住宅小區(qū)的TD-SCDMA系統(tǒng)室內(nèi)分布設(shè)計(jì)

摘要:隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化規(guī)模的擴(kuò)大建設(shè)，住宅小區(qū)越來(lái)越多，對(duì)室內(nèi)通信要求越來(lái)越高。TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)是將信號(hào)源信號(hào)均勻地分布在建筑物內(nèi)部的每個(gè)地方，以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋。該文從信源的設(shè)計(jì)、天線的布置、信號(hào)外泄控制等問(wèn)題進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，對(duì)TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，從總體上實(shí)現(xiàn)了住宅小區(qū)的TD-SCDMA系統(tǒng)室內(nèi)分布。

關(guān)鍵詞:TD-SCDMA;室內(nèi)分布;信號(hào);天線

中圖分類(lèi)號(hào):TP11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2009)36-10420-02

The TD-SCDMA System Indoor Distribution Design of Residential District

LIU Fang

(Engineering and Commerce South-Central University for Nationalities Institute of Business and Experiment Center， Wuhan 430065， China)

Abstract: The indoor Communicating request is getting higher and higher along with the development of economy， the enlargement of the urbanization scale， Residential district increase. The TD-SCDMA indoor distribution system is distributes the supply oscillator signal evenly in each place of building interior to realize the Indoor Coverage. The source design， outside antenna's arrangement， Signal leakage control and so on is analyzed and designed in this article， it also has carried on the network optimization to the TD-SCDMA indoor distribution system， To realized the TD-SCDMA indoor distribution system of residential district in a whole.

Key words: TD-SCDMA; indoor distribution; signal; antenna

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市化建設(shè)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，房地產(chǎn)的發(fā)展，新建的大型高檔住宅小區(qū)越來(lái)越多，使手機(jī)在室內(nèi)的使用頻率日益增加。用戶已不再滿足于只有室外的移動(dòng)通信服務(wù)，同時(shí)也要求有更好的室內(nèi)移動(dòng)通信服務(wù)。

TD-SCDMA 集成了頻分(FDMA)、時(shí)分(TDMA)、碼分(CDMA)和空分(SDMA)四種多址接入技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。TD-SCDMA系統(tǒng)室內(nèi)分布覆蓋是指在室外宏基站無(wú)法穿透的樓宇內(nèi)通過(guò)分布式天線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的室內(nèi)覆蓋。TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)與室外分布系統(tǒng)構(gòu)成統(tǒng)一的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)，與GSM網(wǎng)絡(luò)相對(duì)獨(dú)立。室內(nèi)分布系統(tǒng)是將信號(hào)源信號(hào)均勻地分布在建筑物內(nèi)部的每個(gè)地方，以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋。

但是，由于TD-SCDMA系統(tǒng)室內(nèi)分布建設(shè)尚處于起步階段，建設(shè)一個(gè)可管理、可運(yùn)營(yíng)和可維護(hù)的TD-SCDMA 室內(nèi)分布網(wǎng)絡(luò)仍然存在一定問(wèn)題。

1 TD-SCDMA 的網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 信號(hào)源選取

室內(nèi)分布系統(tǒng)信源主要包括:宏基站、微基站、射頻拉遠(yuǎn)(BBU+RRU)和直放站四種。宏蜂窩主要應(yīng)用大型場(chǎng)館的建筑物，微蜂窩應(yīng)用在中小型建筑物。BBU+RRU應(yīng)用在建筑群的建筑物。光纖直放站主要應(yīng)用在補(bǔ)盲區(qū)。

對(duì)于現(xiàn)在的普通和高檔住宅小區(qū)，人口密度大，并且是生活常在的地方，對(duì)通話業(yè)務(wù)需求大，通話質(zhì)量要求高，所以需要大容量和廣的覆蓋率。對(duì)較大的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，根據(jù)安裝條件和話務(wù)頻繁程度可選用微基站或宏蜂窩基站作為信源。住宅小區(qū)是屬于高話務(wù)密度和大覆蓋規(guī)模的場(chǎng)景，一般采用射頻拉(BBU+RRU)[1]遠(yuǎn)作為信號(hào)源。圖1是 BBU+RRU用于室內(nèi)覆蓋的示意圖。

