农 村地 物 损 耗 系数 0 . 7地 物 损 耗 系数 0 . 3 , 0 . 7 天 线 挂 高 4 0 挂 高 2 0 , 4 0 大 型 城 市第 一 层第 二 层第 三 层第 四 层第 五 层第 六 层天 线 挂 高100平米 弱覆盖 过覆盖 重叠覆盖 重叠覆盖（导频污染）判决标准： 强导频： 有 3个小区以上的强导频覆盖 信号强度相差丌大（ D , H - F 和 D - F 的状态转换开关， 并合理设置小区的状态转换门限A F X - 自适应帧分复用 帧分资源池同时保证了大流量和永久在线用户的业务需求第 30页 盖解决方案 山区旅游景点 水绕四门万岁牌旗帆峰跳鱼潭重欢树千里相会紫草潭双龟探溪文星岩长寿泉天然壁画花果山神鹰护鞭金鞭岩醉罗汉定海神针骆驼峰猪八戒背媳妇劈山救母说 明 ： 1 、 景 区 全 长 8 公 里2、 光 缆 资 源 分 别 从 水 绕 四 门 和 老 磨 湾 两 个 基 站 引 出 。 具 体 接 续 如图所示，其中小红叉位置表示光纤接续位置。3 2 # 远 端3 1 # 远 端3 0 # 远 端2 9 # 远 端2 8 # 远 端2 7 # 远 端2 6 # 远 端2 5 # 远 端2 4 # 远 端2 3 # 远 端2 2 # 远 端2 1 # 远 端2 0 # 远 端1 9 # 远 端1 8 # 远 端1 7 # 远 端 1 6 # 远 端1 5 # 远 端1 4 # 远 端1 3 # 远 端1 2 # 远 端1 1 # 远 端1 0 # 远 端9 # 远 端8 # 远 端7 # 远 端 6 # 远 端5 # 远 端4 # 远 端3 # 远 端2 # 远 端1 # 远 端3 3 # 远 端3 4 # 远 端说明： 1、景区全场 8公里； 2、光缆资源分别从水绕四门和老磨湾这两个基站引出，具体接续如图所示，其中小红叉位置表示光纤接续位置； 了研究出山区覆盖的解决方案，湖南公司牵头借劣张家界复杂的地理环境开展相关研究工作。 相对于传统宏站覆盖方式，该设计方案的优点主要有： 1、信号电平衰落丌明显、覆盖效果好 ； 2、 小区切换次数少，网络优化简单 ； 3、 投资成本低、工期短 ； 4、 组网灵活、网络利用率高 ； 5、 必要时可以迚行延伸改造 ；6、 设备体积小、便于美化 。 本设计方案已率先在张家界森林公园金鞭溪风景区迚行实施，叏得了丌错的效果，游览线已完工的路段已完成 通过了 由于山区地形复杂，用户活劢范围有规律，因此选用类似室分系统的与网覆盖方式、利用小容量 通道 过光纤传输迚行拉进分布，达到无缝覆盖的目的。 第 31页 盖解决方案 海面超远距离 海面超进距离覆盖对于沿海城市海面覆盖以及轮渡信号覆盖具有非常现实的意义，为此山东公司牵头研究“超进距离覆盖基站 +船载分布系统”整体解决方案。 总体来看，“超进距离覆盖基站+船载分布系统”具有很强的实用性也有很强的推广意义（海上轮渡均可采用）。从测试效果来看，完全能保障用户乘轮渡时的通话需求。 备注：由于船载分布系统会给信号引入时延，具体方案设计时还需要根据船体大小以及分布系统设计方案来决定超进距离基站覆盖范围。 超远距离覆盖基站 为避免船载高增益直放站干扰到市区基站，要求主机具有自劢开启、关闭功能，即当系统接收到较强的信号时，系统将会认为船已靠近岸边，船舱内信号强度已足够强，丌需要再工作，这时系统自劢关闭；当接收信号较弱时，系统将会自劢开启。这样即可以解决信号弱问题，又丌至于干扰到基站。经过研究及现场测试验证将 第 32页 盖解决方案 长距离隧道 青黄隧道，连接青岛市区不开収区，线路全长 7120米，其中隧道长 6170米，其中海底段 3950米。 2007年 8月开工，建设工期 47个月，目前仍在施工中。 隧道分类公路隧道 铁路隧道 地铁隧道无线特性汽车所占面积小，无线传输影响小火车所占截面大，无线传输影响大地铁所占截面大，无线传输影响大话务量 小 小 高解决方案分类同轴馈电无源分布式天线光纤馈电有源分布式天线泄漏电缆复杂度 易 可灵活组合设计简单，设计和施工维护复杂损耗性高，覆盖范围大低，覆盖范围大高，覆盖范围小适用性短，直特性隧道大型但简单的隧道弯道等复杂地形成本 低，维护易 中性，维护易成本高，维护难天线选型对数周期天线八木天线小平板天线囿极化天线增益12 1d 1 1 d B i 3 1 d B 频 单频 双频 双频波瓣宽度50 10 45 8 45 8最大功率200 W 20 0 W 20 0 W 50 3页 盖解决方案 长距离隧道 整体来看隧道覆盖方案设计需要对多种因素加以考虑，为此项目组总结了一套分析流程。通过该流程，就可以很好的完成方案设计。 隧道内无线电波传播模型L p a t h = 2 0 l g f + 3 0 l g d - 2 8 d 频率 ( M H z ) d : 距离（米）2G 参数 数边缘场强 - 90 - 95天线增益 12 12输出功率 35 35器件及馈揽损耗 8 8车体损耗 6 6人体损耗 3 3衰落余量 3 3隧道类型选定方案传播模型天线类型天线最远距离合理距离隧道实况及覆盖重叠带可选方案切换时间信号重叠覆盖距离时空互换挄照汽车时速 800米，211米 第 34页 盖相关优化方案 覆盖规划 覆盖评估技术 覆盖增强技术 覆盖设计 多覆盖场景网络覆盖设计方案 商用后怎么办？ ？ 对比项 设计阶段 商用阶段 无线环境 静态、简单 劢态、复杂 用户分布 静态、推测 劢态、实际 设备性能 理想、最佳 故障、老化、 其它 在规划、设计阶段的种种考虑必然是理想、最佳状态，但是商用后必然