各類居民區(qū)LTE 無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化場景分析及規(guī)劃

周普成，孟延暉

（中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

目前，居民區(qū)LTE無線網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋面臨談點難、建設(shè)難和優(yōu)化難的“三難”問題，是網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋的瓶頸問題。本文重點對8類居民區(qū)場景的規(guī)劃、建設(shè)原則進行總結(jié)，希望能對目前LTE無線網(wǎng)絡(luò)相關(guān)場景的建設(shè)、優(yōu)化工作給予參考。

1 居民區(qū)覆蓋目標(biāo)

實測數(shù)據(jù)表明：當(dāng)下行速率大于等于4 Mb/s時，可滿足文字、圖片等非動態(tài)資源瀏覽良好感知；當(dāng)下行速率大于等于10 Mb/s時，可滿足720 P標(biāo)清視頻及高清GIF圖片的無卡頓播放。

以用戶感知為出發(fā)點，要求居民區(qū)深度覆蓋滿足如下指標(biāo)：

（1）覆蓋指標(biāo)：室內(nèi)（樓道內(nèi)）覆蓋要求覆蓋率滿足RSRP≥-110 dBm&SINR≥3 dB的比例大于90%；

（2）速率指標(biāo)：上下行速率≥5/12 Mb/s的采樣點占比大于90%；

（3）信號控制：小區(qū)外泄的比廣覆蓋小區(qū)RSRP低10 dB（若小區(qū)周邊無主覆蓋，以上要求不適應(yīng)）；對于小區(qū)滴灌注意主瓣控制，不建議最外層建筑布放天線外打；小區(qū)滴灌覆蓋距離建議低于平均站間距2倍（以小區(qū)邊界為界，RSRP=-105 dBm時的位置）。

2 居民區(qū)覆蓋總體原則

居民區(qū)按建筑類型和場景劃分為8大類型，分別為高層小區(qū)、小高層小區(qū)、多層小區(qū)、別墅區(qū)、商住一體小區(qū)（塔樓）、特殊樓型（尖頂或斜頂?shù)葰W式建筑）、地下室和電梯。針對每種場景的覆蓋方案有如圖1所示的建議（實線為首選方案，虛線為備選方案）。

圖1 每種場景的覆蓋方案選擇

3 8類居民區(qū)場景分析和規(guī)劃要點

居民區(qū)場景各具特點。按建筑特點分類，居民區(qū)可分為別墅區(qū)、多層小區(qū)、小高層小區(qū)、高層小區(qū)和塔樓。在實際小區(qū)場景中，更多的是復(fù)合型小區(qū)類型，尤以多層+小高層、小高層+高層和多層+小高層+高層最為多見，如圖2所示。

3.1 高層小區(qū)覆蓋

地理位置：密集城區(qū)、城郊結(jié)合區(qū)。

場景特點：樓層較高（15～35層）；樓宇排列規(guī)則或相互間錯開，樓間距較大，一般30 m以上，有電梯、大型地下停車場，綠化面積較大，有統(tǒng)一的物業(yè)管理。

信號特點：10～20層部分窗邊存在導(dǎo)頻污染情況，25層或30層以上信號不穩(wěn)定。

用戶特點：入住率高，容積率高，用戶密集，價值用戶多，話務(wù)需求量大。

圖2 各類居民區(qū)場景特色示意

規(guī)劃要點：優(yōu)選樓頂?shù)喂喔采w方案，如RRU+美化天線或者EasyMacro。因樓層較高且樓間距較大，為控制信號泄露，建議選用等大傾角美化天線，如射燈天線等。單純采用“下打”方式時，超過20層的樓宇必須采用大張角射燈，否則無法滿足所有樓層覆蓋。由于樓層較高，需考慮低層補盲，可以選擇在地面安裝射燈、草坪燈、廣告牌以及路燈等類型的美化天線或MDAS、小微基站等補充低層覆蓋。

