無線網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)覆蓋的實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化

錢振技

【摘要】文章重點(diǎn)分析了引入室內(nèi)覆蓋的理由，以及室內(nèi)覆蓋的實(shí)現(xiàn)方式：微蜂窩接入、直放站接入、宏蜂窩分裂接入，提出了各種優(yōu)化方法：直放站自身的優(yōu)化、無線參數(shù)優(yōu)化和鄰小區(qū)的優(yōu)化，并給出了具體案例。

【關(guān)鍵詞】室內(nèi)覆蓋 直放站 天線 無線參數(shù) 鄰小區(qū)

1 引言

寧波聯(lián)通無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行已經(jīng)有10年了，市區(qū)路面覆蓋和室外覆蓋作為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)重點(diǎn)已基本完善。但城市建設(shè)與發(fā)展不斷加快，越來越多的高樓大廈、居民小區(qū)等建筑群拔地而起，解決高層室內(nèi)覆蓋已經(jīng)成為城市無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

2 為什么需要引入室內(nèi)覆蓋

相關(guān)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：移動用戶的室內(nèi)通話行為越來越多，約占整個通話的60%，但是在一些高層建筑，覆蓋情況不是很好，會造成話音質(zhì)量差、掉話等問題。在一些建筑比較密集的多層（如6層）居民小區(qū)，離基站相對較遠(yuǎn)，同時又受到周邊樓宇的遮擋，雖然在小區(qū)的室外基本能夠正常通話，但是到達(dá)室內(nèi)后，信號衰減非常大，尤其是在1到3樓及地下儲藏室，這就成了覆蓋弱點(diǎn)。

室內(nèi)覆蓋是針對室內(nèi)用戶群、用于改善建筑物內(nèi)移動通信環(huán)境的一種成功的方案，近幾年在全國各地的移動通信運(yùn)營商中得到了廣泛應(yīng)用。其原理是利用室內(nèi)天線分布系統(tǒng)將移動基站的信號均勻分布在室內(nèi)每個角落，從而保證室內(nèi)區(qū)域擁有理想的信號覆蓋。

室內(nèi)覆蓋的引入可以較為全面地改善建筑物內(nèi)的通話質(zhì)量，提高移動電話接通率，開辟出高質(zhì)量的室內(nèi)移動通信區(qū)域；可以分擔(dān)室外宏蜂窩話務(wù)擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)容量，也可以解決高層干擾問題。

3 室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式

3.1 微蜂窩接入方式

要改善高話務(wù)量地區(qū)的室內(nèi)信號覆蓋，作為比宏蜂窩更好的室內(nèi)系統(tǒng)解決方案，微蜂窩是最佳解決方案。微蜂窩方式的通話質(zhì)量比宏蜂窩方式要高出許多，對宏蜂窩無線指標(biāo)的影響甚小，并且具有增加網(wǎng)絡(luò)容量的效果。寧波聯(lián)通對市區(qū)部分大型寫字樓以及高標(biāo)準(zhǔn)酒店的G、C二網(wǎng)都用北電微蜂窩系統(tǒng)進(jìn)行了覆蓋，這些區(qū)域網(wǎng)絡(luò)覆蓋良好，例如平安大廈、世貿(mào)中心等。

微蜂窩的建設(shè)對環(huán)境要求較高，需要有專用的機(jī)房及空調(diào)；而且其成本較高，需要進(jìn)行頻率規(guī)劃，增建傳輸系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作量大。因此需要綜合權(quán)衡移動網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)營商等多方面因素才能定奪，對話務(wù)量少、投資回報少的站點(diǎn)，應(yīng)該慎重規(guī)劃。

3.2 直放站接入方式

目前是室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)最普遍的方式，具有體積小、安裝方便靈活、價格低等優(yōu)勢。由于微蜂窩的設(shè)備投入與工程周期都較大，只適合在話務(wù)量集中的高檔會議廳或商場使用，在這種情況下，直放站（Repeater）以其靈活簡易的特點(diǎn)成為解決簡單問題的重要方式。直放站不需要基站設(shè)備和傳輸設(shè)備，安裝簡便靈活，設(shè)備型號也豐富多樣，在移動通信中正扮演越來越重要的角色。

