WCDMA室內(nèi)系統(tǒng)建設(shè)思路

摘要　本文主要闡述了WCDMA室內(nèi)系統(tǒng)的建設(shè)思路。從建設(shè)策略、建設(shè)流程以及詳細(xì)規(guī)劃幾個(gè)方面進(jìn)行說明，并提出了一些工程經(jīng)驗(yàn)。以期從理論和實(shí)踐兩方面對WCDMA室內(nèi)系統(tǒng)的建設(shè)有所幫助。

　　在通信技術(shù)日新月異的今天，用戶在享受多媒體通信的同時(shí)也需要高容量的無線網(wǎng)絡(luò)。室內(nèi)區(qū)域的覆蓋是導(dǎo)致用戶感受的重要因素，可以預(yù)測到的是未來大量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也是來自于室內(nèi)，良好的室內(nèi)覆蓋就意味著高容量的網(wǎng)絡(luò)和高質(zhì)量的服務(wù)。本文著重探討室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)在WCDMA上的建設(shè)思路。

1、WCDMA室內(nèi)系統(tǒng)建設(shè)策略

　　通常，由于室外基站有上行分集接收而沒有下行分集接收，因此所需要的下行Eb/No比上行的大，但是基于費(fèi)用的考慮室內(nèi)覆蓋沒有上行的接收分集，這就會使上行所需要的Eb/No值受到影響，我們可以近似的認(rèn)為室內(nèi)系統(tǒng)上下行的Eb/No是相同的，不過上行小區(qū)容量將會稍微降低。所以室內(nèi)基站和室外基站將采用不同的解決方案。對于室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)，從需求上主要基于幾點(diǎn)考慮：第一點(diǎn)是有大量室內(nèi)話務(wù)，可以提高收入；第二點(diǎn)是一些重要區(qū)域，不一定有太大的話務(wù)，但必須具備良好的室內(nèi)覆蓋質(zhì)量；第三點(diǎn)就是有些地區(qū)只能用室內(nèi)覆蓋解決存在覆蓋問題的區(qū)域。與此同時(shí)，由于現(xiàn)網(wǎng)中存在大量的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，為了增加系統(tǒng)的利用率與提高工程進(jìn)度，適當(dāng)?shù)目紤]共用室內(nèi)分布系統(tǒng)將十分重要。

　　在考慮WCDMA網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)覆蓋建設(shè)策略時(shí)，從信號源角度分析，需要根據(jù)場景的無線環(huán)境和工程條件靈活選擇信源，同時(shí)要綜合權(quán)衡系統(tǒng)容量、頻率資源、預(yù)期收益、投入成本、預(yù)期效果等多方面因素，選取時(shí)主要考慮以下幾個(gè)方面。

　?。?）從容量角度考慮。根據(jù)所需要覆蓋區(qū)域的實(shí)際話務(wù)量和覆蓋需求選取信號源。容量要求較低，只有覆蓋需求的可以用直放站解決；中等話務(wù)密度和中等覆蓋規(guī)模的場景，建議使用微蜂窩或RF遠(yuǎn)端模塊；對于高話務(wù)密度和大覆蓋規(guī)模的場景，優(yōu)先選用宏基站+RRU作為信號源。

　?。?）從配套角度考慮。蜂窩成本昂貴，需要機(jī)房和傳輸通路，建設(shè)周期長；RRU無需機(jī)房，難點(diǎn)在于光纖的布放；直放站系統(tǒng)無需機(jī)房、安裝方便快捷，可以很快解決信號弱和盲區(qū)問題，但是會在上行鏈路引入噪聲，需要慎用。

　?。?）從性能角度考慮。蜂窩和RRU信號穩(wěn)定、可靠、通信質(zhì)量好，微蜂窩和RRU小區(qū)與網(wǎng)絡(luò)其他小區(qū)直接可以實(shí)現(xiàn)軟切換和更軟切換。

　　選取室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的分布類型時(shí)，需要綜合考慮業(yè)務(wù)量、覆蓋面積、建筑結(jié)構(gòu)、信號源等因素，選取有如下原則。

　?。?）對于覆蓋面積較小，所需布放天線的數(shù)量較少，建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單、墻體屏蔽較小、樓層較低的場景，優(yōu)先選用無源分布系統(tǒng)；

