TD-SCDMA三期室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

楊暢

（中國移動通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司 北京 100080）

1 引言

室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)在TD-SCDMA三期網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)中得到了充分的重視，與TD-SCDMA一期、二期網(wǎng)絡(luò)工程相比，三期工程有以下幾個顯著特點(diǎn)：

BBU+RRU的組網(wǎng)模式得到了廣泛應(yīng)用；

RRU的每通道輸出功率得到提升；

A頻段設(shè)備開始得到應(yīng)用；

HSDPA空分復(fù)用技術(shù)開始引入。

技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展給TD-SCDMA系統(tǒng)的組網(wǎng)模式帶來了新的變化，特別是A頻段設(shè)備及HSDPA空分復(fù)用技術(shù)的引入對TD-SCDMA室分系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了新的要求，需要及時改進(jìn)設(shè)計(jì)思路和方法。本文基于以上特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，對TD-SCDMA三期室分設(shè)計(jì)中的覆蓋、容量、信號合路、無源器件使用技巧等問題進(jìn)行了探討，為四期的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供了一些參考意見。

2 主設(shè)備性能分析

TD-SCDMA三期主設(shè)備的組網(wǎng)模式為BBU+RRU的方式，BBU與RRU之間通過光纖或光纜連接。在室分設(shè)計(jì)時需要特別注意BBU與RRU的組網(wǎng)限制，如光口數(shù)量、RRU級聯(lián)限制、小區(qū)合并限制、光纜纖芯數(shù)量、主設(shè)備供電方式、A+B頻組網(wǎng)限制等因素。表1以某廠家的主設(shè)備為例，對組網(wǎng)性能進(jìn)行詳細(xì)分析。

主設(shè)備的組網(wǎng)性能決定了TD-SCDMA三期室分系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要注意的幾個關(guān)鍵點(diǎn)，在實(shí)際工程中，不同廠家設(shè)備的主要區(qū)別也集中在以上幾點(diǎn)。

3 TD-SCDMA室分設(shè)計(jì)中的覆蓋分析

室內(nèi)分布系統(tǒng)的覆蓋分析一般采用鏈路預(yù)算和功率預(yù)算綜合決定。工程上常用的室內(nèi)傳播模型為衰減因子模型：

其中：PL(d0)＝32.4478+20×lgf+20×lgd；

n，同一樓層上的路徑損耗指數(shù)，一般取2～3；

d，接收機(jī)距離天線的距離，單位：m；

R，附加衰減因子，單位：dB；

f，頻率，單位：MHz。

表1 某廠家主設(shè)備性能參數(shù)表

最大允許的路徑損耗PLmax＝Pout+Gant-（Prev)-L；

其中：Pout為天線口的輸出功率，功率預(yù)算中取中位數(shù)5dBm；

Gant為天線的增益，單位：dBi，預(yù)算中取3dBm；

L為衰落儲備，單位：dB；

Prev為覆蓋邊緣的期望接收電平。

按照表2所示參數(shù)可以粗略估算出單天線在特定場景下的覆蓋面積。

表2 單天線的覆蓋面積估算

在根據(jù)鏈路預(yù)算結(jié)果確定出單天線的覆蓋面積后，可以根據(jù)室內(nèi)分布系統(tǒng)的功率預(yù)算估算出單個RRU的覆蓋面積。

取定RRU每通道 PCCPCH的輸出功率為32dBm、每天線平均輸出功率為5dBm的情況下，單通道RRU的覆蓋面積估算如表3所示。

特定場景下單通道RRU在5dBm的天線口平均輸出功率下能覆蓋約4000m2的區(qū)域，可以連接的天線數(shù)大約為20個。

在對站點(diǎn)勘察設(shè)計(jì)時，可以根據(jù)覆蓋面積對RRU數(shù)量進(jìn)行預(yù)估，在勘察現(xiàn)場可以比較有針對性的勘察RRU的安裝位置。此外，在規(guī)劃設(shè)計(jì)中要合理劃分RRU每通道的覆蓋范圍，做到每個RRU的覆蓋區(qū)域相對獨(dú)立，這樣有利于開啟HSDPA空分復(fù)用和后期擴(kuò)容。在對舊站址進(jìn)行改造時，必要的時候需要將2G的覆蓋范圍重新進(jìn)行規(guī)劃，調(diào)整原來2G的主干路由，不能簡單的進(jìn)行合路，否則會在重疊覆蓋區(qū)造成嚴(yán)重的同頻干擾及頻繁切換。