直放站主要分為無線直放站與光纖直放站：無線直放站是最常見的一種直放站，設(shè)備成本低，易于安裝，尤其是方便搬遷，是補(bǔ)盲、擴(kuò)大覆蓋區(qū)域最簡便的方法。但同頻無線直放站如果調(diào)測不當(dāng)則極易造成對基站的干擾，尤其是在CDMA系統(tǒng)中，這種現(xiàn)象更加明顯，在接入網(wǎng)絡(luò)時要特別注意。

光纖直放站是目前普遍認(rèn)為比較穩(wěn)定的直放站，使用時要控制接入基站的底部噪聲電平。它需要使用光纖將基站信號連入直放站系統(tǒng)內(nèi)，信號源比較純凈，一般不容易對大網(wǎng)形成干擾。高大建筑物室內(nèi)覆蓋采用光纖接入時，有時為了平衡各扇區(qū)間的話務(wù)量，還會采用多扇區(qū)接入的光纖直放站。

光纖直放站將扇區(qū)覆蓋范圍延伸，但相應(yīng)地也會增加延時，所以帶直放站的扇區(qū)搜索窗應(yīng)該根據(jù)引入的延時合理調(diào)整。

3.3 宏蜂窩分裂接入方式

宏蜂窩分裂接入方式是以室外宏蜂窩作為室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的信號源（即無線接入方式），主要思路是就近直接采用附近基站信號源，在相應(yīng)的宏小區(qū)功分、耦合或分裂出一部分信號，采用特型天線進(jìn)行直接覆蓋。其前提是要充分結(jié)合現(xiàn)場無線環(huán)境和正確使用特型天線，以防止無線信號泄漏或過覆蓋形成網(wǎng)內(nèi)干擾。目前這種覆蓋方式在寧波一些新建的大型住宅小區(qū)使用較為廣泛，如日月星辰、中山明都等。主要優(yōu)點(diǎn)是性價比較高，在投入不太大的情況下，可以對大量面積進(jìn)行覆蓋。

普通天線水平波瓣比較寬，垂直波瓣比較窄。天線的增益與波瓣的寬度成反比，在相同增益的情況下，水平波瓣比較寬的天線，垂直波瓣比較窄。而該方式需要選用垂直波瓣較寬、水平波瓣較窄的天線；在不需要覆蓋很遠(yuǎn)的情況下，適當(dāng)降低天線的增益，提高垂直波瓣的寬度。天線的增益、水平方向波瓣、垂直方向波瓣這三個方面是相互制約的，根據(jù)實(shí)際情況選擇適合的天線，有時候能達(dá)到事半功倍的效果。

3.4 具體案例

以下為寧波聯(lián)通比較成功的日月星辰的設(shè)計(jì)方案，主要采用宏蜂窩分裂接入方式進(jìn)行小區(qū)覆蓋。

（1）無線覆蓋解決方案示意圖

（2）方案陳述

利用春天賓館室分系統(tǒng)作為信號源，耦合一路信號作室外重發(fā)覆蓋該地區(qū)，解決G/C網(wǎng)室內(nèi)深度覆蓋問題。

利用單身公寓室分系統(tǒng)作為信號源，分別耦合G/C網(wǎng)各一路信號作室外重發(fā)覆蓋該地區(qū)，解決G/C網(wǎng)另一面室內(nèi)深度覆蓋問題。

利用興寧大廈GSM/CDMA基站第二扇區(qū)作為信號源，耦合該小區(qū)信號，利用特型天線覆蓋該地區(qū)，解決兩棟高樓G/C網(wǎng)室內(nèi)導(dǎo)頻污染和干擾問題。

