居民小區(qū)場景TD-LTE多頻段協(xié)同覆蓋解決方案*

羅新軍，洪 輝

0 引 言

移動TD-LTE構建了基于宏、微協(xié)同的點、線、面立體覆蓋網絡[1-2]，基本實現(xiàn)城區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農村中心區(qū)域等的連續(xù)覆蓋和大部分重要場景的覆蓋，以及行政村、高速公路、國道和客運專線隧道外100%的有效覆蓋，網絡建設逐漸進入后TD-LTE時代，TD-LTE網絡覆蓋由廣度向深度轉變。隨著城市發(fā)展和城鎮(zhèn)化的快速推進，居民小區(qū)得到快速發(fā)展，大型小區(qū)、高大建筑、建筑結構復雜等，對無線信號傳播帶來巨大影響。特別是TD-LTE網絡采用的頻段較高，對無線環(huán)境敏感，容易造成深度覆蓋不足。居民小區(qū)TD-LTE網絡的現(xiàn)狀，一方面TD-LTE綜合覆蓋率與流量駐留比呈上升趨勢，占比高；另一方面，MR覆蓋率等指標總體處于偏低水平。研究基于居民小區(qū)場景的TD-LTE網絡深度覆蓋針對性解決方案，提升該場景下的網絡質量和用戶體驗，減少投訴，是移動運營商的迫切需求。

1 TD-LTE鏈路預算模型

TD-LTE鏈路預算，即分析各種環(huán)境下小區(qū)的最大允許路徑損耗，獲得小區(qū)的覆蓋半徑，估算目標區(qū)域需要的TD-LTE覆蓋基站數(shù)量[3-4]。

建立TD-LTE鏈路預算模型為：

其中，ERIP（Effective Isotropic Radiated Power）即有效全向輻射功率。

式（2）中，天線增益包括發(fā)射天線增益、接收天線增益及其他增益。

當前，TD-LTE的工作頻段主要為2.3 GHz（室內E頻）、2.6 GHz（室外D頻）、1.9 GHz（室外F頻）。相對對于GSM 900 MHz頻段，TD-LTE頻段的空間傳輸過程衰減更大，穿透能力更差，高頻在饋線中的傳輸衰減也更大，嚴重影響其覆蓋距離。

TD-LTE主要制式頻段與GSM頻段的頻率損耗對比分析，如表1所示。

表1 不同制式頻率損耗

天線口1 m處各頻段空間傳播損耗，如表2所示。

表2 不同頻段空間傳播損耗

對于TD-LTE主要頻段，F(xiàn)頻段相對于E、D頻段，在頻率損耗方面具有3～4 dB的優(yōu)勢，在空間傳播損耗方面具有1～2 dB的優(yōu)勢，穿透損耗也具有無可比擬的優(yōu)勢。同時，TD-LTE網絡主要承擔數(shù)據業(yè)務，對信號質量（SINR）要求高，需特別關注干擾控制。

2 居民小區(qū)場景覆蓋面臨挑戰(zhàn)

居民小區(qū)呈現(xiàn)大型化、建筑密集化、高大化、建筑結構復雜化等特點，物業(yè)敏感度高、協(xié)調困難、站點獲取難度大，基本無法入戶。傳統(tǒng)的居民小區(qū)覆蓋方式難以實現(xiàn)其深度覆蓋；室分入戶困難，成熟、高檔的居民小區(qū)人們環(huán)保意識強，室分基本無法入戶；站址選擇困難，小區(qū)居民對基站建設敏感，阻擾建站，反對在小區(qū)內開挖地面，建站傳輸資源等難以到達；對現(xiàn)有分布系統(tǒng)改造困難，無源器件多，且早期的無源器件不支持TD-LTE高頻段，器件散落在建筑物電梯、停車場及各角落，查找困難；物業(yè)協(xié)調困難，難以入場，破壞天花板，給裝修帶來損失等；無線環(huán)境復雜，小區(qū)建筑密集，高樓林立，導致無線環(huán)境復雜，產生信號遮擋、反射等；周邊宏站無法滿足小區(qū)內覆蓋要求，覆蓋難，小區(qū)投訴增多。居民小區(qū)的這些特點，制約著其網絡的建設與發(fā)展。室內盲區(qū)、弱區(qū)覆蓋是居民小區(qū)需要解決的主要問題，需要采取針對性的創(chuàng)新解決方案。

3 多頻段協(xié)同覆蓋解決方案

針對居民小區(qū)場景網絡覆蓋建設中面臨的選址難、入戶難、配套難、干擾控制難等問題和挑戰(zhàn)，構建基于F頻室分外引、E頻室內、D頻室外的多頻段室內協(xié)同整體解決方案，充分利用F頻段的頻段相對低、穿透能力強、室分外引無需機房、配套簡單等特點，使各種頻段制式相互協(xié)同，實現(xiàn)干擾可控。