4 TD-SCDMA室分設(shè)計(jì)中的容量分析

在室內(nèi)站點(diǎn)建設(shè)初期，室內(nèi)分布單小區(qū)載頻配置以O(shè)3為主，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求較高的站點(diǎn)可引入A頻段，載頻配置達(dá)到O6（A頻段3載波，B頻段3載波）。

在設(shè)計(jì)中，實(shí)際的載波配置需要根據(jù)站點(diǎn)情況進(jìn)行詳細(xì)分析。常用的載波配置估算有2種方法，一種是直接估算法，一種是間接估算法。具體算法見參考文獻(xiàn)[1]。

表3 單RRU的覆蓋面積估算

5 覆蓋與容量的平衡

TD-SCDMA一期和二期的室分站點(diǎn)基本是以O(shè)3（B）配置為主，整個站點(diǎn)劃分為單個小區(qū)。但在TDSCDMA三期開啟多個HSDPA載波的背景下，以往的小區(qū)載波配置和劃分方法略顯簡單，需要根據(jù)現(xiàn)場勘查情況綜合考慮覆蓋和容量兩個因素，對系統(tǒng)進(jìn)行合理配置。圖1以某站為例，說明站點(diǎn)的覆蓋與容量之間的平衡考慮。

如圖1所示，本站根據(jù)覆蓋分析估算出需要8個單通道RRU，如果不考慮容量因素，本站可以配置為O3。經(jīng)現(xiàn)場勘查后估算出用戶容量，判定O3的配置不能滿足容量需求，需要配置多個小區(qū)才能滿足要求。因此，根據(jù)RRU的覆蓋范圍結(jié)合覆蓋區(qū)域的用戶密度重新對站點(diǎn)進(jìn)行配置，保證小區(qū)之間覆蓋范圍相對獨(dú)立，用戶容量基本相當(dāng)，最終站點(diǎn)配置為S3/3。

6 工程中的設(shè)計(jì)技巧

6.1 信號合路的實(shí)現(xiàn)

圖1 某站系統(tǒng)組網(wǎng)圖

TD-SCDMA信號與2G信號的合路器件一般采用是TD/2G合路器（800～2500MHz），合路點(diǎn)一般沿2G的主干饋線路由依次分布。合路時需要保證對原有2G系統(tǒng)盡量少做改動，同時保證每個RRU的覆蓋區(qū)域盡量獨(dú)立。實(shí)際工程中，有些共址站點(diǎn)需要將2G主干路由在路由中間斷開，在斷開點(diǎn)新增合路器反接，將高頻段信號用負(fù)載堵上，濾波出2G信號通過干放放大后再進(jìn)行TD/2G合路。

對于涉及到A+B頻RRU合路的站點(diǎn)，需要在合路點(diǎn)通過同頻合路器（1700～2500MHz的高頻同頻合路器）先對A、B頻的射頻信號進(jìn)行合路（有些主設(shè)備廠家RRU內(nèi)置A/B頻合路器，A、B頻RRU只需要通過跳線連接即可），再對TD和2G信號通過TD/2G合路器進(jìn)行合路。

對于需要合路WLAN信號的站點(diǎn)，需要預(yù)留WLAN寬頻合路器。由于WLAN系統(tǒng)的頻段較高、發(fā)射功率較低、衰耗較大，合路點(diǎn)需要再向主干路由的末端推進(jìn)，一般選擇在大樓的平層安裝，可以保證較好的覆蓋效果。通常WLAN合路器的數(shù)量要遠(yuǎn)多于TD和2G系統(tǒng)的合路器數(shù)量。