　　（2）對于覆蓋面積中等，所需布放天線的數(shù)量中等，建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、墻體屏蔽較大、樓層較高的場景，優(yōu)先選用有源分布系統(tǒng)，即天饋線系統(tǒng)中除無源器件外含有干線放大器；

　?。?）對于覆蓋面積較大，所需布放天線的數(shù)量較多，建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單、墻體屏蔽較小、樓層較低但建筑物較為分散的場景，可根據(jù)實(shí)際情況選用有源分布系統(tǒng)或光纖分布系統(tǒng)；

　?。?）對于建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)狹長的特別區(qū)域可選用泄漏電纜分布系統(tǒng)。

2、WCDMA室內(nèi)系統(tǒng)建設(shè)流程

　　圖1給出了WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)流程示意。

?

圖1　WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)流程示意圖

　　通過專項(xiàng)規(guī)劃確定WCDMA室內(nèi)覆蓋區(qū)域和業(yè)務(wù)之后，應(yīng)勘察所需覆蓋的建筑物，得到建筑物平面圖。獲得建筑物相關(guān)信息、人員分布情況，考察可能的天線布放位置、電纜布放、尋找信號源放置的最佳位置。在詳細(xì)設(shè)計(jì)前收集周圍小區(qū)的信息，按照上節(jié)的原則選擇信號源和分布系統(tǒng)。共分布系統(tǒng)還需要勘查該站點(diǎn)各樓層的GSM天線布置情況，包括各樓層的天線數(shù)量、天線安裝位置和每個(gè)天線口的功率設(shè)計(jì)指標(biāo)；分布系統(tǒng)的詳細(xì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，以及各段饋纜的長度、直徑和衰耗；接頭、功分器、耦合器的安裝位置和衰耗。根據(jù)這些資料進(jìn)行共分布系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)。

　　在現(xiàn)場往往還需要用測試手機(jī)進(jìn)行路徑損耗測試，以確定是否需要添加新的覆蓋區(qū)域和天線。測量和驗(yàn)證最小耦合損耗（MCL），即考慮手機(jī)在位于離天線最近時(shí)候的路徑損耗，測試呼叫阻塞率、成功率、掉話率、切換成功率等指標(biāo)，在一定的服務(wù)等級和容量要求的條件下，預(yù)測室內(nèi)傳播模型。最后畫系統(tǒng)連接圖，進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，給出解決方案，采用不斷建設(shè)不斷優(yōu)化的方式來得到高質(zhì)量的室內(nèi)系統(tǒng)。

3、詳細(xì)室內(nèi)規(guī)劃

　　3.1　容量和覆蓋的考慮

　　室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)本身就是為了解決容量和覆蓋問題，我們無時(shí)無刻不在考慮如何增加系統(tǒng)的容量和覆蓋。目前來說，增強(qiáng)覆蓋的通常方法就是增加天線，共分布系統(tǒng)中可以通過將一分二的功分器換成一分四的功分器來增加天線數(shù)量，盡管增加了額外3dB的損耗但是有效的提高了覆蓋。系統(tǒng)容量增強(qiáng)的方法主要有如下幾種。

　?。?）增加載波，增加載波是最有效也是最簡單的提高容量的方法，可以使每個(gè)載波的上行負(fù)載減少，從而增強(qiáng)覆蓋，但是實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中可能不會增加載波，因?yàn)轭l率資源是有限的，有可能會把另外的頻率優(yōu)先的用于分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

　?。?）使用高功率的基站提高下行的極限容量和增加擾碼，通常情況下，WCDMA小區(qū)的容量受限因素不是上行負(fù)載太高，就是基站的最大發(fā)射功率。但是在很多情況下，如果是上行覆蓋受限或者理論上的下行負(fù)載已經(jīng)達(dá)到最大（如碼資源不夠），增加基站的最大功率不會對容量增益有太大幫助。如果容量的受限因素是因?yàn)榇a資源不夠，那么就應(yīng)當(dāng)增加擾碼。