從圖1中可以看到主要有以下特點(diǎn):BBU和 RRU之間采用光纖連接，減少饋線損耗;BBU可以靈活連接多個(gè) RRU，靈活組網(wǎng);BBU的基帶容量充分共享，適應(yīng)話務(wù)分布不均勻的場(chǎng)景，并且可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性;小型 BBU，RRU都可以實(shí)現(xiàn)掛墻安裝，方便室內(nèi)覆蓋的工程應(yīng)用;通過(guò)工程設(shè)計(jì)，BBU+RRU解決室內(nèi)覆蓋時(shí)，可以不使用干放，從而避免干放引入對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲干擾、上下行不平衡等問(wèn)題。

1.2 天線的選擇與布放

在室內(nèi)分布系統(tǒng)中主要采用以下幾種天線:小的平板定向天線;全向柱形天線;全向吸頂天線。住宅小區(qū)設(shè)計(jì)天線的安裝位置是有較大困難的，在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中，依靠聯(lián)合檢測(cè)算法，在室內(nèi)外異頻組網(wǎng)的情況下，室內(nèi) TD-SCDMA 小區(qū)不采用智能天線， 還是可以獲得良好的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

住宅小區(qū)的環(huán)境要人文化，則TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)天線設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足以下原則[2]:天線口輸出建議功率在8～12dBm;TD-SCDMA天線口輸出功率要求:PCCPCH信道功率為0～5dBm;在部分場(chǎng)合為更好的滿足業(yè)務(wù)需求，可適當(dāng)減少單個(gè)天線的覆蓋范圍，天線口PCCPCH信道功率可達(dá)到7dBm;適當(dāng)保證室內(nèi)PHS天線和TD-SCDMA的天線的隔離，保證PHS不會(huì)對(duì)室內(nèi)TD-SCDMA信號(hào)源產(chǎn)生干擾。

對(duì)于住宅小區(qū)，由于樓層布局復(fù)雜，設(shè)計(jì)比較困難，相對(duì)與2G信號(hào)，TD-SCDMA 信號(hào)的室內(nèi)鏈路損耗大 8dB～12dB，需要布放更多的天線點(diǎn)位，以滿足 TD-SCDMA 覆蓋和容量的要求。另一方面，室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號(hào)泄漏容易造成對(duì)室外信號(hào)的干擾，使軟切換增多，從而影響室外的掉話率。因此，采用多天線、小功率的方法，減少室內(nèi)天線的輸出電平，以控制信號(hào)泄漏電平;在靠近窗戶、門(mén)口等邊緣區(qū)域，應(yīng)采用方向性較好的定向天線，以減少信號(hào)的泄漏。

1.3 信號(hào)外泄的控制

由于 CDMA 系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng)，因此減少不必要的干擾對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)容量有很重要的影響。由于住宅小區(qū)墻體和玻璃的損耗，造成TD-SCDMA室內(nèi)信號(hào)泄露在室外，造成不必要的切換，為了控制外泄，除了利用墻體的隔離外，可以輔助墻附近盡可能安裝板狀定向天線向內(nèi)覆蓋，并盡量減小靠近外墻的天線口功率。

1.4 最小耦合損耗問(wèn)題

最小耦合損耗(MCL)是指基站和手機(jī)的發(fā)射部分與接收部分之間最小的耦合損耗。為了防止室內(nèi)噪音的提高，在運(yùn)用中，可以通過(guò)詳細(xì)規(guī)劃減少 MCL 的影響。根據(jù)住宅小區(qū)工作頻率范圍、駐波比、插損選取合適的功分器、耦合器 工作頻率范圍包含800～2500MHz; 在全頻段內(nèi)駐波比≤1.3;功分器插損≤0.1dB(不包含分配比)。

2 室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的改造

2.1 住宅小區(qū)TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)改造要求

室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)主要由信號(hào)源和信號(hào)分布系統(tǒng)兩部分組成。室內(nèi)覆蓋信號(hào)分布系統(tǒng)主要由耦合器、功率分配器、合路器、室內(nèi)天線、饋線等無(wú)源器件和電纜、天線組成。

TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)改造的具體要求[3]:增加或替換TD-SCDMA信源，和GSM信源信號(hào)合路后，饋入分布系統(tǒng)之中;更換不滿足TD-SCDMA要求的合路器、功分器、耦合器以及天線;增加TD-SCDMA干線放大器;更換不滿足TD-SCDMA要求的饋線; 根據(jù)功率預(yù)算適當(dāng)增加天線數(shù)量，合理分布天線。

2.2 TD-SCDMA系統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)改造方案

2.2.1 有源室內(nèi)分布系統(tǒng)改造方案

在話務(wù)分布不均勻在大型住宅小區(qū)，為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。有源室內(nèi)分布系統(tǒng)的改造:新建TD-SCDMA主干線，充分利用BBU可以靈活連接多個(gè)RRU，RRU可以盡量靠近目的覆蓋區(qū)安裝的優(yōu)勢(shì)，可使BBU的基帶容量充分共享將TD-SCDMA、GSM在支路合路，完成信號(hào)覆蓋，系統(tǒng)示意圖如圖2。

2.2.2 無(wú)源室內(nèi)分布系統(tǒng)的改造方案

對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)要求較高的住宅區(qū)的改造:新增 TD-SCDMA 主干線，根據(jù)需要合路 TD-SCDMA 有源設(shè)備。GSM 覆蓋系統(tǒng)的邊緣場(chǎng)強(qiáng)小于-75dBm，TD-SCDMA 信源設(shè)備選擇使用宏蜂窩，然后新增主干線，根據(jù)需要增加 TD-SCDMA 干放，然后合路[4]。系統(tǒng)示意圖如圖3。

2.2.3 利用原有設(shè)備有源室內(nèi)分布系統(tǒng)改造方案

針對(duì)無(wú)源設(shè)備電氣性能能夠同時(shí)滿足 GSM 和 TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)要求，不需要更換無(wú)源器件的 GSM 室內(nèi)分布系統(tǒng)，采用如下改造方案:該改造方案可以保留原有 GSM 干放等有源設(shè)備，通過(guò)合路器添加 TD-SCDMA 干放。在GSM 原有干放位置使用合路器把信號(hào)分開(kāi)，通過(guò)各自的干線放大器進(jìn)行信號(hào)放大，然后通過(guò)雙頻合路器進(jìn)行合路;同時(shí)需要將窄帶的天線等無(wú)源器件，替換成滿足TD-SCDMA 要求的寬帶器件。系統(tǒng)示意圖如題4。

在大型住宅小區(qū)TD-SCDMA 改造過(guò)程中，饋線部分改造采用后端合路方式，該方式對(duì) GSM 影響較小，且調(diào)整靈活，可以方便采用 TD-SCDMA 系統(tǒng)的多通道覆蓋方式;天線需要根據(jù)實(shí)際覆蓋效果進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)，增加天線數(shù)量，保證 TD-SCDMA 的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

3 TD-SCDMA室內(nèi)分布網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的主要目標(biāo)是提高網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)，一般包括覆蓋優(yōu)化、接入優(yōu)化、切換優(yōu)化以及室內(nèi)外協(xié)同優(yōu)化等方面。

3.1 覆蓋優(yōu)化

引起 PCCPCHRSCP弱覆蓋原因是室內(nèi)分布系統(tǒng)天饋設(shè)計(jì)不合理， 對(duì)設(shè)計(jì)不合理的天饋系統(tǒng)，應(yīng)充分運(yùn)用“多天線，小功率”方法，同時(shí)選擇合理的地方增加天線點(diǎn)。 對(duì)住宅小區(qū)信號(hào)的越區(qū)覆蓋，可以調(diào)整覆蓋看臺(tái)的天線下傾角、方位角，合理控制小區(qū)信號(hào)覆蓋區(qū)域。小區(qū)間的隔離度也直接影響室內(nèi) TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)性能。通過(guò)限制天線的掛高，天線安裝位置，合理設(shè)置方位角和下傾角，盡量控制信號(hào)越區(qū)，也可以通過(guò)自然樓層隔斷和異頻組網(wǎng)來(lái)有效的提升小區(qū)隔離度[5]。 (下轉(zhuǎn)第10426頁(yè))

(上接第10421頁(yè))