方案推薦：如表1所示，其中星級數(shù)量代表程度大?。ê笪暮x相同）。

宏站覆蓋：高層小區(qū)由于樓宇較高，一般均超過宏站天線掛高，宏站從一個方向無法覆蓋整個小區(qū)，需要從多角度同時才能較好地完成覆蓋，且無法有效覆蓋15層以上。

規(guī)劃原則：由于宏站正面打僅能解決第一排住戶和第二排單側(cè)住戶，所以需根據(jù)小區(qū)樓宇密集程度，采用雙面對打或者多面打。若為側(cè)打場景，掠射角最小不低于30°，宏站距離高層樓宇的距離不要超過300 m。在不發(fā)生過遠覆蓋的前提下，下傾角越小，可以覆蓋的樓層越多。

小區(qū)內(nèi)樓頂?shù)喂喔采w：樓頂?shù)喂喑Ｒ?guī)主設(shè)備使用RRU+射燈天線或者Easymacro，其中超過20層的樓宇必須采用大張角射燈或者Easymacro橫裝的方式，然后采用樓間對打的方式進行覆蓋。

規(guī)劃原則：射燈天線布放盡量選擇靠近被覆蓋樓宇的位置，正打方式覆蓋效果最好，如果是斜打，需要控制好掠射角，可參考表2。

表1 方案推薦

表2 規(guī)劃原則

此外，大張角天線需要較大的傾角，所以天線安裝要盡量靠近墻體外側(cè)，天線要能直視被覆蓋樓宇底層，否則信號容易被墻面反射造成覆蓋效果差；天線口功率設(shè)計要＞7 dBm，否則不能保證覆蓋效果；RRU安裝位置盡量靠近射燈，可以縮短饋線距離和減少接頭的使用，減少信號衰減的同時降低故障率；Easymacro樓頂一般采用抱桿安裝，為避免主瓣信號被女兒墻遮擋，設(shè)備底部需高于女兒墻一定高度，一般建議抱桿距離女兒墻距離不宜過大，建議在20 cm內(nèi)，如圖3所示。

3.2 小高層小區(qū)覆蓋

地理位置：新城區(qū)、城郊結(jié)合區(qū)。

場景特點：小區(qū)多為板式建筑，樓宇基本在10～15層，多有電梯、大型地下停車場，樓間距一般在45 m左右，綠化面積較大，有統(tǒng)一的物業(yè)管理。

信號特點：樓層內(nèi)部特別是5層以下，房間內(nèi)信號偏弱。

用戶特點：入住率高，用戶數(shù)量較多。

規(guī)劃要點：優(yōu)選小區(qū)滴灌覆蓋方案，樓高基本在25～45 m。當(dāng)小區(qū)規(guī)模較大時，宏站無法滿足整個小區(qū)覆蓋要求，內(nèi)部滴灌可使用RRU+排氣管、水塔、射燈以及板狀（帶美化）罩等類型天線，也可以選擇一些天線垂直波瓣角較大的小微基站。天線采用“下打”方式可滿足覆蓋要求。

方案推薦：如表3所示。

規(guī)劃原則：天面方案設(shè)計時需考慮周邊宏站，結(jié)合現(xiàn)場測試情況、樓頂查勘情況來確定小區(qū)外圍樓宇是否由宏站覆蓋，進而合理制定小區(qū)天面方案。一般將小區(qū)天面數(shù)量控制在小區(qū)總樓宇數(shù)的30%左右。對于天面場景，小區(qū)原則上采用射燈對打的方式。如需覆蓋區(qū)域較大（即多幢樓宇）同時高度在15層以下的天面，可考慮增益相對較高的天線（如排氣管或方柱）；扇區(qū)盡量從南邊的樓宇向北邊的樓宇的南部覆蓋。若目標(biāo)樓宇單元數(shù)量多且樓面較寬，可以多個扇區(qū)覆蓋。天線需安裝在女兒墻上，正打方向需開闊，不能被樓頂屋面或其他建筑物遮擋。射燈天線的下傾角需經(jīng)計算得出，不可隨意標(biāo)注。若選排氣管，只有電子下傾角，最大15°。對于地下室場景，將天線密度降低進行薄覆蓋，預(yù)計單天線覆蓋半徑15 m左右，即將天線間隔控制在30 m左右；汽車車庫用全向板狀天線結(jié)合方式覆蓋，汽車坡道采用板狀天線，每單元自行車庫使用1～2副板狀天線；對于電梯場景，僅針對有天面單元進行電梯覆蓋；采用對數(shù)周期天線，每4層（12 m）間距布放1副對數(shù)周期天線。

