WCDMA网络室内外协同覆盖分析

WCDMA网络室内外协同覆盖分析
[摘要] 随着通信技术的发展，为了解决在城市密集高楼区域，建无线基站困难的问题，通过采用新型基站设备和传输方式，提出了将室内分布设备外引，实现密集小区综合协同覆盖，并结合某市区wcdma网络进行了实际验证。

一、前言
随着通信技术的发展，室内业务需求不断增长，室内覆盖系统的建设越来越重要，室内覆盖是实现无线覆盖、优化网络容量分布和基站配置、增加话务收入、提高用户满意度的一种重要手段，室内覆盖系统以及技术越来越引起通信运营企业和设备制造商的重视。

在3g网络时代，移动宽带业务将呈现快速发展的势头，在城市的密集高楼区域，移动宽带业务的增长尤为明显，但建设3g网络宏基站的难度也越来越高。

1、随着城市建筑越来越大、楼层越来越高、楼距越来越密、无线环境越来越复杂，获取合适的站址也越来越难；
2、由于居民群众对辐射环保问题的敏感，居民常常会抵制建设和维护宏蜂窝基站；
3、宏蜂窝基站还有体积重量大、建设周期长、配套费用高、噪音大、维护成本高、耗电量大等缺点；
4、wcdma网络频段的穿透能力大大不如gsm网。

可见，在城市密集高楼区域，宏蜂窝基站的覆盖效果、建设方式
都已经不能满足3g 网络覆盖的需求。

为解决城市密集高楼3g 无线网络覆盖的难题，本文研究采用新型基站设备和传输方式，提出“室内分布协同覆盖”这一新型3g网络建设方案，并结合某wcdma 网络建设情况进行了验证。

二、wcdma 无线网络覆盖特性
1、wcdma 系统扩频采用1×1的频率复用方式，是通过扰码以及正交码字来区分小区和用户的。

它无需频率规划，每载波的容量与所处环境、邻区干扰等因素有关。

2、wcdma 系统是自干扰系统，其覆盖能力不仅取决于发射功率，而且与系统容量负荷有关。

系统负荷越高，则底噪相应抬高，系统覆盖也相应减小。

而wcdma语音业务、数据业务等各种业务的速率、容量各不相同。

因此，一定要充分考虑各业务覆盖和容量的相互关系，减少不必要的干扰。

3、 wcdma 系统中，功率资源非常有限。

在保证用户质量的前提下，尽可能地减少业务信道的发射功率，节省网络资源。

4、wcdma 系统中，导频污染是影响网络性能的重要因素。

总之，根据相关原理及传播模型，wcdma 系统是一个自干扰系统，其容量、覆盖直接受到干扰的影响。

室内分布外引的关键，是减少室分信号对外界无线环境的干扰。

三、wcdma 室内外协同覆盖系统设计
1、室内外协同覆盖系统规划基本原则
对于室内覆盖，应优先考虑采用室外宏蜂窝直接覆盖，并通过网络优化达到覆盖目的；在室外宏蜂窝不能解决室内覆盖的情况下，采用建设室内分布系统解决。

但在现实情况下，例如大型的住宅小区，由于室内分布系统只能布线在电梯内和地下室，顶多就在楼层的电梯厅布放吸顶天线，但吸顶天线天线口功率及自身的增益的限制，wcdma的信号很难能够穿透现代建筑物到达用户房间，而大多使用3g业务的用户，更多的语音或数据业务是在房间内产生，所以，传统的室内分布系统是无法满足现代商住小区的wcdma有效覆盖效果。

这就需要我们思考如何打破传统建设室内分布的思路，多角度，不同的方位思考，解决用户在房间内的wcdma信号覆盖问题。

2、室内外协同覆盖系统设计思路
wcdma 室内外协同覆盖系统是指除了通过传统的室内天馈线分布系统将无线信号较均匀地分布于建筑物公共使用部分外，再通过像宏基站一样，在建筑物选择合适的数个位置，加装隐蔽性高、增益效果好的美化天线，特别针对室分系统无法覆盖到的区域，加强wcdma信号的覆盖，从而达到大型住宅小区的总体覆盖良好的情况，有效吸收话务的目的。

设计思路如下：
1）尽可能保证室内良好的网络覆盖特性；
2）保证“容量”最大化，包括wcdma 室内覆盖系统网络“容量”最大化和wcdma室外网络“容量”最大化；
3）设置合理的切换和切换区域，保证切换的发生不给整个网络带来负面影响；
4）保证wcdma 整体网络干扰最小化，包括室内覆盖系统干扰最小化和室外网络干扰最小化，从而更好满足人们的需求。

