移动通信TD室内覆盖解决方案

移动通信TD室内覆盖解决方案
运营一线
移动通讯TD室内掩盖处置方案
□廖鸿雅
〔中国移动通讯集团设计院四川分公司，成都611130〕
摘要：TD室内掩盖系统关于运营商处置移动通讯掩盖，提高效劳水平、增强竞争实力、树立企业笼统，具有不可低估的作用。

本文主要从TD室内掩盖规划流程、器件选型、邻区规划等技术方面停止讨论，提出了GSM、CDMA、WLAN三网室内掩盖的基站天馈共用途理方法及可行性讨论。

关键词：TD 室内掩盖信号源
为了提升网络质量，添加话务量，室内掩盖成为以后通讯运营商网络优化的重点。

特别是随着移动通讯的普及，移动用户在室内运用手机的时机日益添加，迫切要求提供更好的室内移动通讯环境，室内掩盖系统关于运营商处置通讯掩盖，提高效劳水平、增强竞争实力、树立企业笼统，具有不可低估的作用。

在3G网络中，有资料显示室外的业务量〔包括话音和数据〕仅占整个网络业务量的30.3%，而室内业务量占整个网络业务量的69.7%，这是由于3G的主要业务量来自于数据，而通常状况下运用数据业务时用户大少数都在室内。

同时，由于3G的2GHz频段特性以及良好的网络掩盖质量的需求，可以预期，关于3G网络树立来说，室内环境将成为运营商重点思索的3G信号掩盖的区域。

而关于移动通讯运营商来说，从现有技术到3G 阶段运营过渡是肯定趋向
本文主要从以下技术方面停止讨论：
〔1〕TD室内掩盖规划流程，对室内掩盖的目的停止研讨，从目的用户群话务量，修建物结构，室内掩盖的范围，明白目的网络的掩盖和容量要求，明白项目的投资规模，复杂的经济评价；
〔2〕器件选型，对信号源的思索，缩小器，馈线，天线类型停止讨论；
〔3〕邻区规划，TD室内散布系统设计中需求思索切换效果思索；
〔4〕GSM、CDMA、WLAN三网室内掩盖的基站天馈共用的处置方法和可行性讨论。

1 TD室内掩盖规划流程
1.1选定TD室内掩盖对象
选择室内掩盖对象的预备任务是指由技术人员对修建物内的无线信号停止测试，确定
工程选点。

预备任务是整个工程的发起阶段，下述选点原那么可供参考：〔1〕室内盲区的扫除。

典型场景：新建的楼宇、地下停车场、地下商场、大型楼宇、地下通道、电梯；
〔2〕平衡网络话务减轻室外宏站的话务量，改善网络质量。

典型场景：大型购物场所、展览场所、体育馆、机场、车站、码头；
〔3〕处置无主效劳区室内区域，增强室内掩盖信号，改善室内信号质量，增加乒乓切换，改善网络目的。

典型场景：较高的楼层、周围没有主掩盖小区的楼房；
〔4〕配合业务推行，提高品牌影响力，提升企业笼统。

1.2室内无线传达环境场景划分
TD-SCDMA系统信源的选取和各种场景室内掩盖系统的处置方案主要依据不同的树立场景停止选择，普通结合楼宇的功用和楼宇的大小停止区分，依照楼宇的功用，可以区分为以下几类：
室内散布系统工程树立掩盖范围为三星级以上的酒店；人员集中、知名度高的办公写字楼；大型展馆、文娱餐饮场所；机场车站等交通枢纽楼及买卖会场等重要公共场所；面积大、人流量大、经济状况好的商场、超市；地下商场、停车场等；大型体育场馆；地铁、隧道等。

修建物面积大小对室内无线传达环境场景可停止如下划分：
微型修建物(6000 m2以下)；
小型修建物(6000～16000m2)；
中型修建物(16000～60000 m2)；
大型修建物(60000 m2以上)。

2 散布系统原理及选型
2.1 TD散布系统原理
TD-SCDMA室内掩盖的处置方案为BBU+RRU+散布式智能天线。

新型的BBU+RRU基站将基带处置和射频处置放在两个物理实体中，基带处置单元实体称为BBU，射频处置实体称为RRU。

基带处置实体与射频处置实体采用光纤链接，光纤拉远距离最大为40Km。

在2G系统的室内掩盖中，比拟多的是采用散布式系统，而关于3G系统，由于2G频段传输的好转，要到达2G相反的掩盖效果，需求树立的基站数目清楚增多，而新增机房一方面需求少量的投资，另一方面要想找到适宜的机房和站点曾经越来越困难，机房的限制曾经严重阻碍网络的树立进度。

在这种背景下，各个厂商不约而同地思索到采用一种具有自顺应才干处置方案的新型基站——拉远型宏基站或散布式基站〔distributed Base Station，DBS〕，经过采用相似室内掩盖中散布式系统的散布式掩盖技术，在节省机房的前提下改善系统掩盖功用。

