３Ｇ移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中室內(nèi)信號(hào)覆蓋解決方案

丁清泉

摘要：室內(nèi)覆蓋作為3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要組成部分,雖然已經(jīng)有為數(shù)不少的3G室內(nèi)覆蓋試點(diǎn)工程在不同城市完成了施工和測(cè)試,但是室內(nèi)覆蓋環(huán)境普遍較為復(fù)雜,不同試點(diǎn)工程的測(cè)試目標(biāo)和工作重點(diǎn)也不盡相同,為了給后期的3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供一個(gè)有實(shí)際參考價(jià)值的規(guī)劃原則,結(jié)合我們?cè)?G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)方面的豐富經(jīng)驗(yàn)和3G系統(tǒng)自身的特點(diǎn),我們制定了一套3G(以WCDMA為主)室內(nèi)覆蓋分布系統(tǒng)建設(shè)的規(guī)劃原則。

關(guān)鍵詞：3G；網(wǎng)絡(luò)；信號(hào)覆蓋

WODMA系統(tǒng)需要提供給用戶豐富的業(yè)務(wù)類型(如可視電話、多媒體、高速率下載等)，高速率意味著高容量的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，也意味著更高的服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)水平，這又直接和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投入相關(guān)聯(lián)。由于不同的用戶群需要的服務(wù)不一樣，因此在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃初期就有必要按業(yè)務(wù)需求合理分配資源，以節(jié)省投資，并能加快網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度。所以在WODMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案實(shí)施前，需要對(duì)覆蓋目標(biāo)做詳細(xì)的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)和所需要的服務(wù)等級(jí)，結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，一個(gè)合理的3G室內(nèi)覆蓋工程需要重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)因素：

1 目標(biāo)覆蓋區(qū)覆蓋等級(jí)

按照不同區(qū)域?qū)I(yè)務(wù)需求不同，根據(jù)需要提供的服務(wù)等級(jí)和規(guī)劃目標(biāo)可將目標(biāo)覆蓋區(qū)分為：重要區(qū)域(384kbit/s高速數(shù)據(jù)密集區(qū)域)：要求CS12.2K、0S64K、PS384K等業(yè)務(wù)的連續(xù)覆蓋; 次重要區(qū)域(144kbit/s低速數(shù)據(jù)密集區(qū)域)：要求CS12.2K、0864K、PSl28K等業(yè)務(wù)的連續(xù)覆蓋;一般區(qū)域(64kbit/s語(yǔ)音電話、可視電話密集區(qū)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)低發(fā)區(qū))：要求312.2K、0S64K等業(yè)務(wù)的連續(xù)覆蓋，可以考慮補(bǔ)充PS64K業(yè)務(wù); 非重點(diǎn)考慮的區(qū)域(有普通語(yǔ)音電話需求，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)低發(fā)區(qū)):保證CS12.2K業(yè)務(wù)。

用信號(hào)強(qiáng)度和信號(hào)質(zhì)量區(qū)分不同目標(biāo)覆蓋區(qū)覆蓋等級(jí)是一種較為簡(jiǎn)單有效的策略，這也是目前普遍采用的設(shè)計(jì)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)：

重要區(qū)域:邊緣導(dǎo)頻功率≥-85dBm，Ec/Io≥-8dB;

次重要區(qū)域:邊緣導(dǎo)頻功率≥-90dBm，Ec/Io≥-10dB;

一般區(qū)域:邊緣導(dǎo)頻功率≥-95dBm，Ec/10≥-12d8;

非重點(diǎn)區(qū):邊緣導(dǎo)頻功率≥-1 00dBm，Ec/1o≥-15dB。

2 信源的選擇

由于實(shí)際WODMA網(wǎng)絡(luò)中可能同時(shí)提供CSl 2.2kbit/s、OS64kbit/3、PS64kbit/3、PSl 28kbit/s、PSl 44kbit/s及PS384kbit/s業(yè)務(wù)，每種業(yè)務(wù)占用不同的網(wǎng)絡(luò)資源，對(duì)信號(hào)質(zhì)量的要求也不一樣，要構(gòu)建一個(gè)合理的滿足話務(wù)需求的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，就需要對(duì)業(yè)務(wù)需求做仔細(xì)考察。

