寬帶碼分多址室內(nèi)覆蓋優(yōu)化設(shè)計(jì)的策略*

湯紫雄

(1.福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院，福建 福州 350002;2.福州海峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)通信工程系，福建 福州 350014)

引言

在寬帶碼分多址(Wideband Code Division Multiple Access，縮寫為WCDMA)通信中，越來越多的多媒體業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)，70%的話務(wù)量在室內(nèi)產(chǎn)生，如果網(wǎng)絡(luò)容量、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)覆蓋不好，沒有足夠良好的室內(nèi)覆蓋，會(huì)影響WCDMA網(wǎng)絡(luò)為用戶提供的服務(wù)，不利于WCDMA用戶群的消費(fèi)體驗(yàn)［1］.因此，WCDMA網(wǎng)絡(luò)需要安全可靠的室內(nèi)無線覆蓋.

WCDMA的工作頻段(2GHz)比2G網(wǎng)絡(luò)使用的工作頻段(800～900MHz)高，由于建筑結(jié)構(gòu)的原因，繞射能力較差，穿透損耗大，效果很差，造成信號(hào)強(qiáng)弱相差很大，僅靠室外宏站對(duì)室內(nèi)進(jìn)行覆蓋是不夠的，甚至部分區(qū)域無信號(hào)覆蓋，因此，建立WCDMA室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)是必須的.它可以解決無線覆蓋和話務(wù)吸收，保證大樓內(nèi)良好的WCDMA網(wǎng)絡(luò)特性.另一方面，室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)無線信號(hào)易于控制，能夠減輕室外基站的壓力，分散話務(wù)量，降低室外基站的配置和數(shù)目.

1 WCDMA室內(nèi)覆蓋優(yōu)化應(yīng)注意的問題和策略

WCDMA室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中必須保證上下行增益平衡，并對(duì)上下行鏈路作出分析，避免開通后干擾基站.

1.1 WCDMA室內(nèi)覆蓋規(guī)劃應(yīng)注意的問題

1)根據(jù)測試評(píng)估以及周邊環(huán)境評(píng)估，規(guī)劃站點(diǎn)的覆蓋區(qū)域及覆蓋方式.打破傳統(tǒng)為了覆蓋而去做覆蓋的思路，綜合考慮現(xiàn)網(wǎng)信號(hào)情況以及站點(diǎn)環(huán)境結(jié)構(gòu)，室內(nèi)外協(xié)同覆蓋.

2)對(duì)于大網(wǎng)信號(hào)弱的小范圍覆蓋區(qū)，通過已獲取的附近室分站點(diǎn)兼顧覆蓋.不同頻率信號(hào)的穿透特性不同，經(jīng)過相同阻擋時(shí)損耗也不相同.還可采用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和站址共享方式，以及采用新技術(shù)提高單個(gè)基站能力，從而降低基站數(shù)量用于WCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本.

3)對(duì)于需要覆蓋又無法協(xié)調(diào)物業(yè)的室分站點(diǎn)，通過周邊已獲取的室分站或其他合適建筑的樓頂，規(guī)劃單扇區(qū)拉遠(yuǎn)覆蓋，如物業(yè)死點(diǎn)單扇區(qū)等.

1.2 常見應(yīng)用場景的室內(nèi)覆蓋策略

1)地鐵應(yīng)用場景站臺(tái)內(nèi)無線信號(hào)非常純凈，當(dāng)列車停站時(shí)會(huì)對(duì)信號(hào)造成比列車內(nèi)更嚴(yán)重的衰減，站臺(tái)和隧道處于同一平層，站臺(tái)的寬度有限.解決方案:一般情況下站臺(tái)不需要單獨(dú)覆蓋，在某些特殊情況下，如站臺(tái)內(nèi)有較大的阻擋，需要在站臺(tái)的適當(dāng)位置另外放置全向或者定向天線.而地鐵隧道內(nèi)無線信號(hào)均為盲區(qū)，容易對(duì)信號(hào)產(chǎn)生快衰落，車廂對(duì)無線信號(hào)會(huì)造成一定的屏蔽，車廂內(nèi)話務(wù)量較多，可以采用泄漏電纜方式覆蓋.

2)大型場館應(yīng)用場景在此類場景下，用戶的話務(wù)主要以事件觸發(fā)為主，所以容量估算時(shí)應(yīng)預(yù)留足夠的余量，容量的估算一般以峰值話務(wù)量來設(shè)計(jì).覆蓋時(shí)建議容量共享，基帶集中放置，根據(jù)話務(wù)遷移靈活調(diào)度基帶資源，忙時(shí)基帶資源集中擴(kuò)容.另外，此類應(yīng)用場景要求嚴(yán)密的安全性，設(shè)備部署時(shí)候也需注意.RRU可靠性高，可根據(jù)需求靈活部署在場館內(nèi)，BBU可集中放置在場館外或者機(jī)房，便于維護(hù)人員自由進(jìn)出維護(hù);在運(yùn)動(dòng)員休息室和貴賓室采用普通全向吸頂天線覆蓋，而在穹頂安裝普通定向天線，覆蓋看臺(tái).

