高層建筑中WCDMA室內(nèi)分布性能優(yōu)化探討

李興龍，史文祥，李 ?。?中訊郵電咨詢設(shè)計(jì)院有限公司，北京00048；.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司，北京0003）

0 前言

根據(jù)國外3G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營調(diào)查，有70%的業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)，因此室內(nèi)分布系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量對運(yùn)營商較為關(guān)鍵，通過室內(nèi)分布系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化可以提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，從而給用戶帶來更好的業(yè)務(wù)使用體驗(yàn)。在室內(nèi)分布系統(tǒng)的建筑類型中，高層寫字樓或辦公樓等高層建筑場景，因?yàn)槠涓叨丝蛻糨^多，對語音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)均有較高的要求，無線環(huán)境復(fù)雜，成為室內(nèi)分布系統(tǒng)優(yōu)化的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文通過對高層建筑室內(nèi)分布站點(diǎn)進(jìn)行測試和研究分析，提出高層建筑中WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)優(yōu)化的思路和方案。

1 高層建筑室內(nèi)分布系統(tǒng)存在的問題

通過對大量高層建筑室內(nèi)分布站點(diǎn)進(jìn)行研究和問題統(tǒng)計(jì)，明確高層建筑WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)普遍存在以下7類問題。

a）覆蓋干擾問題。主要包括弱覆蓋、導(dǎo)頻污染、干擾等。

b）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)問題。主要是HSDPA、HSUPA速率問題，即速率較低、不穩(wěn)定等情況。

c）切換問題。室內(nèi)外切換、2G/3G互操作以及切換帶來的其他問題。

d）室內(nèi)信號外泄問題。室內(nèi)信號對室外信號存在外泄干擾。

e）室外信號入侵問題。室外信號對室內(nèi)信號存在入侵干擾。

f）硬件問題。室內(nèi)分布系統(tǒng)涉及到大量的耦合器、功分器等器件，這些器件易損壞。

g）物業(yè)問題。物業(yè)帶來的室內(nèi)分布系統(tǒng)被人為破壞、更改等。

圖1示出的是6個(gè)省份約300個(gè)高層建筑室內(nèi)分布站點(diǎn)的問題統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

圖1 高層建筑室內(nèi)分布問題占比分布

從圖1可知高層建筑WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)中最主要的是覆蓋干擾問題和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率問題，因此本文研究側(cè)重于覆蓋干擾問題和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率問題的優(yōu)化思路和解決方案。

2 高層建筑室內(nèi)分布系統(tǒng)存在的問題及優(yōu)化

2.1 覆蓋干擾問題及優(yōu)化

覆蓋干擾問題是高層建筑場景中較為普遍的問題，在對高層建筑進(jìn)行覆蓋干擾優(yōu)化時(shí)，需要結(jié)合高層建筑的特點(diǎn)。

2.1.1 覆蓋干擾問題形成原因

在對高層建筑覆蓋干擾問題進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，需要首先明確問題產(chǎn)生的原因，才可以有針對性地提出優(yōu)化思路和解決方案。經(jīng)過對大量高層建筑室內(nèi)分布站點(diǎn)測試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)造成覆蓋干擾問題的原因主要有以下幾個(gè)方面。

a）高層建筑用途多變，裝修頻繁，天線容易損壞或者位置易被挪動以及過多的裝修材料導(dǎo)致信號被衰減。

b）高層建筑客戶群體容易隨建筑物用途變化而帶來較大差異，造成設(shè)計(jì)時(shí)的估計(jì)不足。

c）高層建筑容易因?yàn)镽RU覆蓋樓宇過多，造成天線分配功率不足。

d）高層室外信號較強(qiáng)，容易給室內(nèi)信號帶來干擾，形成導(dǎo)頻污染。

2.1.2 覆蓋干擾問題分析思路

從上面室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋干擾形成原因可以發(fā)現(xiàn)，高層建筑首先因?yàn)槠浣?jīng)營活動變化較為頻繁，硬件改動較大，且容易遭受損壞；其次是因?yàn)闃菍舆^多容易造成天線功率不足以及樓層較高容易形成導(dǎo)頻污染，所以在高層建筑室內(nèi)分布系統(tǒng)優(yōu)化中，應(yīng)該遵循以下分析思路和解決方案。