　　（3）現(xiàn)有室內(nèi)小區(qū)分裂，小區(qū)分裂就意味著現(xiàn)有的室內(nèi)分布系統(tǒng)分裂成好幾個(gè)小區(qū)，例如原來的分布系統(tǒng)覆蓋了4層樓，那么現(xiàn)在就將它分裂成兩個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)覆蓋2層樓。小區(qū)分裂可以用兩種方法來實(shí)現(xiàn)：室內(nèi)分布系統(tǒng)的饋線分成兩部分，每部分都可以供GSM和WCDMA系統(tǒng)使用；GSM的室內(nèi)分布系統(tǒng)不變，但是利用功分器把WCDMA小區(qū)分成好幾個(gè)小區(qū)。

　　3.2　信號源和分布系統(tǒng)的綜合選取

　　在對覆蓋目標(biāo)進(jìn)行容量覆蓋需求分析后，需要結(jié)合現(xiàn)在情況考慮將來需要多少扇區(qū)用于室內(nèi)覆蓋，兼顧未來增加第二載波的可能性，不僅考慮信號源的物理尺寸、最大功率、容量和導(dǎo)頻功率，還需綜合考慮覆蓋面積、建筑結(jié)構(gòu)、信源方式等其他因素的影響，最終采用既可達(dá)到覆蓋要求又可合理控制成本的分布系統(tǒng)?，F(xiàn)就一般情況總結(jié)以下。

　　對于微型建筑物（6000m²以下），如餐飲娛樂、地下停車場等，一般采用小功率直放站+無源分布系統(tǒng)。

　　對于小型建筑物（6000～12000m²），如大型超市、小型辦公樓、小型醫(yī)院等，可分為兩種情況：如建筑物內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)單一，對射頻信號的傳輸衰減較小，宜采用中功率直放站或微蜂窩+無源分布系統(tǒng)；如建筑物內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對射頻信號的傳輸衰減較大，則根據(jù)實(shí)際需要可采用小功率直放站+有源分布系統(tǒng)。

　　對于中型建筑物（12000～60000m²），如大型寫字樓、中型酒店、大型醫(yī)院、機(jī)場等，一般采用有源分布系統(tǒng)，需根據(jù)實(shí)際的話務(wù)量選取合適的信源。

　　對于大型建筑物（60000m²以上），需根據(jù)實(shí)際情況采用不同的分布系統(tǒng)類型，包括有源分布系統(tǒng)和光纖分布系統(tǒng)。如大型酒店和綜合性樓宇，由于樓層較高宜采用微蜂窩或宏蜂窩+有源分布系統(tǒng)；如大型會展中心由于樓層面積較大，宜采用微蜂窩或宏蜂窩+光纖分布系統(tǒng)。

　　對于超高型電梯宜采用定向天線分布或泄漏電纜分布系統(tǒng)；對于公路隧道，信源采用直放站，長度在1000m以下的宜采用射頻分布系統(tǒng)；長度1000m以上的宜采用光纖分布系統(tǒng)；對于鐵路隧道，信源采用直放站，長度在200m以下的宜采用射頻分布系統(tǒng)；長度200m以上的宜采用泄漏電纜分布系統(tǒng)。

　　對于城市地鐵，信源采用蜂窩與直放站結(jié)合的方式，分布系統(tǒng)需結(jié)合有源分布系統(tǒng)和泄漏電纜分布系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋，如地鐵隧道和站臺采用泄漏電纜分布系統(tǒng)；地鐵入口采用天線分布系統(tǒng)。

　　3.3　共用室內(nèi)分布系統(tǒng)的改造

　　當(dāng)現(xiàn)有的GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)不適合3G的規(guī)劃目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)對現(xiàn)有分布系統(tǒng)進(jìn)行修正。如使用新的設(shè)備，甚至更換設(shè)備的位置，所有這些修改都會影響2G系統(tǒng)的覆蓋，因此應(yīng)當(dāng)綜合考慮，在改造時(shí)盡量利用原分布系統(tǒng)的設(shè)備和器件，控制改造成本，確保原有網(wǎng)絡(luò)在改造后仍能達(dá)到覆蓋。改造主要有以下幾個(gè)方面。

　　3.3.1　WCDMA信源和干線放大器的合路

　　如果GSM分布系統(tǒng)為無源分布系統(tǒng)，在GSM信源處將WCDMA信源進(jìn)行合路即可，如果GSM分布系統(tǒng)為有源分布系統(tǒng)，可以有兩種方式，WCDMA新增干線和WCDMA與GSM共干線。新增干線方便分別調(diào)整網(wǎng)絡(luò)，但施工較復(fù)雜；共干線施工較簡便，但不利于今后調(diào)整。由于有源器件對于各系統(tǒng)是無法共用的，在使用干放時(shí)，需使用合路器將原路由信號分路再合路。