3)辦公/寫字樓的場景此類場景，業(yè)務(wù)密集，話務(wù)量大，高端用戶多，話務(wù)在時(shí)間上呈現(xiàn)一定的規(guī)律性(工作日/白天)，高峰時(shí)段話務(wù)密度較大，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)多，樓層相似，設(shè)計(jì)時(shí)候需要保證覆蓋和容量，控制外泄和導(dǎo)頻污染.可以采用BBU+RRU+DAS的方案，將RRU放在覆蓋樓層中間，每通道覆蓋3～4層樓.業(yè)務(wù)量大的樓宇可以按樓層垂直劃分小區(qū)，電梯和低層共小區(qū)，窗邊可采用定向吸頂天線控制外泄，還可考慮采用室內(nèi)外異頻方案解決導(dǎo)頻污染［2］.辦公/寫字樓覆蓋解決方案如圖1所示.

圖1 辦公/寫字樓覆蓋解決方案

2 WCDMA室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)策略

在優(yōu)化設(shè)計(jì)WCDMA室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)時(shí)，需要分析市場發(fā)展的需求、用戶投訴以及公司其他員工建議等資料后，對(duì)有可能存在室內(nèi)覆蓋弱點(diǎn)的區(qū)域進(jìn)行初勘調(diào)查以最終確定工程建設(shè)的目標(biāo)點(diǎn)，根據(jù)站點(diǎn)類型評(píng)估用戶數(shù)，進(jìn)而估算話務(wù)容量，規(guī)劃最合適的系統(tǒng)容量，提高用戶感知度.根據(jù)覆蓋區(qū)域的高度、覆蓋區(qū)域總面積、覆蓋等級(jí)要求、話務(wù)量這些指標(biāo)進(jìn)行可行性分析，再根據(jù)不同的場景要求，結(jié)合容量、干擾、切換指標(biāo)，選擇合適的信源和覆蓋系統(tǒng)，保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量.

2.1 干擾的考慮

WCDMA室外基站有可能對(duì)室內(nèi)分布系統(tǒng)形成干擾，干擾主要體現(xiàn)為導(dǎo)頻污染.一般情況下樓層越高導(dǎo)頻污染越嚴(yán)重.因此，需要在準(zhǔn)備做室內(nèi)分布系統(tǒng)的建筑物內(nèi)，對(duì)室外基站的導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行測試，記錄室外導(dǎo)頻的擾碼、強(qiáng)度以及在樓層內(nèi)的分布等.室內(nèi)小區(qū)的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)該比來自室外小區(qū)的最強(qiáng)導(dǎo)頻信號(hào)高一定的設(shè)計(jì)余量.應(yīng)選用具有足夠隔離度的合路設(shè)備或增加濾波器以減少干擾.

2.2 室內(nèi)覆蓋頻率的選擇

在WCDMA室內(nèi)覆蓋頻率的組網(wǎng)選擇上，有同頻和異頻兩種方案.

同頻方案中室內(nèi)室外系統(tǒng)采用同一頻率，可以節(jié)省頻譜資源，室內(nèi)室外無硬切換，一般為軟切換，切換成功率高.缺點(diǎn)是由于室內(nèi)室外系統(tǒng)采用同一頻率，兩者之間的互相干擾難以避免，容量變小.

異頻方案是室內(nèi)室外系統(tǒng)采用不同頻率，它的優(yōu)點(diǎn)是異頻方案組網(wǎng)室內(nèi)系統(tǒng)和室外系統(tǒng)采用不同的頻率，組網(wǎng)更簡單，提供更大的容量，可以很好地解決室內(nèi)信號(hào)外泄對(duì)室外小區(qū)的干擾和室外信號(hào)對(duì)室內(nèi)的干擾，只需要控制好出入口切換即可，適用于封閉性比較好的建筑.它的缺點(diǎn)是異頻組網(wǎng)占用更多的頻譜資源，受室外信號(hào)分布影響，需要改動(dòng)相關(guān)的的室外小區(qū)的頻間切換參數(shù)，可能影響室外小區(qū)(大網(wǎng))的異頻組網(wǎng)策略或2/3G策略［3］.

異頻組網(wǎng)可以很好地解決室內(nèi)外干擾問題，但是異頻組網(wǎng)會(huì)帶來進(jìn)出室內(nèi)的頻間硬切換，需采用合適的組網(wǎng)方案，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外平滑過渡.異頻組網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能不改動(dòng)室外基站的參數(shù)，特別是頻間切換參數(shù)，保證大網(wǎng)的已有優(yōu)化成果不受影響.

異頻組網(wǎng)主要有三種實(shí)施方案:全異頻組網(wǎng)、底層同頻高層異頻、一層同頻全樓異平頻.為實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外平滑過渡，必須根據(jù)每種場景的建筑特點(diǎn)以及室內(nèi)外信號(hào)分布情況，采取合理的組網(wǎng)方案并設(shè)計(jì)相關(guān)切換參數(shù).