基于F頻室分外引實現(xiàn)方式，可以采用以下3種方案。

第一，現(xiàn)網TD-SCDMA信源F頻升級方式。該方案采用基于現(xiàn)網TD-SCDMA信源F頻升級方式，在現(xiàn)網TD-SCDMA BBU的基礎上，新增LTE F頻基帶板，更換相應的電源板、控制板及光模塊等；RRU根據現(xiàn)網情況相應升級，若現(xiàn)網RRU型號支持TD-SCDMA和TD-LTE頻段，則不用升級，直接利舊；現(xiàn)網RRU型號不支持TD-LTE頻段，則需將現(xiàn)網RRU更換為支持TD-SCDMA和TD-LTE頻段的型號。此外，新增尾纖、基站網管做數(shù)據等，系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1 現(xiàn)網TD-SCDMA信源F頻升級方式系統(tǒng)

第二，獨立F頻信源方式。對于現(xiàn)網無TDSCDMA信源或有TD-SCDMA信源但規(guī)劃不進行F頻升級的情況，則直接采用新增F頻信源實現(xiàn)。在獨立F頻信源實現(xiàn)方式下，若現(xiàn)網有E頻段信源，BBU可以在E頻段上直接升級，新增相應F頻段板卡，將RRU更換為支持E頻、F頻的設備型號。方案實現(xiàn)更簡單，投資更少，系統(tǒng)原理如圖2所示。

圖2 獨立F頻信源方式系統(tǒng)

第三，基于F頻微小基站信源方案。微小基站特點鮮明，集成度高；體積小、重量輕，天面資源零占用或占用少；無需機房，配套建設需求少；外形美觀，隱蔽性強，安裝工程量小，可實現(xiàn)快速建站[5-6]。居民小區(qū)通常建筑物多且樓層較高，建筑結構復雜、密集，覆蓋的區(qū)域面積較大[7]。微小基站功率相對較小[8]，采用微小基站對成片居民小區(qū)進行深度覆蓋，則需要較多的微小基站數(shù)量，建設投資較大。同時，由于微小基站數(shù)量過多，需要特別考慮宏微、微微干擾問題，干擾控制比較困難[9-10]，網絡質量難以達到理想狀態(tài)。

根據現(xiàn)場覆蓋需求、現(xiàn)網資源情況，結合現(xiàn)場宏站分布情況，綜合投資收益比、干擾控制等，選擇F頻室分外引具體實現(xiàn)方式?；贔頻室分外引、多頻段協(xié)同深度覆蓋解決方案，容易實現(xiàn)對居民小區(qū)樓層的深度覆蓋，解決居民小區(qū)選址難、入戶難等黑點建設問題；通過引入基于F頻室分外引方案，實現(xiàn)將信號從室外打入室內的室內外協(xié)同覆蓋，可以解決信號衰減大、穿透弱的問題；通過引入基于E頻、F頻、D頻的室內外協(xié)同實現(xiàn)對同一區(qū)域的深度覆蓋，解決了室內外協(xié)同覆蓋存在的干擾問題。

4 典型應用案例

中山作為全國城鄉(xiāng)一體化程度較高的地市，只有主城區(qū)和一般城區(qū)，故其居民小區(qū)得到了蓬勃發(fā)展。中山沙溪奧園金域花園是一個典型的大型高檔居民小區(qū)，共有4棟住宅樓，分別為8、9、10、11棟，8棟（共2座）、9棟（共4座）、11棟（共4座）均為32層搞建筑，10棟高20層（共2座）；每座2部電梯，共24部電梯；有一個30 000 mm2的地下停車場；人口比較密集，中、高端用戶較多；居民環(huán)保意識強，室分無法入戶，長期阻擾建站，屬于歷史黑點。

針對中山沙溪奧園金域花園的建筑結構特點和建設困難，結合方案調研和現(xiàn)場勘察，覆蓋區(qū)域電梯、地下停車場已布放有GSM 900 MHz室分系統(tǒng)，樓層無法入戶，無覆蓋。周邊宏站主要有：（1）中山沙溪漢基花園D-ZLH，天線掛高30 m，中山沙溪漢基花園F-ZLH，天線掛高11 m，方向角均為90°/200°/290°，與覆蓋小區(qū)沙溪奧園金域花園距離352 m，其中中山沙溪漢基花園D/F-ZLH-1打向沙溪奧園金域花園小區(qū)內，可覆蓋近樓宇的低樓層和小區(qū)花園區(qū)域；（2）中山沙溪星云路D/F-ZLH，天線掛高33 m，方向角30°/150°/250°，與覆蓋小區(qū)距離273 m，該宏站距離覆蓋小區(qū)較近，但方向角非打向覆蓋小區(qū)，可有限對目標小區(qū)外圍進行補充覆蓋；（3）中山沙溪隆云路二D/F-ZLH，天線掛高27 m，方向角70°/160°/290°，與覆蓋小區(qū)距離407 m，該宏站距離覆蓋小區(qū)較遠，無法對目標小區(qū)外圍進行補充覆蓋；（4）中山沙溪明月苑D/F-ZLH，天線掛高38 m，方向角20°/150°/250°，與覆蓋小區(qū)沙距離601 m，該宏站距離覆蓋小區(qū)較遠，無法對目標小區(qū)進行覆蓋。根據小區(qū)周邊宏站分布情況可知，小區(qū)樓宇外圍部分覆蓋可以通過周邊宏站覆蓋解決，但小區(qū)樓宇內部部分則無法通過外部宏站進行覆蓋解決，需要新增室內分布系統(tǒng)整體解決。