3.2 干擾優(yōu)化

TD-SCDMA系統(tǒng)的干擾主要分兩個(gè)大的方面:系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)外干擾。對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)的同頻干擾，在做頻率規(guī)劃時(shí)應(yīng)盡量使頻點(diǎn)分配最優(yōu);對(duì)于相鄰小區(qū)交叉時(shí)隙等帶來(lái)的干擾，可調(diào)整交叉時(shí)隙優(yōu)先級(jí);對(duì)于下行對(duì)上行帶來(lái)的干擾，可將UpPCH重新配置，使它所處的時(shí)隙無(wú)干擾。對(duì)于其他系統(tǒng)的信號(hào)干擾只能在源頭控制。

3.3 切換優(yōu)化

室內(nèi)分布的信號(hào)切換主要存在于室內(nèi)小區(qū)切換、室內(nèi)外進(jìn)出切換以及電梯切換三個(gè)方面。由于小區(qū)距離太近，小區(qū)間隔離度差，容易產(chǎn)生頻繁切換和乒乓切換，需要結(jié)合覆蓋優(yōu)化，控制切換帶;室內(nèi)外進(jìn)出切換優(yōu)化手段結(jié)合室外宏站的覆蓋優(yōu)化，合理調(diào)整室內(nèi)小區(qū)和室外宏小區(qū)的切換區(qū)域;由于電梯壁本身大的穿透損耗帶來(lái)的切換，可以在電梯口增設(shè)專(zhuān)用天線用于切換過(guò)渡。

同時(shí)也可以合理設(shè)置 “PCCPCH RSCP切換遲滯量(Hysteresis) ”“切換遲滯時(shí)延(Time To Trigger)”層三濾波因子(Filter Coefficient)等切換參數(shù)，或者設(shè)置小區(qū)個(gè)體偏移(CIO)等無(wú)線參數(shù)合理控制切換帶。

3.4 室內(nèi)外協(xié)同優(yōu)化

室內(nèi)、室外應(yīng)盡量采用異頻組網(wǎng)，確保相互干擾較小。對(duì)于TD系統(tǒng)，由于室內(nèi)的覆蓋系統(tǒng)不采用智能天線，抗干擾能力較差，因此室外信號(hào)干擾場(chǎng)館內(nèi)信號(hào)是更為主要的矛盾。減少室外宏站對(duì)室內(nèi)的影響，通過(guò)天線下傾角和發(fā)射功率的調(diào)整(收縮覆蓋)，在滿足覆蓋站點(diǎn)周邊區(qū)域的覆蓋指標(biāo)前提下，盡量避免宏蜂窩小區(qū)信號(hào)進(jìn)入到室內(nèi)覆蓋站點(diǎn)內(nèi)部。

4 結(jié)束語(yǔ)

該文對(duì)TD-SCDMA系統(tǒng)室內(nèi)分布進(jìn)行了闡述，從信源的設(shè)計(jì)、天線的布置、信號(hào)外泄控制和最小耦合問(wèn)題進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了TD-SCDMA系統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，同時(shí)本文也介紹了幾種室內(nèi)分布的系統(tǒng)改造方案，最后對(duì)TD-SCDMA系統(tǒng)室內(nèi)分布進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，從總體上實(shí)現(xiàn)了住宅小區(qū)的TD-SCDMA系統(tǒng)室內(nèi)分布。

參考文獻(xiàn):

[1] 羅建迪，趙品勇，李俊杰.TD-SCDMA 室內(nèi)分布系統(tǒng)共享方案分析[J].研究與設(shè)計(jì)，2007(12):12-16.

[2] 黃靳哲.高層室內(nèi)覆蓋解決方案淺析[J].通信世界，2008(10):B16-B17.

[3] 陳界.TD-SCDMA室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)[D].上海交通大學(xué)工程碩士專(zhuān)業(yè)學(xué)位論文，2008(4):21-26.

[4] 3GPP.TR25.942，v6.4.0，Radio Frequency (RF) system scenarios[J/OL].http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/25_series/25.942/，2005.

[5] 朱東照，羅建迪，謝偉良.室內(nèi)分布系統(tǒng)TD-SCDMA改造方案[J].中國(guó)無(wú)線電，2007(4):23-26.