上面三種組網(wǎng)方案中，低層同頻高層異頻方案，不管電梯采用的是高層信號(hào)還是低層信號(hào)覆蓋，總有部分樓層會(huì)發(fā)生進(jìn)出電梯的頻間切換，因電梯開關(guān)門瞬間的頻間硬切換將導(dǎo)致大量掉話，同時(shí)該方案的工程可實(shí)施性不高，所以該方案不宜采用.對(duì)于一層同頻全樓異頻的方案，是指將一樓出入口和地下車庫出口等室內(nèi)外過渡區(qū)域采用同頻組網(wǎng)，同時(shí)全樓采用異頻組網(wǎng).針對(duì)過渡區(qū)域引入過渡小區(qū)來解決室內(nèi)外的切換問題.所謂過渡小區(qū)，是指在室內(nèi)異頻組網(wǎng)的情況下，在室內(nèi)引入一個(gè)與室外同頻的小區(qū)，通過該小區(qū)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外的平滑過渡.

室內(nèi)室外在不考慮手機(jī)對(duì)異頻硬切換支持的好壞情況下，室內(nèi)采用異頻可以簡化規(guī)劃，避免干擾，應(yīng)該說是優(yōu)于同頻方案，但是實(shí)際上，各款手機(jī)對(duì)異頻硬切換支持的情況有好有壞，所以建議室內(nèi)規(guī)劃策略是先采用同頻，如果發(fā)現(xiàn)室內(nèi)系統(tǒng)有很強(qiáng)的信號(hào)泄漏到室外，再改成異頻.在室內(nèi)室外異頻的情況之下，干擾易于控制，規(guī)劃也簡單.

2.3 切換問題的分析

根據(jù)站點(diǎn)結(jié)構(gòu)合理規(guī)劃信源分區(qū)方式和組網(wǎng)連接，避免過多切換，并縮小切換區(qū).一步規(guī)劃，分步擴(kuò)容，保證系統(tǒng)靈活擴(kuò)容，滿足不同網(wǎng)絡(luò)發(fā)展期擴(kuò)容需求，降低擴(kuò)容成本.

1)出入口切換 控制切換帶門外5～7m左右，避免切換區(qū)落到馬路上，可以在出入口位置安置小天線，配置合理的鄰區(qū)優(yōu)先級(jí)，保證進(jìn)出大門與室外小區(qū)正常切換，控制切換區(qū)域，同時(shí)防止信號(hào)泄漏到室外造成干擾.

2)電梯切換設(shè)計(jì)由于電梯門關(guān)閉的時(shí)候，對(duì)電梯外的信號(hào)有大約35dB的瞬間信號(hào)衰減，場強(qiáng)衰減，切換區(qū)域要控制在電梯外及電梯未關(guān)門前.為保證電梯內(nèi)外切換成功率，建議采用軟切換，硬切換成功率不能保證，不建議進(jìn)出電梯時(shí)發(fā)生頻間硬切換.需要提高電梯內(nèi)覆蓋強(qiáng)度，使電梯門打開時(shí)，電梯內(nèi)小區(qū)和平層小區(qū)的信號(hào)在電梯內(nèi)相當(dāng)，或者前者強(qiáng)于后者，以保證電梯門關(guān)閉瞬間的切換成功率.

3)窗邊切換在樓宇的高層靠近窗戶的區(qū)域，容易受到室外干擾導(dǎo)致斷線、掉話等問題.需要保證室內(nèi)覆蓋場強(qiáng)，切換區(qū)要控制在窗口1m處.目前主要有調(diào)整宏站的覆蓋、增強(qiáng)室內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度、異頻等方式來優(yōu)化和解決.室內(nèi)用戶盡量不切換到室外，室內(nèi)外協(xié)同規(guī)劃，合理配置鄰區(qū)，室內(nèi)異頻.

3 結(jié)束語

WCDMA室內(nèi)覆蓋需要根據(jù)實(shí)際情況分析，同時(shí)在方案中充分考慮未來擴(kuò)容需求，結(jié)合中遠(yuǎn)期主網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃，在保證硬件不變的情況下平滑擴(kuò)容演進(jìn)，規(guī)劃室內(nèi)覆蓋工程的建設(shè).同頻異頻組網(wǎng)方案需要根據(jù)不同場景的容量、切換的成功率、室內(nèi)室外干擾等多方面進(jìn)行考慮，采取不同的方案.

［1］蘇華鴻.WCDMA室內(nèi)信號(hào)覆蓋系統(tǒng)及其可靠性分析［J］.郵電設(shè)計(jì)技術(shù)，2010，(2):7－10.

［2］李德屹，郭景贊.典型場景下WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.郵電設(shè)計(jì)技術(shù)，2010，(10):43－46.

［3］徐彬.WCDMA室內(nèi)系統(tǒng)建設(shè)思路［J］.電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2006，(9):69－73.