圖3 Easymacro樓頂?shù)囊?guī)劃原則

表3 方案推薦

小高層小區(qū)樓頂一般為平頂（有女兒墻），亦有斜頂情況；有電梯，但電梯機房有無不確定；一般有地下汽車庫。平頂且有電梯機房的情況，需要覆蓋小區(qū)天面、有天面單元的電梯、地下汽車庫以及自行車庫等場景。LTE直放站作為RRU的延伸覆蓋，可用于解決此類小區(qū)天面及電梯和地下汽車庫。直放站頻段選型根據(jù)上聯(lián)RRU頻段決定，保持一致性。直放站安裝位置原則上所有設(shè)備必須安裝在室內(nèi)（業(yè)主電梯間或樓梯間），無法安裝室內(nèi)的情況下盡量選擇有屋檐的室外墻壁安裝。

3.3 多層小區(qū)覆蓋

地理位置：地處市中心、老城區(qū)居多。

場景特點：樓宇較低，一般低于8層，樓間距小，公共綠化面積小，無電梯及地下停車場，小區(qū)已基本成型，有統(tǒng)一的物業(yè)管理。

信號特點：小區(qū)內(nèi)電磁傳播環(huán)境差，由于樓間距小，低層信號覆蓋容易受到周圍建筑阻擋而出現(xiàn)弱覆蓋。

用戶特點：住率高，用戶數(shù)量較多，但用戶ARPU值較低。

規(guī)劃要點：優(yōu)選宏站覆蓋方案，因小區(qū)樓層不高，可充分利用宏站資源解決覆蓋；小區(qū)內(nèi)部滴灌選用排氣管、水塔、射燈和板狀（帶美化罩）等類型天線以及小微基站。

方案推薦：如表4所示。

表4 方案推薦

3.4 別墅區(qū)覆蓋

地理位置：一般位于城區(qū)、郊區(qū)。

場景特點：樓宇較低，一般低于3層，樓間距較大，綠化面積大，容積率低，電梯是用戶自行決定是否安裝，有地下室，有統(tǒng)一的物業(yè)管理，小區(qū)內(nèi)走線有相應(yīng)的規(guī)范或要求。

信號特點：別墅的墻體相對較厚，雖然樓間距較大，但是綠化樹木較多，因此衰減相對較大，小區(qū)內(nèi)無線傳播環(huán)境好。如果基站靠近小區(qū)，則小區(qū)內(nèi)信號整體良好；如果基站遠離小區(qū)，則小區(qū)內(nèi)信號普遍偏弱。別墅的地下室都是獨立的，需要單獨做PICO或家庭基站，否則基本無信號。

用戶特點：用戶數(shù)量較少，但用戶ARPU值較高，高端用戶占比高。

規(guī)劃要點：優(yōu)選宏站覆蓋方案，周邊高樓樓頂?shù)喂喾绞?。小區(qū)內(nèi)部建站難度較大，可利用售樓處、物業(yè)辦公室樓頂?shù)任恢貌渴鹕錈?、排氣管等美化天線。在用戶樓頂安裝天線難度較大，可在小區(qū)內(nèi)補充草坪燈、路燈、廣告牌、垃圾桶以及石頭型等形式的美化天線以及小微基站。