總體上，無論是G網(wǎng)還是C網(wǎng)我們都從兩到三個方向引信源打目標(biāo)樓盤，使整個樓盤覆蓋完整。

4 室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的優(yōu)化

4.1 直放站自身的優(yōu)化

在選擇直放站類型時有這樣一個原則：在樓頂或墻壁安裝室外天線的地方，如果測到某個小區(qū)的信號比其它小區(qū)的強(qiáng)負(fù)十幾dBm以上，并且質(zhì)量好，則選擇寬帶直放站；如果周圍小區(qū)的信號強(qiáng)度都接近，并且很難找到信號質(zhì)量很好的小區(qū)，則選擇選頻直放站，這樣就可以選擇一個信號相對不強(qiáng)但是質(zhì)量很好的小區(qū)為施主小區(qū)。

另外，直放站對基站的上行干擾也是一個需要注意的問題。所有的直放站接入基站均存在著上行通道，接入到基站接收機(jī)入口的噪聲功率要小于-120dBm，這是由設(shè)備本身的工作帶內(nèi)的雜散輻射電平和上行增益共同決定的。在實(shí)際調(diào)測中，需要把重發(fā)端的天饋系統(tǒng)或者有源干放（一般為室內(nèi)分布系統(tǒng)）接入，然后讓網(wǎng)管監(jiān)控人員觀察二極接收電平。只要控制住上行噪聲，直放站就不會對基站形成干擾。

直放站施主站的選擇也比較重要，原則上盡量選擇傳輸鏈路比較近的，因?yàn)榫嚯x遠(yuǎn)引起衰耗大從而會對設(shè)備性能產(chǎn)生影響。

4.2 無線參數(shù)的優(yōu)化

對CDMA來說主要包括搜索參數(shù)與切換參數(shù)。搜索參數(shù)如AcquisitionSearchWidth，決定了在接入信道上基站的捕獲搜索半徑。由于基站對手機(jī)的傳輸時間一無所知，為了獲取基站服務(wù)范圍的手機(jī)信號，需要設(shè)置一個捕獲搜索窗口尺寸，以服務(wù)于小區(qū)任意覆蓋范圍內(nèi)的每個手機(jī)。該參數(shù)默認(rèn)值為2400，但如果室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)運(yùn)用光纖直放站，相當(dāng)于基站覆蓋范圍擴(kuò)大，則需要增大接入信道捕獲搜索窗口寬度，一般設(shè)置成最大值4095。

切換參數(shù)主要有SRCH_WIN_A、SRCH_WIN_N、SRCH_WIN_R。SRCH_WIN_A是指移動臺搜索激活集和候選集中導(dǎo)頻多徑信號搜索窗的大小，此窗口以正被解調(diào)的業(yè)務(wù)信道多徑信號中最先到達(dá)的為參考中心，設(shè)置過小，移動臺會遺漏部分多徑信號。而如果移動臺沒收到足夠的多徑信號，相應(yīng)導(dǎo)頻Ec/Io值會較差（因?yàn)橐苿优_會將每路多徑信號的Ec/Io值合成總的Ec/Io），從而降低了該導(dǎo)頻加入激活集的機(jī)率，同時增加了掉話的可能性。一般城區(qū)基站SRCH_WIN_A設(shè)置為5，而如果扇區(qū)下加了光纖直放站則要設(shè)置為7以上，有些經(jīng)過實(shí)際計(jì)算還要設(shè)置得更大。

SRCH_WIN_N與SRCH_WIN_A相似，不同之處在于它用于搜索相鄰導(dǎo)頻集中的導(dǎo)頻。因?yàn)橄噜弻?dǎo)頻集中導(dǎo)頻的精確到達(dá)時間不能確定，此窗口可以設(shè)置得比SRCH_WIN_A稍大，大的窗口將會增加相鄰導(dǎo)頻被搜索到的可能性。參數(shù)SRCH_WIN_R與SRCH_WIN_N相似，不同之處在于它用于搜索剩余導(dǎo)頻集中的導(dǎo)頻。由于室內(nèi)直放站離施主站一般有一定的距離，加上本身設(shè)備的時延，使得移動臺進(jìn)行軟切換時搜索窗需要設(shè)置在合適的范圍內(nèi)，不然移動臺會遺漏部分多徑信號。