　　3.3.2　無源器件的更換

　　由于以前所建設(shè)的GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)中，所使用的無源器件工作頻率范圍大多為890～2000MHz，不支持WCDMA的工作頻率1920～2170MHz，所以在進(jìn)行原有GSM系統(tǒng)的改造時(shí)需要對無源器件進(jìn)行更換?？紤]到WLAN系統(tǒng)的合路，故建議更換后的無源器件必須滿足工作頻率范圍為885～2500MHz?？梢越Y(jié)合具體站點(diǎn)情況選用雙頻或三頻合路器，而且在改造過程中為了保證天線口輸出功率盡量平均，需將功分器和耦合器進(jìn)行數(shù)量調(diào)整或更換不同耦合比的耦合器。另在進(jìn)行無源器件更換時(shí)還需注意其他技術(shù)參數(shù)，最好與更換前保持一致，并且要考慮系統(tǒng)隔離度指標(biāo)、插入損耗指標(biāo)、雜散、互調(diào)指標(biāo)等。

　　3.3.3　饋線的改造

　　由于各類饋線在不同頻率下?lián)p耗差異較大，在1.9GHz頻率以上一般不采用8D和10D饋線，所以在本著節(jié)約成本的前提下，還需要根據(jù)距離將損耗較大的饋線更換為損耗較小的饋線。建議平層饋線中長度超過5m的8D/10D饋線均需更換為1/2 T"饋線，超過50m的1/2"饋線需更換為7/8"饋線，主干饋線中長度超過30m的1/2"饋線均需更換為7/8"饋線。需要特別注意的是由于原線纜更換為粗線纜在損耗降低同時(shí)使得天線口功率增大，要考慮系統(tǒng)干擾和電磁輻射問題。

　　3.3.4　天線的改造

　　原有八木天線的頻帶無法覆蓋到2GHz，所以需要更換為對數(shù)同期天線或者板狀天線。原GSM如果用較少天線數(shù)量，較大天線口功率覆蓋的區(qū)域，引入WCDMA信號未能達(dá)到WCDMA的邊緣場強(qiáng)要求的，采用增加天線密度，可以使信號覆蓋更均勻符合要求。

　　3.4　頻率規(guī)劃策略和導(dǎo)頻功率規(guī)劃

　　在進(jìn)行3G室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，有兩種方案，一種是同頻方案，室內(nèi)系統(tǒng)與室外系統(tǒng)使用相同的頻率；另一種是異頻方案，室內(nèi)系統(tǒng)與室外系統(tǒng)使用不同頻率。

　　同頻方案的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省有限的頻率資源，不利之處是在某些情況下，由于建筑物的墻壁穿透損耗小，導(dǎo)致室外信號對室內(nèi)的干擾比較大。對于來自室外的干擾信號，雖然說可以通過調(diào)整室外小區(qū)天線的方向和傾角來減小對室內(nèi)小區(qū)的干擾，但是這樣一來，可能會在某些區(qū)域出現(xiàn)覆蓋空洞等，所以這種方法的效果可能不會非常理想。

　　異頻方案可以很好地解決室外小區(qū)信號對室內(nèi)小區(qū)信號的干擾問題，但是從全局來看，用在室內(nèi)覆蓋的頻率只在部分區(qū)域使用，這是對寶貴的頻率資源極大的浪費(fèi)，縮小了將來系統(tǒng)擴(kuò)容的空間。在將來網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容時(shí)，可能需要對頻率重新調(diào)整，帶來不便。同時(shí)，目前支持異頻切換的終端相對較少，還需要一段時(shí)間的引導(dǎo)和發(fā)展。異頻方案的另一個(gè)問題就是切換成功率較低，容易造成掉話現(xiàn)象，從整體上影響網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。

　　所以這兩個(gè)方案各有利弊，在WCDMA室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)過程中要具體問題具體分析，不能一概而論。