a）存在問題的判斷。明確覆蓋干擾問題形成原因，明確是弱覆蓋或者導(dǎo)頻污染問題，并需要進(jìn)一步明確導(dǎo)頻污染問題是否因弱覆蓋造成。

b）硬件及天線功率的排查。針對高層特有的弱覆蓋形成原因，首先排查硬件和天線，避免做無用功；其次對RRU覆蓋區(qū)域以及天線位置進(jìn)行排查，并選擇相應(yīng)的調(diào)整方案。

c）高層導(dǎo)頻污染的解決。盡量采取調(diào)整室內(nèi)信號，避免因?yàn)檎{(diào)整室外信號給大網(wǎng)帶來影響。

d）特殊情況的解決。如果采取以上措施后仍然不能解決問題，可以適當(dāng)考慮異頻組網(wǎng)方案，并設(shè)置相關(guān)的參數(shù)，確保切換正常。

2.1.3 案例介紹

為了更好地說明以上解決覆蓋干擾問題的思路和方法，以測試中的一個(gè)典型案例進(jìn)行說明。該高層建筑地上29層，地下1層，1~4層為會議、餐飲、大堂等設(shè)施，5層以上為酒店客房，測試發(fā)現(xiàn)，地下1層、5層、15層的RSCP較差，另外1層、5層、19層的Ec/Io較差（見表1和表2）。

表1 RSCP分布（%）

表2 Ec/Io分布（%）

通過對問題進(jìn)行深入研究，發(fā)現(xiàn)地下1層、1層、5層、15層存在弱覆蓋，19層存在導(dǎo)頻污染，針對這2個(gè)問題，采取了相應(yīng)的優(yōu)化措施。

針對弱覆蓋問題采取了下列優(yōu)化措施。

a）排查天線硬件問題，發(fā)現(xiàn)5層天線在裝修過程中被損壞，立即更換天線。

b）查看天線位置，發(fā)現(xiàn)天線位置基本和規(guī)劃一致。

c）查看天線數(shù)量，發(fā)現(xiàn)1層因建筑物擴(kuò)建，新擴(kuò)建區(qū)沒有及時(shí)安裝天線；地下1層天線數(shù)量不足，立即增補(bǔ)天線。

d）查看RRU覆蓋是否合理，發(fā)現(xiàn)15層單個(gè)RRU覆蓋樓層過多，與原規(guī)劃不一致。在原規(guī)劃中，SC458應(yīng)該覆蓋4~16層；實(shí)際SC458覆蓋4~23層，覆蓋樓層過多，造成天線發(fā)射功率不足。為解決該問題進(jìn)行RRU覆蓋樓層的重新規(guī)劃，使得SC458覆蓋4~17層（見圖 2）。

圖2 RRU覆蓋規(guī)劃圖

針對19層存在的導(dǎo)頻污染，考慮到調(diào)整大網(wǎng)信號會給大網(wǎng)用戶帶來影響，所以采取對室內(nèi)分布信號進(jìn)行調(diào)整，將室內(nèi)天線移到靠近窗邊位置，從而有效解決了導(dǎo)頻污染問題。

2.2 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率問題及優(yōu)化

在對高層建筑進(jìn)行測試發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率問題是高層建筑場景中的主要問題，這與前期調(diào)查相吻合，同時(shí)也說明目前在高端客戶中數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求較大，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)包含HSDPA和HSUPA，本文從這2個(gè)方面進(jìn)行闡述。

2.2.1 HSDPA速率問題及優(yōu)化

高層HSDPA速率問題更多的是因?qū)ьl污染引起頻繁切換以及用戶數(shù)量過多造成的，導(dǎo)頻污染問題的優(yōu)化可以參考第2.1節(jié)，針對用戶數(shù)過多造成高層建筑內(nèi)速率較低時(shí)，可以考慮多載頻的組網(wǎng)方案。