具體切換參數(shù)設(shè)置與窗口大小關(guān)系如表1所示，此參數(shù)以PN chips為單位定義。

無線參數(shù)對G網(wǎng)來說主要是小區(qū)重選方面的參數(shù)，通過C2準(zhǔn)則可以使手機(jī)在空閑狀態(tài)駐留在室內(nèi)微蜂窩小區(qū)上。C2準(zhǔn)則即小區(qū)重選準(zhǔn)則，根據(jù)GSM05.08協(xié)議，影響C2準(zhǔn)則的主要參數(shù)為C1和小區(qū)重選偏移（CRO），其中C1=手機(jī)接收電平（RxLev）－手機(jī)最小接入電平（RxAccMin）為小區(qū)選擇準(zhǔn)則。切換時移動臺通話按優(yōu)先級接收，為了防止乒乓切換，讓通話較長時間保持在室內(nèi)覆蓋小區(qū)，需要設(shè)置切換門限和磁滯參數(shù)。

4.3 鄰小區(qū)優(yōu)化

在高層室內(nèi)會接收到許多附近基站的信號，為了能與室內(nèi)的主覆蓋小區(qū)進(jìn)行正常切換，需要把相關(guān)扇區(qū)加入到鄰小區(qū)。由于每個扇區(qū)添加的鄰小區(qū)數(shù)量有限，而且鄰小區(qū)過多會引起切換緩慢或成功率降低，因此需要慎重考慮。對過于遙遠(yuǎn)扇區(qū)的信號，還是需要運(yùn)用調(diào)整天線與參數(shù)的方法來控制覆蓋。

4.4 具體案例

華信國際大酒店是奉化分公司大型集團(tuán)客戶，近期他們投訴在酒店部分區(qū)域存在CDMA主被叫困難。接到投訴后運(yùn)維部無線網(wǎng)優(yōu)中心立即對該大樓進(jìn)行了測試，并提出了調(diào)整方案。方案實(shí)施后，2009年1月8日網(wǎng)優(yōu)中心聯(lián)系投訴用戶并進(jìn)行了現(xiàn)場復(fù)測，得到了用戶的認(rèn)可。

（1）前期測試描述

測試方式是用手機(jī)進(jìn)行短呼測試并用接收機(jī)進(jìn)行導(dǎo)頻掃描，從而檢查室內(nèi)分布信號是否有較大的時延，另外可以根據(jù)掃頻反映的情況對相關(guān)小區(qū)進(jìn)行相鄰關(guān)系的調(diào)整。由于接收機(jī)與GPS集成在一起，因此一定要在窗口附近能鎖定衛(wèi)星的地方，接收機(jī)才能正確反映出掃頻情況。高層的窗口接收到的信號比較多，無線環(huán)境復(fù)雜，很具有分析意義。我們在18層行政休息室朝南的窗口鎖定了衛(wèi)星進(jìn)行掃頻測試，其他樓層則主要測試了手機(jī)的接收與發(fā)射性能功率。

從測試數(shù)據(jù)來看，總體信號強(qiáng)度較理想。但18層有窗口出現(xiàn)導(dǎo)頻污染的情況，需要補(bǔ)齊相鄰關(guān)系。

（2）相關(guān)問題分析及調(diào)整

直放站調(diào)整方案

從測試情況來看，C網(wǎng)室內(nèi)分布覆蓋區(qū)域前向信號強(qiáng)度比較正常，能為手機(jī)提供良好服務(wù)。但反向上，除了連接儀器的手機(jī)上發(fā)射功率正常外，其余的2個手機(jī)發(fā)射功率都較高，一度出現(xiàn)手機(jī)發(fā)射功率在10mw以上的情況，手機(jī)發(fā)送的信息很難送達(dá)施主站。建議直放站加大上行增益，目前奉化明珠第一扇區(qū)二極接收比較正常，應(yīng)該可以承受新增的上行功率。測試中發(fā)現(xiàn)室內(nèi)分布天線大多安放在走廊，建議在會所和餐廳等大的場所增加天線，以壓制周圍基站的信號。

