高層建筑WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)的規(guī)劃與優(yōu)化

高亞海 張威

【摘要】針對高層建筑WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)經(jīng)常存在的問題，提出了在高層建筑建設(shè)WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃時采用綜合規(guī)劃，即室內(nèi)外協(xié)同覆蓋方案和異頻組網(wǎng)方案，同時對高層建筑室內(nèi)分布系統(tǒng)優(yōu)化從覆蓋和切換兩個方面解決導(dǎo)頻污染進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】高層建筑室內(nèi)分布系規(guī)劃優(yōu)化導(dǎo)頻污染

一、前言

根據(jù)運(yùn)營商調(diào)查3G用戶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)量對于用戶對網(wǎng)絡(luò)的感受至關(guān)重要。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，因為其高端客戶較多，對語音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)均有較高的要求，同時該場景無線環(huán)境復(fù)雜，成為室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃和優(yōu)化的重點和難點。本文主要是對高層建筑室內(nèi)分布系統(tǒng)綜合規(guī)劃，即協(xié)同覆蓋方案和異頻組網(wǎng)方案以及后期解決導(dǎo)頻污染的優(yōu)化進(jìn)行探討，提出高層建筑中WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃和優(yōu)化的思路和方案。

二、高層建筑室內(nèi)分布系統(tǒng)存在的問題

高層建筑室內(nèi)分布建設(shè)方式主要有微蜂窩+電直放站、傳統(tǒng)宏基站+數(shù)字直放站、BBU+RRU三種方案。第一種微蜂窩+電直放站因引入有源器件，對于WCDMA自干擾系統(tǒng)而言在放大下行信號的同時會對系統(tǒng)上行低噪產(chǎn)生較大抬升，如果反向增益設(shè)置不合理，其對系統(tǒng)上行噪聲的抬升將會降低施主基站的靈敏度，導(dǎo)致其反向覆蓋范圍的減少，造成用戶容量的降低；第二種和第三種方案為光分布系統(tǒng)，有效地克服了第一種方案的弊端同時又可簡化饋線走線設(shè)計復(fù)雜度與使用量；目前的高層建筑室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計中多采用傳統(tǒng)宏基站+數(shù)字直放站和BBU+RRU方案。

通過對大量高層建設(shè)室內(nèi)分布站點進(jìn)行研究和問題統(tǒng)計，高層建筑WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)一般存在以下幾個問題：（1）覆蓋干擾問題。主要包括弱覆蓋、導(dǎo)頻污染、干擾等。（2）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。（3）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)問題。主要是HSDPA、HSUPA速率問題，即速率低不穩(wěn)定等。（4）室內(nèi)信號泄露問題。室內(nèi)信號對室外信號存在外泄干擾。（5）室外信號入侵問題。室外信號對室內(nèi)信號存在入侵干擾。

三、高層建筑室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃思路

高層建筑室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃是關(guān)鍵，應(yīng)該與整網(wǎng)規(guī)劃相結(jié)合整體考慮、綜合規(guī)劃。在規(guī)劃時詳細(xì)勘察高層建筑和周圍無線覆蓋環(huán)境，以便于今后室內(nèi)分布系統(tǒng)的運(yùn)營和優(yōu)化。高層建筑室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃時一般有以下兩種方案。

1、區(qū)域室內(nèi)外協(xié)同覆蓋方案

區(qū)域室內(nèi)外協(xié)同覆蓋是指對目標(biāo)高層建筑進(jìn)行覆蓋規(guī)劃時不單單考慮目標(biāo)建筑，而是要把整片區(qū)域看做一個整體，室內(nèi)外看做一個整體，在規(guī)劃之初綜合考慮整片區(qū)域的室外覆蓋情況。調(diào)查出周邊宏基站的站址、站高、天饋等參數(shù)，估算或者測試其在室內(nèi)覆蓋的狀況，然后根據(jù)宏網(wǎng)情況再進(jìn)行室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃。在規(guī)劃時應(yīng)主要考慮一下四個方面的協(xié)同。

（1）室內(nèi)外覆蓋協(xié)同：即規(guī)劃高層建筑室內(nèi)分布系統(tǒng)的同時針對周邊宏基站參數(shù)預(yù)估其室外覆蓋范圍與強(qiáng)度，在不足處采用室外美化天線等小區(qū)覆蓋手段進(jìn)行補(bǔ)充覆蓋。（2）室內(nèi)外容量協(xié)同：即重點考慮室內(nèi)覆蓋的容量，室外容量為輔。（3）室內(nèi)外切換協(xié)同：即考慮切換區(qū)域的重疊范圍。預(yù)估宏基站、小區(qū)覆蓋、室內(nèi)覆蓋切換區(qū)域帶，對信號覆蓋邊緣覆蓋范圍進(jìn)行嚴(yán)格控制（4）室內(nèi)外信源協(xié)同：即宏網(wǎng)弱覆蓋區(qū)域的小區(qū)覆蓋信源與覆蓋高層的室外美化天線信源采用同目標(biāo)高層采用同一套信源，采用光纖拉遠(yuǎn)或者微波拉遠(yuǎn)的方式解決傳輸問題。