四、室内分布的定义、原理
1、室内分布系统的定义
室内分布系统(indoor distribution system)是指采用有线或无线方式，将基站信号放大、引入建筑物内，通过室内组网和室内布线，将无线信号分布到建筑物内各个角落，以改善室内无线信号覆盖的一种系统。

2、产生室内分布系统的背景
1）高楼林立的市区，无线信号相当复杂，用户在通话时，常常产生“乒乓切换”效应；
2）建筑物内部复杂的结构，常常导致室内存在大量的信号盲区；3）大量的通话是在楼内、室内发生，导致室内、室外的话务量不均衡。

实践中，这三个现象都表明：通过室外宏蜂窝基站已无法良好覆盖室内盲区。

在这样的背景下，室内分布系统应运而生。

3、需要采用室内分布系统的场所
1）室内信号盲区，例如ktv、地下商场、车库等；
2）用户多、话务量高的大型室内场所，例如办公楼、商场、宾馆、大型医院等；
3）发生频繁切换的室内场所，例如电梯等；
4）对室内信号质量要求比较高的地方，例如vip区域、营业厅等；5）信号杂乱的室内区域，例如高层建筑的顶部等等。

6）以及需要考虑用户投诉、市场重要性的其他区域。

4、室内分布系统的组成
室内分布系统由信号源、信号分布系统两部分组成。

信号源提供信号，可以是微蜂窝基站或室内直放机。

信号分布系统有很多种，按照采用的传输材料，可分为电分布系统、光纤分布系统、光电混合分布系统和泄漏电缆分布系统等等。

5、微蜂窝室内分布系统
以室内微蜂窝基站作为室内分布系统的信号源，适用于覆盖范围较大、话务量相对较高的建筑物内，在市区中心密集高楼使用较多，可以有效解决覆盖和容量问题。

五、室内分布的实现方法
1、室内分布外引，符合wcdma网络的系统结构的要求，是现有组网方式的延伸。

下图1是wcdma无线网络系统结构图：
图1中core network、rnc属于核心网侧设备，一般位于运营商交换局房内部，node b是实际的物理基站，通过iub接口与rnc联接。

室内分布系统，同样归属于node b部分，实现与物理基站类
似的功能，与分布式基站相比，只是覆盖范围和处理能力不同，是宏站覆盖的有效延伸。

2、目前宏蜂窝基站的设备已经高度模块化，可以采用bbu-rru分离的方式，用分布式宏蜂窝基站的设备，作为室内分布系统的信号源，这只需要解决传输和馈电的问题，也是目前解决wcdma室分分布系统最常用的组网方法。

组网方式如图2所示；
对比上述两图可以看出，需要实现覆盖功能相似，区别只在于设备型号不同，通常基站大多采用图1的组网方式，而图2的设备由于其灵活性，大多应用室内分布的组网，也有部分特殊的宏站建设也同样可以采取此类方式。

下面通过实际案例详细说明。

六、室内分布外引实际案例
某市某三甲医院，医院由门诊大楼，住院大楼，员工宿舍，行政办公楼等裙楼组成，其中门诊大楼2万平方米，住院大楼5万平方米，并且门诊楼和住院大楼楼层较高，其他裙楼楼层相对较低，内部人流量较大，内部结构负责，靠宏基站wcdma无法渗透。

并且该区域话务量巨大，无线环境复杂，多年来用户投诉量一直较高。

在实地勘察、经过反复论证后，考虑到该院区有传输资源，并结合院方意见以及建设成本，最终决定采用分布式基站的方式建设室内分布系统，对院区门诊楼和住院楼的wcdma信号覆盖，并选择在行政办公楼楼顶，加装高增益的美化天线，对员工宿舍，行政办公楼等室内分布无法覆盖的区域进行有效地覆盖，从而使得整改医院
内，wcdma信号覆盖情况良好，通话质量良好，给市场发展奠定良好的网络基础。

七、结论
随着城市建设的不断发展，密集型综合小区越来越多，wcdma频段的穿透效果，加上宏基站建设成本及物业敏感等问题，单靠传统的建设网络方法已经无法满足用户的需求，合理的室内外系统覆盖系统，作为wcdma 网络规划、组网的方式必定成为趋势，并且可以有效地降低成本，满足用户对wcdma网络高质量的要求。