3G室内分布系统的规划探讨

-PAGE8-3G室内分布系统的规划探讨摘要室内分布系统是解决室内深度覆盖的一个重要方法，本文针对WCDMA室内分布系统设计规划中4个重要方面：室内传播模型、信源的选择、天线的布放和室内覆盖相关技术问题进行了针对性分析，并提出在实际工作中需注意的要点。关键词：3G室内分布系统天线布放WCDMA室分规划异频ABSTRACTIndoordistributionsystemistoaddressindoordepthcoverageofanimportantmethod.Inthispaper,WCDMAindoordistributionsystemdesignandplanninginfourimportantareas:theindoorpropagationmodel,thechoiceofsource,antennaandindoorcoveragedeploymentissuesrelatedtechnologiestargetedanalysis,italsomentionsomepracticalworkinthemainpointstonote.KEYWORDS:3Gindoordistributionsystem，Antennadeployment前言随着移动通信的普及，建筑物内的话务密度不断上升，室内的话务占总话务的比例越来越高。根据国外运营商的统计，70%以上的话务量来自室内，而且数据业务绝大多数发生在室内。但是室内恰恰是网络覆盖的薄弱环节，仅仅依靠室外宏蜂窝基站的覆盖已无法满足容量及通信质量的要求。室内覆盖的建设可以有效解决室内的覆盖、容量和质量问题，同时也是运营商提升品牌，争夺用户的主要手段。室内分布系统的建设对于3G网络质量、用户感受和运营商品牌都是十分重要的下面针对室内分布系统规划设计中的几个主要问题进行具体分析。1、WCDMA室内分布系统传播模型在进行链路预算时，首先是链路模型的选择。选择传播模型时需要注意传播模型的适用范围和各参数意义。目前用的最多的是ITU-RP.1238室内传播模型和Keenan-Motley室内传播模型（1）ITU-RP.1238室内传播模型该模型把传播场景分为NLOS和LOS。对于NLOS，模型所用的公式为：对于LOS，模型所用的公式为：N：距离损耗系数f：频率，单位MHzd：移动台与发射机之间的距离，单位为m ：楼层穿透损耗系数：慢衰落余量，取值与覆盖概率要求和室内慢衰落标准差有关。（2）Keenan-Motley室内传播模型f：表示频率，单位是MHzd：表示移动台离发射机之间的距离，单位为kmP：墙壁损耗参考值W：墙壁数目Keenan-Motley模型在自由空间传播模型的基础上增加了墙壁的穿透损耗，但该公式没有考虑室内慢衰落余量和人体损耗，当然这两项因素也可在链路预算时考虑。2、信源的选择

室内分布系统信源的选择主要取决于室内分布系统未来的话务量需求，需要综合考虑室内分布潜在的话务需求和室外基站的话务余量。3G室内覆盖系统的信号源主要有宏蜂窝、微蜂窝、RRU、直放站几种方式。一般来说，根据话务量和网络规划来确定信源。但同时还需要考虑传输条件、工程可实施性、网络建设性价比等多种因素，然后综合各种因素，选取合适的信源。通常情况下，对于低话务密度、小规模覆盖且较为封闭的场景，优先选用直放站作为信号源(可充分利用室外宏基站的容量)，对于中等话务密度和中等覆盖规模的场景，优先选用微蜂窝作为信号源，对于高话务密度和大覆盖规模的场景，优先选用宏基站+RRU作为信号源(单个RRU的容量与单个宏小区的容量等同)。在进行室内分布系统建设时，如果已有2G室内分布系统，应优先考虑2G/3G之间共用室内分布系统。对现有2G室内分布系统进行改造时，应兼顾未来WLAN的应用需要。3、天线布放分布式天线系统中使用的天线，一般增益较小，对波束的半功率宽度也没有具体要求，这是由室内覆盖的特点决定的。可选择的天线类型有多种，如小的平板定向天线，全向柱形天线，全向吸顶天线。这些天线一般为垂直极化天线。定向平板天线和全向吸顶天线通常用于办公室、宾馆、居住楼、展览馆、走廊。对于一般单根天线覆盖区域较小的场合，建议使用全向天线。如果是覆盖比较空旷的狭长区域，则建议采用定向天线。全向柱形天线主要用于内部空间大的建筑，如体育馆工业场馆、商场。对于居住楼和宾馆，设计天线的安装位置是有较大困难的，除了复杂的楼层布局，视觉效果也是很重要的。以天线口功率5dBm，边缘场强－90dBm的情况下，根据各种覆盖场景下模拟测试结果如下（供参考）：较空旷区域，如地下停车场，有效覆盖半径为15-20米左右；包房类区域，如酒店，娱乐场所等，有效覆盖半径为8米左右；有遮挡区域，如商场,有货架的超市等,有效覆盖半径为10到15米左右；利用壁挂天线（增益6dBi）朝向电梯厅，可覆盖3层的电梯；（本层和上下各一层），并可保证进出电梯厅的切换；利用壁挂天线（增益6dBi）上下朝向时，可覆盖5层的电梯（主瓣四层，背瓣一层），目前保守的覆盖方式为4层。