通過需求分析和方案比選，采用基于F頻室分外引、多頻段室內外協(xié)同深度覆蓋整體解決方案，對中山沙溪奧園金域花園進行整體覆蓋。對于電梯、停車場采用E頻段利舊原有室分系統(tǒng)覆蓋，樓層部分采用基于F頻室分外引+室外射燈天線覆蓋，周邊外圍則采用現(xiàn)網D頻宏站補充覆蓋。

室分外引信源BBU使用一套中興ZXSDR B8300設備，配置為O1。RRU主設備分別安裝在11棟1座電梯機房墻壁上和9棟1座電梯機房墻壁上。通過安裝室外射燈天線，分別對樓宇高、中、低層及室外公共區(qū)域通過樓宇對打實現(xiàn)信號覆蓋。室分外引F頻天面安裝圖，如圖3所示。

該居民小區(qū)樓宇電梯和地下停車場內部已有GSM系統(tǒng)，解決了基本通話問題。通過F頻室分外引樓宇對打方式，補充園區(qū)內樓層部分室內TD-LTE信號覆蓋，各頻段之間無干擾；周邊宏站D頻/F頻對小區(qū)樓宇外部區(qū)域進行TD-LTE信號深度覆蓋，D頻與F頻間無干擾，F(xiàn)頻之間由于承重墻等的衰減，相互干擾基本可忽略。為避免室分外引信號外泄引起居民小區(qū)周邊道路與宏站間產生干擾，設計施工時，專門調整射燈天線的下傾角和方位角。

圖3 室分外引天面設計

設備開通后，對中山沙溪奧園金域花園覆蓋目標區(qū)域進行覆蓋效果評估，包括RSRP值、SINR值及相關業(yè)務測試，從而測得覆蓋區(qū)域室內、室外的RSRP值均在合理范圍內，SINR值得到顯著提升。采用E頻段室分入戶的高大建筑，區(qū)域內RSRP在-60 dBm左右，SINR值達到30 dB，滿足覆蓋指標要求。設備開通后，對中山橫欄新茂村覆蓋目標區(qū)域進行RSRP值、SINR值及相關業(yè)務測試，RSRP在-80 dBm左右，SINR值達到30 dB左右，滿足省公司覆蓋指標要求，小區(qū)總體覆蓋率達到98.5%，接通率100%。

隨著中山沙溪奧園金域花園采用本次創(chuàng)新解決方案進行小區(qū)室內外深度覆蓋，該居民小區(qū)長期TD-LTE弱覆蓋、盲區(qū)現(xiàn)象得到明顯改善，解決了用戶投訴及室分物業(yè)協(xié)調難、室分入戶難等問題，取得了良好的經濟效益和社會效益。

5 結 語

采用基于F頻室分外引、多頻段協(xié)同深度覆蓋解決方案，可實現(xiàn)對居民小區(qū)進行深度覆蓋，解決客戶投訴。通過F頻、D頻、E頻等室內外多頻段協(xié)同，解決了居民小區(qū)物業(yè)協(xié)調困難、室分入戶困難的問題，快速實現(xiàn)了居民小區(qū)樓宇及園區(qū)的深度覆蓋；基于現(xiàn)網已有配套設施，無需新增電源，無需機房，無需新增傳輸，投資少、見效快；基于F頻的室分外引將信號從室外打入室內，解決了信號衰減大、穿透能力弱的問題，特別適于樓宇間隔多等特點的居民小區(qū)深度覆蓋；方案可復制性強，適用于大多數(shù)場景的難點、黑點的深度覆蓋。此外，考慮到居民小區(qū)物業(yè)協(xié)調困難、室分入戶困難、樓宇結構分割多、利舊室分系統(tǒng)無源器件頻段不支持E頻段等特點，對于特別復雜的居民小區(qū)場景，可引入微小基站等產品方案，從而利用多方案的優(yōu)勢互補，實現(xiàn)居民小區(qū)的全網絡覆蓋。

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