本文以某運(yùn)營商大樓為例進(jìn)行說明。測試該運(yùn)營商大樓時(shí)發(fā)現(xiàn)HSDPA業(yè)務(wù)速率較低，原因是用戶數(shù)過多，日常中使用HSDPA業(yè)務(wù)的人員較多，資源嚴(yán)重不足，用戶體驗(yàn)較差，普通的優(yōu)化措施已經(jīng)不能解決該問題，因此直接采取多載頻組網(wǎng)方案，并且考慮到后續(xù)用戶的增長，一次性進(jìn)行三載頻的組網(wǎng)。

3個(gè)載頻F1、F2、F3都對全樓進(jìn)行覆蓋，3個(gè)載頻中F1使用與大網(wǎng)相同的頻率，其他2個(gè)頻點(diǎn)F2和F3也類似于F1對整棟大樓進(jìn)行覆蓋，通過參數(shù)設(shè)置，空閑態(tài)時(shí)都駐留在F1，語音業(yè)務(wù)也承載于F1；當(dāng)有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)起時(shí)，優(yōu)先承載于F2，如果F2資源不夠，不能滿足業(yè)務(wù)需求，則將PS繼續(xù)承載到F3，從而有效地解決了容量問題和對CS業(yè)務(wù)的影響（見圖3）。

圖3 異頻組網(wǎng)示意

2.2.2 HSUPA速率問題及優(yōu)化

在研究中發(fā)現(xiàn)，HSUPA速率存在問題時(shí)RTWP基本上也處于異常狀態(tài)，因此在優(yōu)化中，應(yīng)該關(guān)注RTWP的波動。

從HSUPA理論知識可知：HSUPA是上行干擾受限，它的速率與RTWP有直接關(guān)系，因此在對HSUPA進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，需要解決覆蓋干擾問題；其次需要重點(diǎn)關(guān)注RTWP的值，看該值是否在合理的范圍（因?yàn)椴糠殖鞘胁扇RU級聯(lián)，在排查時(shí)需要考慮因?yàn)镽RU級聯(lián)而帶來的抬升，理論抬升值為10lgn，n為級聯(lián)的RRU個(gè)數(shù)）。當(dāng)RTWP異常時(shí)，需要去查看硬件是否存在問題，以及調(diào)整背景噪聲參數(shù)等。

背景噪聲參數(shù)是用于設(shè)置小區(qū)底噪的，3GPP 25.133規(guī)定的RTWP物理范圍是-112.1~-50 dBm，每隔100 ms Node B會進(jìn)行一次RTWP的測量，當(dāng)RTWP值在上報(bào)時(shí)，按照3GPP 25.133進(jìn)行一定的映射，具體換算關(guān)系式為

式中：

I——背景噪聲參數(shù)

以南方某城市的一個(gè)高層建筑為例進(jìn)行說明，初始HSUPA測試速率只有500 kbit/s，速率較低，查找原因發(fā)現(xiàn)沒有存在覆蓋干擾問題，同時(shí)通過網(wǎng)管觀察發(fā)現(xiàn)，RTWP為-102 dBm左右，偏離了正常值，將背景噪聲從61調(diào)整到91時(shí)，速率上升到2 Mbit/s左右，調(diào)整前后的速率對比見表3。

3 結(jié)束語

室內(nèi)分布系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能受設(shè)計(jì)、物業(yè)等因素的影響較大，而高層建筑室內(nèi)分布系統(tǒng)受該方面的影響更為嚴(yán)重，因此在規(guī)劃建設(shè)的時(shí)候應(yīng)該盡量消除上述因素；同時(shí)在優(yōu)化中應(yīng)盡量以調(diào)整室內(nèi)信號為主，優(yōu)化方案也應(yīng)以簡單易實(shí)施為原則，并考慮周圍的無線環(huán)境和未來的用戶業(yè)務(wù)變化。另外本文僅研究的是高層建筑WCDMA室內(nèi)分布站點(diǎn)性能的優(yōu)化流程和解決方案，對于可能存在的其他問題以及其他建筑室內(nèi)分布系統(tǒng)存在的問題并沒有一一列出，可以仿照本文思路進(jìn)行研究。

表3 背景噪聲參數(shù)修改前后指標(biāo)的對比

［1］黃云飛，唐永麗，朱裕江.3G室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)及測試方法研究［J］.移動通信，2006，30（4）.

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