6.2 無源器件的靈活運(yùn)用

對于共址改造站來說，耦合器的耦合度選擇非常重要，在設(shè)計(jì)方案中經(jīng)常遇到某些樓層增加天線后天線口功率不足的情況，此時就需要在主干路由上替換高耦合度的耦合器。為了保證各天線口的輸出功率基本一致，一般沿主干路由延伸方向根據(jù)分支連接的天線數(shù)量采用耦合度逐漸變小的耦合器，保證主干路由功率足夠，同時保證各天線口之間的功率可以保持基本一致。

室內(nèi)分布系統(tǒng)天線的選取也非常重要，比較常用的有全向吸頂天線、定向壁掛板狀天線、對數(shù)周期天線及室外小板狀天線。

工程中，室內(nèi)吸頂天線的覆蓋半徑在6～16m之間；定向壁掛板狀天線一般多用于電梯內(nèi)的覆蓋，橫向輻射的時候每3層布放一副，縱向輻射的時候每5層布放一副；對數(shù)周期天線的性能與板狀天線的性能基本一致，但由于信號外泄比較嚴(yán)重，一般很少使用，但在地下室及小區(qū)室外分布時有部分應(yīng)用。特別要注意，天線的實(shí)際覆蓋效果一定要結(jié)合模測結(jié)果判斷其是否能達(dá)到覆蓋要求。

6.3 合理調(diào)整室外分布系統(tǒng)

對于有設(shè)計(jì)小區(qū)分布系統(tǒng)的站點(diǎn)，由于2G系統(tǒng)一般將整個站點(diǎn)劃分為同一個小區(qū)，不存在小區(qū)切換，但TD-SCDMA系統(tǒng)在組網(wǎng)時一般需要設(shè)置多個小區(qū)，個別覆蓋范圍超大的站點(diǎn)甚至需要進(jìn)行站點(diǎn)分裂，不可避免的會帶來小區(qū)間及基站間的切換，這種站點(diǎn)是室內(nèi)分布系統(tǒng)改造中的難點(diǎn)。

在進(jìn)行小區(qū)劃分的改造時，需要遵循兩條原則：一是盡量減少對于原2G系統(tǒng)的天線工程參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；二是根據(jù)用戶的活動規(guī)律及樓宇內(nèi)分布系統(tǒng)的小區(qū)劃分合理調(diào)整室外天線的小區(qū)歸屬，減少用戶移動時不必要的切換次數(shù)。

實(shí)際中，常見的是將室外公共區(qū)域劃分為同一個小區(qū)（常見于大型居民區(qū)地面公共區(qū)域的覆蓋），需要調(diào)整原2G系統(tǒng)的主干饋線或新增主干；對于利用室外天線覆蓋樓宇內(nèi)部的站點(diǎn)（常見于居民區(qū)，樓宇內(nèi)只能覆蓋電梯廳等公共區(qū)域，住宅內(nèi)部依靠小區(qū)分布系統(tǒng)天線提供覆蓋），需要根據(jù)小區(qū)劃分情況新增RRU或TD的主干饋線，保證小區(qū)之間的覆蓋范圍盡量獨(dú)立，避免用戶在室內(nèi)移動時產(chǎn)生不必要的切換。

7 總結(jié)

TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)不同于傳統(tǒng)的GSM系統(tǒng)，需要根據(jù)TD系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)及設(shè)備發(fā)展情況進(jìn)行科學(xué)分析、合理規(guī)劃，不僅要考慮當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)需求，同時要兼顧長期的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)和擴(kuò)容需求，盡量減少網(wǎng)絡(luò)的頻繁變動。

目前，TD-SCDMA四期工程已經(jīng)大規(guī)模啟動，設(shè)備及組網(wǎng)形態(tài)又有了新的變化和要求，站點(diǎn)規(guī)劃和設(shè)計(jì)思路需要“與時俱進(jìn)”，為打造精品TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)奠定良好的基礎(chǔ)。

[1] 楊暢.TD-SCDMA室分設(shè)計(jì)中的容量估算與小區(qū)配置.電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2009,(9):42～46