關(guān)于室內(nèi)分布時延的分析

室內(nèi)分布系統(tǒng)時延一直是困擾高層覆蓋的大問題，光纖直放站如果傳輸鏈路不佳或者多徑引起的時延過大，而手機(jī)搜索窗設(shè)的不夠大就會導(dǎo)致前向鏈路差，致使接入困難或者掉話。而搜索設(shè)窗置過大，呼叫建立時間就會很長或者呼叫失敗。下面是光纖直放站引入時延的經(jīng)驗(yàn)公式：

(2×R×6.6)/1.61+(1.5×d×6.6)/1.61+t/0.814

其中，R是直放站的覆蓋半徑，單位是km；d是光纖長度，單位是km；t是設(shè)備的延時，單位是μs，一般是6μs。

假設(shè)華信國際施主站到奉化明珠的光纜為2公里，直放站覆蓋半徑2公里，設(shè)備延時5ms，可以大致算得時延為34.4chips，查得對應(yīng)SRCH_WIN_A為7，而目前設(shè)置的值正好為7，沒有問題。上述搜索窗的設(shè)置是建立在理論基礎(chǔ)上的，如果由于鏈路問題出現(xiàn)不正常的時延，那就應(yīng)該另外設(shè)置。

在18層休息室窗口進(jìn)行測試時，看到室內(nèi)分布信號的時延只有6chips，比較正常。由此可見，從掌握的測試數(shù)據(jù)來看，時延還是在正常的測試范圍內(nèi)的，目前設(shè)置的參數(shù)合理。

（3）相鄰關(guān)系的調(diào)整

窗口處收到信號較雜，如果室內(nèi)分布天線放置不合理，周圍基站的信號將比室內(nèi)的強(qiáng)，不加相鄰關(guān)系就會導(dǎo)致接入失敗或掉話。我們截取了ACTIX軟件上的Refrence PN圖，從圖上看，PN459（奉氣象局Z）、PN123（奉氣象局X）、PN291（奉氣象局Y）、PN120（前方新村X）、PN405（城東蘇家Z）需要與室內(nèi)分布信號PN45（奉化明珠X）做相鄰關(guān)系。

（4）方案實(shí)施情況

2009年1月2日已完成周圍扇區(qū)鄰小區(qū)修改，并對信號源奉化明珠第一扇區(qū)LOG進(jìn)行檢查。經(jīng)分析，該扇區(qū)工作情況正常。1月3日網(wǎng)建部安排了直放站廠家一起調(diào)節(jié)上行增益，增大上行增益3dB后，手機(jī)發(fā)射功率有所降低，呼叫成功率提高。1月8日調(diào)整奉化明珠第一扇區(qū)天線，控制其覆蓋范圍，以避免重疊覆蓋區(qū)域。

（5）復(fù)測情況

1月8日下午，無線網(wǎng)優(yōu)中心對華信國際大酒店進(jìn)行了整改后的復(fù)測，測試中發(fā)現(xiàn)信號強(qiáng)度較理想，可以滿足正常通話需求。

5 結(jié)束語

無線室內(nèi)覆蓋工作包括工程勘查、設(shè)計(jì)、施工、調(diào)整和優(yōu)化等幾個過程，每一個過程都涉及到很多方面。在具體實(shí)施的過程中，需要根據(jù)樓層的情況選擇天線的類型，根據(jù)建筑物的具體情況選擇合適的設(shè)備，還需要結(jié)合周圍大網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化?？傊紤]全面，措施靈活。

室內(nèi)覆蓋在目前激烈的市場競爭下顯得尤為重要，3G時代的來臨更是帶來了機(jī)遇與挑戰(zhàn)，在平時優(yōu)化工作中我們要格外重視，不斷改善以趨近最佳。