根據(jù)以上四個協(xié)同，在具體規(guī)劃時可采取如下措施。

（1）BBU或數(shù)字光纖拉遠(yuǎn)協(xié)同覆蓋。（2）微波拉遠(yuǎn)協(xié)同覆蓋。（3）小區(qū)美化天線面覆蓋。（4）天線反照高層覆蓋。

即在高層建筑中建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)的同時，在其周邊進(jìn)行小區(qū)覆蓋。選擇傳輸時，在有光纖資源的站址采用數(shù)字光纖拉遠(yuǎn)方式，在無光纖資源的站址采用微波拉遠(yuǎn)方式進(jìn)行小區(qū)協(xié)同覆蓋；在路面和街道布放室外美化關(guān)系，達(dá)到精確覆蓋；同時通過光纖或者微波拉遠(yuǎn)方式在高層建筑周邊或者臨近的另一高層建筑頂端架設(shè)美化天線，通過調(diào)整天線上下傾角對照目標(biāo)建筑，實現(xiàn)高層補(bǔ)弱覆蓋。

2、高低層立體分區(qū)異頻組網(wǎng)規(guī)劃方案

高低層分區(qū)異頻組網(wǎng)規(guī)劃策略是針對WCDMA系統(tǒng)，在高層導(dǎo)頻污染嚴(yán)重的情況下針對高層建筑室內(nèi)分布慣用的一種設(shè)計策略。其主要的思路是將高層建筑按室外宏基站考慮，或者將小區(qū)的覆蓋高度進(jìn)行分層，低層與室外宏基站、小區(qū)覆蓋使用同一頻率，高層使用獨(dú)立頻率。

這樣的異頻組網(wǎng)方式能有效抑制因高站越區(qū)覆蓋、街道效應(yīng)、強(qiáng)反射體等原因?qū)е碌男盘柣儙淼膶?dǎo)頻污染。因為在自干擾的WCDMA系統(tǒng)中，高層導(dǎo)頻污染的產(chǎn)生是由于窗邊UE可以測量到包括本小區(qū)在內(nèi)的多個小區(qū)的導(dǎo)頻信號，且沒有一個導(dǎo)頻信號的Ec/Io值足夠強(qiáng)。在采取高層異頻組網(wǎng)后，因頻點異于室外信號，室外信號不會對室內(nèi)信號產(chǎn)生同頻干擾，室內(nèi)信號的會達(dá)到較為理想的程度，通過一些相關(guān)參數(shù)的調(diào)整可使終端基本不發(fā)生重選和異頻測量，但是采用這種方式設(shè)計時需要注意以下問題。

（1）電梯覆蓋應(yīng)合理設(shè)計分層處板狀天線間距離和傾角，使電梯覆蓋在頻點分層處形成一定范圍范圍的覆蓋重合。雖然分層處上下一段距離內(nèi)S1、S2頻點均有覆蓋，但因為物理上的距離差引起的信號強(qiáng)度差異較小，通過適當(dāng)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)切換等參數(shù)，可使UE能在該范圍內(nèi)保持原有駐留小區(qū)不發(fā)生切換。這樣可以避免因電梯采用單一頻點覆蓋造成的UE在通話過程中出入異頻點覆蓋樓層時因異頻硬切換造成的掉話。

（2）如上述方案施工較為困難，也可以變通為全樓使用異頻覆蓋，在出入目標(biāo)建筑處適當(dāng)擴(kuò)大異頻覆蓋范圍，并通過調(diào)整鄰區(qū)列表以及其他切換參數(shù)保證良好的切換性能。

四、高層建筑室內(nèi)外覆蓋相關(guān)優(yōu)化

前文從整體規(guī)劃的角度宏觀介紹了高層樓宇室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃的相關(guān)思路，可作為高層建筑室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)的工程指導(dǎo)，但因為實際網(wǎng)絡(luò)情況的復(fù)雜性和施工過程的不確定性，要求在系統(tǒng)建成入網(wǎng)后還需針對一些問題進(jìn)行細(xì)微的調(diào)整與優(yōu)化，使之實現(xiàn)設(shè)計之初的各項網(wǎng)絡(luò)性能。

優(yōu)化的主要任務(wù)是通過優(yōu)化覆蓋和切換問題解決高層建筑的導(dǎo)頻污染問題，對于WCDMA系統(tǒng)而言導(dǎo)頻污染往往會對系統(tǒng)帶來較大的影響，主要體現(xiàn)在以下兩個方面。