從外場(chǎng)測(cè)試結(jié)果看，WODMA系統(tǒng)的容量較OSM系統(tǒng)大很多，考慮在建網(wǎng)初期網(wǎng)絡(luò)用戶較少，網(wǎng)絡(luò)的廣泛覆蓋是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的關(guān)鍵，在此前提下可以多使用直放站代替基站作為信源，這樣不僅能加快網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度，還可以有效轉(zhuǎn)移大型宏基站的多余資源，能夠降低初期建設(shè)投資;待日后話務(wù)量漸漲的情況下再將其更換為基站。

對(duì)于業(yè)務(wù)需求大、有條件建設(shè)專用機(jī)房的目標(biāo)覆蓋區(qū)，可優(yōu)先考慮采用室內(nèi)宏基站;對(duì)于建設(shè)條件有限(如沒有專門的機(jī)房)的場(chǎng)合，則優(yōu)先考慮使用微蜂窩。

信號(hào)源的選取，我們需要綜合考慮話務(wù)量、覆蓋面積、建筑結(jié)構(gòu)、信號(hào)源方式等因素的影響，最終采用既可達(dá)到所需的覆蓋要求又可合理控制成本的分布系統(tǒng)。

3 頻率規(guī)劃

WODMA系統(tǒng)中每個(gè)載頻內(nèi)的所有用戶共享頻率、時(shí)間和功率資源，用特征碼(擾碼和信道碼)對(duì)信號(hào)作統(tǒng)計(jì)處理來(lái)區(qū)分信道，也即所說的碼分多址技術(shù)。

雖然WODMA系統(tǒng)無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的頻率規(guī)劃，信道間的隔離完全由特征碼的統(tǒng)計(jì)特性的正交性來(lái)實(shí)現(xiàn)。但特征碼的正交性并不理想，造成系統(tǒng)的信道隔離不如FDMA和TDMA好，而且使用的信道越多，其他信道信號(hào)對(duì)本信道的干擾就越強(qiáng)。如果功率配置、覆蓋范圍設(shè)置不合理，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)頻污染現(xiàn)象。

導(dǎo)頻污染是WCDMA系統(tǒng)獨(dú)有的特性，是影響網(wǎng)絡(luò)性能的一項(xiàng)重要因素。導(dǎo)頻污染增加了網(wǎng)絡(luò)的干擾，同時(shí)使得切換算法無(wú)法有效地工作，必須嚴(yán)格加以控制。

在室內(nèi)覆蓋工程中，因?yàn)橛薪ㄖ锏钠帘?、阻擋作用，室外宏基站?duì)室內(nèi)信號(hào)的干擾一般較小，所以在大部分場(chǎng)合都可以盡量采用室內(nèi)、室外同頻信號(hào)的策略，以節(jié)省有限的頻率資源但是在有較大業(yè)務(wù)需求而無(wú)線環(huán)境本來(lái)就復(fù)雜的區(qū)域(如密集城區(qū)的高層型建筑物內(nèi))，室內(nèi)、室外采用異頻策略就能很好的解決增加容量和控制干擾的目的。

4 合理的切換區(qū)

WODMA系統(tǒng)由于軟切換的引入，對(duì)抗了陰影衰落，引入了軟切換增益，擴(kuò)大了小區(qū)的覆蓋范圍，同時(shí)減少對(duì)于其它小區(qū)的干擾，并通過分集改善性能;但是軟切換也帶來(lái)了硬件的額外開銷，基站一般需要多預(yù)留30%的信道單元。