依据链路预算，TD-SCDMA系统是一个下行受限系统，在室内场景下，在要求上下行平衡的前提下，设备的功率与设备的容量相关。

1个12W的TD RRU掩盖面积能到达3万平方米，实践运用当中，依据面积大小选择TD RRU的数量来完成掩盖。

采用散布式基站，将射频单元拉到离天线近的中央停止掩盖，降低了信源和天线之间馈线损耗，在确保了天线掩盖半径前提下，降低了对信源功率的要求。

在停止方案和设计之前，我们应了解要求掩盖的范围、目的及环境，必需对要求TD 室内掩盖的中央停止调查，确定需求处置的主要矛盾，是话务拥塞、掩盖盲区还是信号不动摇；掩盖的中央是商务中心、商场还是写字楼、政府机关；有多大的话务量；能否需求思索GSM900和WLAN系统；要求掩盖的范围有多大；周围环境如何；施工布线走向及路由。

只要经过充沛的调查后，才干确定信号源及采用何种天线系统。

信号源主要思索的要素有：话务量、要求掩盖的范围、所处位置及对网络的影响水平、投资本钱有多少。

散布式天线系统经过有线方式将信号源输入的射频信号分配到室内各天线单元，依据实践需求配置缩小器、耦合器、功率分配器等，保证天线的输入功率能到达掩盖需求。

系统结构原理如图1所示。

图1 三网合一室内散布系统结构原理图
2.2 TD室内掩盖设备选型
TD室内散布系统选择的原那么主要有：
〔1〕造价，尽能够采用本钱低的方式，同时必需保证系统质量；
〔2〕施工的难度，尽度思索施工比拟容易完成，特别是馈线的施工；
〔3〕天线的位置、数量和输入功率，在保证掩盖的同时用比拟少的天线，比拟低的输入功率；
〔4〕思索受制条件，综合采用各种散布系统。

TD室内散布系统如图2所示。

信号源经过藕合器和功分器依据状况能否加支线缩小器，尽能够地平均分配到每一付天线，散布系统的器件主要为支线缩小器，耦合器、功分器、馈线和天线。

为克制馈线的损耗，普通采用较粗的馈线〔主干普通用7/8’’馈线，馈线支路采用1/2〞超软馈线〕，室内施工因馈线的硬度和最小弯曲半径限制变得较为困难，距离不能太远〔最远的天线普通离基站在100米以内〕。

关于距离太远或只是耦合基站的一局部信号，形成抵达远端信号很弱时，可采用线路缩小器将信号缩小后，再经散布系统抵达每一个天线。

图2 TD室内散布系统图
散布系统最需求处置的效果是如何增加传输中功率的损耗，以及如何将功率合理的分配到每一个散布天线，由于功率每损耗3dB，就意味着增加一半的掩盖范围，这点与室外掩盖有着很大的区别。

室外掩盖更多地取决于基站的天线高度、增益及下倾。

要将功率合理地分配到每一个散布天线取决于器件的损耗和合理的设计，因此，耦合器、功分器、接
头和馈线等器件的选取显得十分重要。

耦合器和功分器选取时应思索如下目的：〔1〕拔出损耗，即器件自身的损耗越小越好〔如某些出口设备为小于0.05dB，国产设备普通为0.5~1dB左右〕以防止不用要的功率损耗；
〔2〕驻波比，要求器件自身的驻波比应小于 1.2，关于双波段器件〔GSM900和GSM1800〕应小于1.3，带内平度要求小于2dB；
〔3〕对距离长、线路损耗过大时应用光纤散布系统传输的低损耗。

2.3 普通剖析计算原那么
对移动通讯而言，当电波传输距离很小且为直射波，例如在庞大区域中或室内无阻拦环境下，其传达损耗十分接近自在空间的状况，计算公式为：
LS〔dB〕＝32.4+20lgf(MHz)+20lgd(km)
GSM900信号下：f: 890~960MHz 〔取为900MHz〕
TD-SCDMA信号下：f: 2020～2025MHz 〔取为2000MHz〕
代入上式可得自在空间损耗如表1：
表1 自在空间损耗表
假定信号源输入功率为33dBm，在G网中信号源至天线的馈线损耗、接头损耗以及耦合器、功分器等器件的各种衰减合计28dB，那么天线的输入功率为P=33-30=3dBm：
图3 传输损耗表示图
设天线为增益2.5dB的全向天线，那么在图3中经过混凝土墙的15米处的场强实际值为P15m=3-55-13+2.5= -62.5dBm。