在室内分布系统方案设计中，考虑到室内环境的特殊性、减少信号外泄、降低室外信号对室内的影响三方面因素，也为了保证系统均匀、有效覆盖，更主要的是增加系统容量，降低多址干扰，可根据模拟测试结果，采用“多天线小功率”原则，合理布放天线，保证室内分布效果。4.室内覆盖相关技术问题（1）室内覆盖频率选择在进行3G室内覆盖系统建设时，有两种方案，一种是同频方案，室内系统与室外系统使用相同的频率；另一种是异频方案，室内系统与室外系统使用不同的频率。同频组网方案的优缺点：同频组网可以节省有限频谱资源；同频组网软切换成功率高，根据全国各地WCDMA网络试点测试结果,WCDMA软切掉话率小于1%；同频组网时，WCDMA终端都支持同频软切换；同频组网时，基站小区互相之间有干扰,系统容量减少。异频组网方案的优缺点：异频组网更浪费有限的频谱资源；异频组网硬切换成功率相对于同频组网更低，尤其是电梯内硬切换，成功率在80%左右，进出电梯硬切换时，在电梯关门瞬间，硬切换成功率更低；目前有些WCDMA终端不支持异频硬切换；异频组网相互之间干扰小,具有更高的容量；异频组网在导频污染严重(如高楼层)的场景覆盖时具有明显优势。异频组网可以保证用户享用室内覆盖信号，有效吸收来自室内的话务，同时降低室外网络负荷。同时，相对同频组网而言，异频组网没有了室外信号的干扰，极大的提升了容量，加上室内网络具备的离散特点，几乎可以使每一个室内覆盖系统都将3G的大容量特点发挥到极致。中兴通讯认为，主要有4种类型的室内外频率组网方案，如下图所示：全同频组网和低层同频高层异频方案属于同频组网的范畴，而全异频组网和一层同频全楼异频方案则属于异频组网的范畴。

全同频组网最大的优点是提供了良好的平滑过渡性能，但是受到室外信号影响大，降低了信号源的实际覆盖能力。该方案适合应用于建筑物穿透损耗较大、无线环境较为封闭的室内环境，如地铁、北方众多的地下室。

低层同频高层异频组网方案吸取同频组网的优点，高层采用异频提供良好的覆盖和容量。但是该方案在实际应用中，受电梯工程布线的限制，电梯和高层将发生大量的异频硬切换。同时，需要仔细平衡同频覆盖能力所能达到的楼层，因此该方案在原2G室内覆盖系统共用上，受到原方案设计影响大，工程上很难快速实现2/3G共用。

相比全同频组网方案而言，全异频组网方案能够很好的解决室内外信号的干扰和泄露，快速共用2G系统，有效分担室外网络负荷。全同频组网方案必须规划好室内外出入口如正门口、车库等区域的硬切换。当室外信号在室内出入口上迅速衰减时，由室外到室内可以采取基于RSCP的切换策略，而由室内到室外则可采取盲切策略，从而大幅度提高异频硬切换成功率。一层同频全楼异频组网方案则拥有了全异频组网方案的全部优点。现在越来越多的建筑物采用钢筋构架玻璃幕墙的方式，室外信号对室内的影响越加明显。为了消除室外信号在室内的影响，特别在一层单独引入一个低价小功率信号源产生的同频小区信号，用户由室外到室内时，经由该同频小区盲切到室内异频小区，其优点有：解决室外小区因起压模测量而消耗容量的问题；一层同频小区可以提供良好的切换区域控制。该方案适用性强，中兴通讯深圳研发大楼（38层）就采用了这种组网方案，实测结果表明网络性能非常优越。（2）信号外泄的控制由于WCDMA是自干扰系统，其他小区信号对本小区都是干扰，因此，室内覆盖建设时，应控制好室内小区信号的外泄，避免室内分布系统信号对室外小区产生干扰。目前城市的建筑越来越多元化，而且建筑多为玻璃外墙，室内分布系统的信号很容易就泄漏到室外，对室外基站小区信号形成干扰，尤其是高层建筑的室内分布系统，由于所处地理位置高，控制不好就会泄漏很远，对室外大片区域构成干扰。因此，对于高层建筑的室内分布系统，建议采取小功率、多天线的覆盖方式，室内天线口功率较小，泄漏到室外小区的信号相对较弱，干扰相对就小，而且，这种覆盖方式天线覆盖半径减小，穿墙损耗小，覆盖效果也更好。也可以选用异频来控制高层的干扰，使整栋建筑与室外都是不同频的，只是在底层出入口发生同频的切换。这样，整栋建筑的高层信号多强都不会对室外大网的信号形成干扰，我们只要控制好底层出入口的外泄即可。针对室内建筑底层是否外泄，需先对其周边进行测试，绕建筑物周边约10米步测一圈，测试室内RSCP值的分布情况；然后再根据各扰码PN的接收功率RSCP大小情况，判断其是否外泄。外泄则整改天线位置的布放或换天线类型。如在大堂信号外泄较强，则可以把大堂布放的天线往里挪，或是改为定向天线。CPICHRSCP测试图：RSCP(dBm)RSCP>=-65绿色-65>RSCP>=-75蓝色-75>RSCP>=-85青绿-85>RSCP>=-90浅绿色-90>RSCP>=-95黄色-95>RSCP>=-105粉红-105>RSCP>=-115浅橙色-115>RSCP红色PN测试图：以上测试图，可见在离建筑约10米处，室内信号462和463的接收功率RSCP大部分还可达到-65~-75dbm之间。说明存在一定的外泄，需要根据现场实际情况进行室内分布的整改。参考文献KyoungⅡKim著.刘晓宇，杜志敏译.CDMA系统设计与优化.北京：人民邮电出版社，2000《通信世界-3G室内覆盖规划建设的考虑》

作者：鲁晓南3GPPTS25.104（REL-7）.Basestation（BS）radiotransmissionandreception（FDD）《HYPERLINK"/rd.asp?id=93