（1）Ec/Io惡化：由于多個強(qiáng)導(dǎo)頻對有用信號構(gòu)成了干擾，導(dǎo)致Io升高，Ec/Io降低，BLER升高，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量下降。（2）切換掉話：若存在3個以上強(qiáng)的導(dǎo)頻，或多個導(dǎo)頻中沒有主導(dǎo)導(dǎo)頻，則在這些導(dǎo)頻之間容易發(fā)生頻繁切換，從而造成切換掉話。

針對高層樓宇室內(nèi)覆蓋發(fā)生導(dǎo)頻污染的原因，一般的應(yīng)對策略為RF優(yōu)化和室內(nèi)頻率與參數(shù)優(yōu)化兩部分。高層建筑首先因為其經(jīng)營活動經(jīng)常變化，裝修頻繁，天線容易被破壞或者挪動；其次樓層過多容易造成天線功率不足以及樓層高容易形成導(dǎo)頻污染，所以在高層建筑室內(nèi)分布系統(tǒng)RF優(yōu)化時首先要解決弱覆蓋問題，查找引起弱覆蓋的原因并選擇相應(yīng)的調(diào)整方案解決。對于室外部分來講就是通過合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，調(diào)整室外宏基站可能照射到目標(biāo)建筑的天線方位角、下傾角，來改變污染區(qū)域的各導(dǎo)頻信號強(qiáng)度，從而改變導(dǎo)頻信號在該區(qū)域的分布狀況，調(diào)整室外宏基站是需要注意對周邊其他區(qū)域的影響?？傮w來說調(diào)整的原則是增強(qiáng)主導(dǎo)導(dǎo)頻，減弱其他導(dǎo)頻。這也就是上文提到的對高層樓宇的覆蓋規(guī)劃需要做到區(qū)域內(nèi)外覆蓋的協(xié)同。

對于高層建筑采用異頻組網(wǎng)方案時，需要合理設(shè)置相關(guān)參數(shù)，確保切換正常，一般采用高低層立體分區(qū)方式和室內(nèi)全異頻方式。不論采用哪種方式，高層都會采用異于室外宏基站的頻點覆蓋，這樣只需要適當(dāng)調(diào)整高層小區(qū)異頻切換參數(shù)就能很好地抑制導(dǎo)頻污染。

假設(shè)高層建筑內(nèi)因某些原因覆蓋質(zhì)量較弱，但還可以維持正常通信，室外異頻漂移信號較強(qiáng)，UE測量后將上報2D事件，RNC判決后開啟壓縮模式，為了避免發(fā)生切換可以在RNC側(cè)調(diào)整一下下列幾個參數(shù)。

Hystfor2D：通過調(diào)整該參數(shù)可以提高2D事件觸發(fā)遲滯。

Time～Trig2D：通過調(diào)整該參數(shù)可以改變切換判決時長，防止異頻乒乓切換。

對于室內(nèi)外同頻的高層建筑，防止高層導(dǎo)頻污染的難度將會大大提高。針對室外漂移信號導(dǎo)頻強(qiáng)度較高的情況，尤其是該漂移信號來自未添加鄰區(qū)關(guān)系的小區(qū)，一般可以調(diào)整1A事件的觸發(fā)門限。1A事件的觸發(fā)條件為：

MNew+CIOnew≥MBes-（R1a- H1a/2）

式中：M———測量量

R———報告范圍

H———遲滯

W———權(quán)重因子

CIO———小區(qū)獨(dú)立偏執(zhí)，分本小區(qū)和鄰小區(qū)

由上面的判決公式可以看出，通過增加本小區(qū)的CIO值，調(diào)整遲滯可以人為增加1A事件的觸發(fā)難度，從而防止UE因檢測到某一未增加鄰區(qū)關(guān)系、導(dǎo)頻強(qiáng)度較高的漂移信號，UE重選在其上后發(fā)起主叫，因沒有鄰區(qū)關(guān)系而發(fā)生掉話。

對于區(qū)域無主導(dǎo)頻的情況可以通過調(diào)整R準(zhǔn)則中的相關(guān)參數(shù)避免UE發(fā)生頻繁重選。

五、結(jié)束語

室內(nèi)分布系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能受規(guī)劃、物業(yè)、建筑結(jié)構(gòu)、周圍環(huán)境等因素的影響較大，而高層建筑室內(nèi)分布系統(tǒng)受該方面的影響更嚴(yán)重，因此在規(guī)劃建設(shè)的時候應(yīng)該盡量做到統(tǒng)籌兼顧，詳細(xì)勘察樓宇內(nèi)部結(jié)構(gòu)，把握現(xiàn)網(wǎng)周邊覆蓋情況。優(yōu)化時盡量以調(diào)整室內(nèi)信號為主，優(yōu)化方案也應(yīng)以簡單易實施為原則，同時考慮周圍的無線環(huán)境和未來的用戶變化。

參考文獻(xiàn)

[1]王瑩，劉寶玲. WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化，人民郵電出版社，2007

[2]陸建賢，葉銀法，盧斌.移動通信分布系統(tǒng)原理與工程設(shè)計，機(jī)械工業(yè)出版社，2008