但假设运用相反的基站输入功率，WCDMA与900MGSM的室内掩盖效果相差约6～7dB。

3 TD多频段室内掩盖要点
依照中国TD频率配置原那么，室内掩盖与室外掩盖尽量采用异频组网方式。

在频率紧张的状况下，应保证与室外有切换关系的室内小区的主载频与室外小区主载频坚持异频。

另外，室内散布主要运用2020～2021MHz(B频段)，对容量需求较大的站点可扩展运用1880～1890MHz(A频段)。

从中国移动的频率配置，TDA+B频段将能够同时运用在室内掩盖中。

3.1边缘强度的取定
室内边缘接纳场强是指在室内掩盖边缘UE接纳端所要求的最小接纳场强。

边缘接纳场强过低，那么会在窗口、修建物入口等室内外掩盖交叠处形成少量的乒乓切换或频繁的小区重选，容易惹起掉话或接入失败，并降低系统功用以及添加优化的难度。

依据室内掩盖的边缘接纳场强公式，可以计算出室内P-CCPCH的边缘场强为-85dBm。

但假设思索到C频段引入，经过火析可知C频段和B频段在掩盖边缘场强差异大约为3dB，因此为保证C频段的功用，需求在做规划时留出一定余量。

3.2 MCL及天线口功率
最小耦合损耗〔MCL〕是指基站和手机的发射局部与接纳局部之间最小的耦合损耗。

MCL可以以为是手机在位于离天线最近时分的途径损耗。

用户向天线方向移动时，由于功率控制而使手机的发射功率越来越小，假设此时用户发射功率到达最低而用户还是离天线越来越近，那么就会对其他手机形成搅扰，使其他手机不得不抬高发射功率，从而招致整个室内系统噪声抬高。

TD基站底噪声为-108.9dBm，由于UE的最小发射功率为-49dBm，当MCL小于60dB 时，由于快速功率控制机制已没法让UE降低功率，这时UE的业务将抬高基站的底噪，以降低基站的灵敏度，如表1所示。

调查一个室内散布系统，假定该系统上下行增益平衡，室内基站发射导频功率为30dBm，UE距离天线口最小距离为1.5m，那么室内天线口发射功率必需满足：Ls为42.0dB；MCL≥67dB，天线口功率≤5dBm。

3.3多系统合路的隔离度要求
与其他网络共用天馈系统时，为了减小不同网络之间的搅扰，需求保证足够的多系统
合路器隔离度。

有源散布系统运用〝基站+直放站〔干放〕〞掩盖，为了使系统之间的杂散搅扰降低到可以疏忽的水平，必需对隔离度提出相应的要求。

3.4室内散布系统信号外泄
目前城市高层修建多为玻璃外墙，室内散布系统的信号很容易走漏到室外，对室外基站小区信号构成搅扰，尤其是高层修建的室内散布系统。

因此，高层修建的室内散布系统，应采取小功率、多天线的掩盖方式，室内天线口功率较小，走漏到室外小区的信号相对较弱，搅扰相对就小，而且，这种掩盖方式天线掩盖半径减小，穿墙损耗小，掩盖效果也更好。

关于中低层修建，室内信号主要是从大厅、地下室等处经窗户和出口走漏到室外，从而添加了不用要的室内外切换，使网络效劳质量下降。

这种状况，主要经过调整室内信号发射功率、优化切换参数等手腕停止优化和控制。

在室内信号外泄控制方面，应满足：在室外10米处应满足PCCPCHRSCP≤-95dBm或室内散布外泄的PCCPCHRSCP比室外宏站最强PCCPCHRSCP低10dB。

4 GSM、TD-SCDMA、WLAN三网室内掩盖的基站天馈
室内掩盖项目实施中经常遇到多系统共存状况。

假设与目的大楼内原有的GSM、TD-SCDMA或WLAN设备共用散布系统，就会面临共用散布系统的效果。

在采用多种信号源经过合路器运用同一套散布系统停止掩盖，共用散布系统需求处置以下两个主要效果：
天馈器件的带宽与隔离度目的满足异系统共存的要求；把窄带改形成宽带，需求改换的器件能够包括合路器、分路器、耦合器、天线等；在耦合器不能满足隔离度要求的时分，添加带通滤波器。

为防止出现TD-SCDMA掩盖空泛，增加系统间切换，最终要满足TD-SCDMA、GSM、WLAN每一种信号在各天线口的发射功率预算。

假设运用相反的基站输入功率，TD-SCDMA与900MGSM的室内掩盖效果相差约6～7dB，GSM普通采用输入功率2W 的微蜂窝基站作为室内散布式系统的信号源，所以TD-SCDMA输入信号需求在8～10W 左右才干到达相反的掩盖。

而高速数据业务的需求，对TD-SCDMA基站输入功率的要求会更高。

随着移动通讯运营公司网络规模的扩展，宏基站密度添加，城市的室外掩盖已基本做到了无缝衔接，话音质量也进一步失掉改善和提高。

但网络的室内掩盖还比拟差，室内掩盖效果的重要性逐渐突显，因此，提高网络的室内掩盖质量，也就成为工程树立和网络优化任务的一项重要内容。

参考文献
[1]曾沂粲.3G室内掩盖系统的规划和优化.通讯世界,2005(9).
[2]刁兆坤.3G无线网络的迷信规划.通讯世界,2005(4).
[3]李军.WCDMA无线网络规划中基站掩盖范围的讨论. 电信工程技术与规范化,2005(3).
作者简介
廖鸿雅，北京邮电大学毕业，获通讯工程本科。

如今供职于中国移动通讯集团设计院四川分公司。