在室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)中，室內(nèi)系統(tǒng)會(huì)引入了新的信源，這樣肯定要在目標(biāo)覆蓋區(qū)邊緣形成新的切換區(qū)。因?yàn)闊o(wú)線信號(hào)傳播特性和實(shí)際環(huán)境有很大影響，工程開通后實(shí)際的切換區(qū)可能會(huì)較大，這樣就需要通過大量的測(cè)試及優(yōu)化工作，如果采用室內(nèi)、室外同頻策略，需要將軟切換區(qū)控制在我們需要的合理范圍內(nèi)；如果采用室內(nèi)、室外異頻策略，則更需要仔細(xì)設(shè)計(jì)切換區(qū)，既要保證有足夠的切換區(qū)間供系統(tǒng)完成硬切換，還不能讓切換區(qū)過大以避免頻繁的硬切換。

5 天線的布放及功率分配

因?yàn)?G室內(nèi)覆蓋區(qū)域基本都需要保證CS64K業(yè)務(wù)的連續(xù)覆蓋，設(shè)計(jì)的分布系統(tǒng)中室內(nèi)全向天線的有效覆蓋半徑建議控制在8-12m范圍內(nèi)。

另外，WCDMA系統(tǒng)是白干擾系統(tǒng)，理論分析UE發(fā)射功率的動(dòng)態(tài)變化量會(huì)造成小區(qū)內(nèi)的干擾，其原因是在室內(nèi)WODMA覆蓋系統(tǒng)中，如果手機(jī)接收的信號(hào)強(qiáng)度足夠強(qiáng)，由于功率控制會(huì)使手機(jī)的發(fā)射功率達(dá)到最低，如果這個(gè)時(shí)候用戶的發(fā)射功率達(dá)到最低而用戶還是離天線越來(lái)越近，那么就會(huì)對(duì)其它手機(jī)造成干擾，使其它手機(jī)不得不抬高發(fā)射功率。

經(jīng)測(cè)試，普通全向吸頂天線空間耦合損耗大約為25-30dB，為了保證MOL≥65dB，則從基站到天線入口的鏈路損耗需要35dB以上，即天線入口導(dǎo)頻功率應(yīng)不大于33-35=-2dBm?？紤]到樓內(nèi)天線安裝高度普遍在2.2m以上，而用戶實(shí)際持手機(jī)高度不會(huì)超過2m，所以建議實(shí)際天線入口導(dǎo)頻功率不超過3dBm，以控制天線的最大覆蓋半徑不至于太小。

6 干擾

在3G室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)中，因?yàn)橐M量共用室內(nèi)分布系統(tǒng)，各系統(tǒng)的有源設(shè)備在發(fā)射有用信號(hào)的同時(shí)，在它的工作頻帶外還會(huì)產(chǎn)生雜散、諧波、互調(diào)等無(wú)用信號(hào)，這些信號(hào)落到其他系統(tǒng)的工作頻帶內(nèi)，就會(huì)對(duì)其他系統(tǒng)形成干擾。

通過理論分析，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的各種干擾信號(hào)的抑制，只能通過多頻合路器的通道隔離度來(lái)實(shí)現(xiàn)。在無(wú)源器件的使用上，需要嚴(yán)格選取。

總結(jié)

從測(cè)試結(jié)果看，改造后的工程基本能夠達(dá)到3G信號(hào)覆蓋標(biāo)準(zhǔn)的要求。但在3G工程改造中還應(yīng)注意以下兩點(diǎn):首先由于原GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)普遍采用大功率、少天線的設(shè)計(jì)思路(這種設(shè)計(jì)方式在20網(wǎng)絡(luò)中基本都可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并且能大幅度降低工程成本，因此被廣泛采用)，但該類設(shè)計(jì)易造成室內(nèi)信號(hào)功率分配不均;其次2G室內(nèi)分布系統(tǒng)基本沒有采用分區(qū)覆蓋的方式，如果3G系統(tǒng)室內(nèi)采用2小區(qū)以上配置，將很難設(shè)置切換區(qū); 因此在原有室內(nèi)分布系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加天線數(shù)量、更改天線位置等簡(jiǎn)單改造既不能明顯改善原2G系統(tǒng)的覆蓋質(zhì)量，而且改造工程的施工難度較大，耗費(fèi)更多;建議這類工程采用全部改造方式(即拆除原系統(tǒng)新建)。