　　導(dǎo)頻功率決定了小區(qū)的覆蓋范圍，同時(shí)也影響了小區(qū)的下行容量。設(shè)置導(dǎo)頻功率時(shí)既要足夠高以吸收足夠的話務(wù)，又要足夠低以避免小區(qū)間的干擾。導(dǎo)頻功率通常為基站總發(fā)射功率的10%，增加導(dǎo)頻功率則小區(qū)的覆蓋增加，下行的容量減少。對于室內(nèi)覆蓋，應(yīng)當(dāng)避免小區(qū)間軟切換區(qū)域過大，實(shí)際上，如果室外基站的導(dǎo)頻功率發(fā)生變化，那么就會對室內(nèi)基站的軟切換區(qū)域造成影響。工程中認(rèn)為“干擾可以控制”的經(jīng)驗(yàn)值要求為：在室內(nèi)，分布系統(tǒng)的導(dǎo)頻功率比室外基站的導(dǎo)頻功率強(qiáng)10dB；在室外，室外基站的導(dǎo)頻功率要比室內(nèi)分布系統(tǒng)的導(dǎo)頻功率強(qiáng)10dB。實(shí)際中要根據(jù)具體情況優(yōu)化室外基站和室內(nèi)基站的切換參數(shù)。

4、一些工程經(jīng)驗(yàn)

　　在實(shí)際WCDMA室內(nèi)系統(tǒng)工程建設(shè)中有如下一些經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。

　?。?）在現(xiàn)有2G系統(tǒng)本身就很緊張的條件下，引入WCDMA系統(tǒng)，邊緣場強(qiáng)大多不能夠滿足覆蓋要求。在這種情況下，需要在信號薄弱區(qū)域加入新的天線，以達(dá)到擴(kuò)大覆蓋面積的目的。添加的新天線位置通常在原系統(tǒng)信號較弱的區(qū)域，在建筑布局上主要體現(xiàn)為遮擋物密集或墻體穿透損耗大的區(qū)域。

　　（2）在不改動原有天線的條件下增加新的天線，確實(shí)可以增加覆蓋面積，但是相應(yīng)的大場強(qiáng)覆蓋的區(qū)域會相對減少。這對于擴(kuò)大覆蓋面積來說是一件好事，但是對于覆蓋要求較高的業(yè)務(wù)，有可能會因此不能滿足。

　　（3）在現(xiàn)有2G系統(tǒng)中，如果2G覆蓋余量較大（20dBm以上），基本可以不用增加天線，就能夠達(dá)到WCDMA的-80dBm的覆蓋要求，如果遇到有局部的“盲區(qū)”情況，可以通過調(diào)整附近的天線發(fā)射功率來滿足覆蓋。

　　（4）通常條件下，辦公樓層和大堂比地下室和電梯井的覆蓋效果好，在引入WCDMA系統(tǒng)時(shí)，不同的場景對于是否增加新天線的要求是不同的。不同的場景，需要有不同的天線布放方案，在遮擋密集（或建筑材料損耗較大）區(qū)域通常適合采用小功率高密度的天線布放方案。

　?。?）在工程可實(shí)施且工作量不大的情況下（如：電梯井道內(nèi)），可對部分損耗較大的饋線進(jìn)行更換，新增的饋線盡量采用7/8”饋線，以防再次更換，對被替換下來的饋線盡量重復(fù)利用控制成本。

　　（6）信號饋線、電源線盡可能分路由布放，用扎帶固定，充分利用樓內(nèi)吊頂中的線纜橋架敷設(shè)。泄漏電纜不能與風(fēng)道等金屬管路平行敷設(shè)，周圍避免有直接遮擋物。

　　另外還需要綜合考察機(jī)房、傳輸和業(yè)主協(xié)調(diào)等限制條件。工程實(shí)施中發(fā)現(xiàn)，受到遠(yuǎn)近效應(yīng)的制約，每個(gè)天線的EIRP不應(yīng)過大，每個(gè)天線點(diǎn)的覆蓋范圍不應(yīng)過大。

5、結(jié)束語

　　從電信運(yùn)營的戰(zhàn)略角度來看，良好的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)對于運(yùn)營商提高服務(wù)水平、增強(qiáng)競爭實(shí)力、樹立企業(yè)形象，具有不可低估的作用。如何建立一個(gè)高質(zhì)量無縫覆蓋的網(wǎng)絡(luò)還將是一個(gè)在實(shí)踐中不斷發(fā)展完善的課題。