方案推薦：如表5所示。

3.5 塔樓覆蓋

地理位置：市中心、密集城區(qū)。

場景特點：多為點式建筑，一般由1棟或幾棟組成。樓體厚度大，樓宇底層為裙樓商業(yè)房，樓層較高，一般為20層以上，有電梯、地下室。

信號特點：電梯、地下室屬于信號盲區(qū)，10～20層部分窗邊存在導(dǎo)頻污染情況，25層或30層以上信號不穩(wěn)定。

用戶特點：入住率高，用戶數(shù)量較多。

規(guī)劃要點：樓層較高且樓體較厚，單從一側(cè)覆蓋無法滿足覆蓋要求，可利用周圍天線資源，選用大增益天線多側(cè)覆蓋，有條件可選擇室分建設(shè)。

方案推薦：如表6所示。

3.6 特殊樓型覆蓋

地理位置：市中心、老城區(qū)或偏遠郊區(qū)。

場景特點：樓宇較低，一般低于10層，樓間距小，公共綠化面積小，無電梯及地下停車場，小區(qū)已基本成型，有統(tǒng)一的物業(yè)管理。

信號特點：小區(qū)內(nèi)電磁傳播環(huán)境差，由于樓間距小，低層信號覆蓋容易受到周圍建筑阻擋而出現(xiàn)弱覆蓋。

用戶特點：入住率高，用戶數(shù)量較多，但用戶ARPU值較低。

規(guī)劃要點：優(yōu)選宏站覆蓋方案。因樓層不高，可充分利用宏站資源，小區(qū)內(nèi)部滴灌選用排氣管、水塔、射燈和板狀（帶美化罩）等類型天線以及小微基站，天線安裝可采用“下打”方式，可滿足所有樓層覆蓋。

方案推薦：如表7所示。

表5 方案推薦

表6 方案推薦

表7 方案推薦

3.7 地下室

地理位置：居民區(qū)地下室。

場景特點：樓宇較高，一般為高層住宅小區(qū)或高檔寫字樓及酒店，有地下車庫。地下車庫面積較大，且流量需求較小。

信號特點：地下室屏蔽嚴(yán)重，基本無信號，處于脫網(wǎng)狀態(tài)。

用戶特點：入住率較高，用戶數(shù)量較多，地下室經(jīng)常有人走動或車輛流動。

規(guī)劃要點：針對地下室面積大、隔斷多的情況，優(yōu)先選用室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋。地下車庫一般面積較大，覆蓋較差，一般只要求覆蓋，對容量不做要求。

方案推薦：如表8所示。

室分系統(tǒng)規(guī)劃原則，如表9所示。

表8 方案推薦

表9 室分系統(tǒng)規(guī)劃原則

1.8 GHz RRU發(fā)射功率20 W最大覆蓋地下室面積為5.3×104m2。天線優(yōu)先考慮明裝，減少損耗，優(yōu)先安裝在地下室經(jīng)常有人流走動的區(qū)域。為了避免邊緣覆蓋不足產(chǎn)生乒乓切換，天線間距設(shè)置為30 m，選用吸頂天線或板狀天線。

皮基站規(guī)劃原則，如表10所示。

皮站主要指發(fā)射功率在5 W以下的小功率基站，可用于居民區(qū)地下室。50 mW 1.8 GHz皮基站覆蓋面積約為1 700 m2，125 mV 1.8 GHz皮基站覆蓋面積約為1 900 m2。目前，家庭級2×50 mW平均單價1 200元，企業(yè)級2×125 mW平均單價為2 100元。

3.8 電 梯

地理位置：居民區(qū)電梯。

場景特點：樓宇較高，一般為高層住宅小區(qū)或高檔寫字樓及酒店，有電梯且數(shù)量較多，流量需求較小。

信號特點：電梯對無線電磁波信號屏蔽嚴(yán)重，外部信號無法穿透，基本無信號，處于脫網(wǎng)狀態(tài)。

用戶特點：入住率較高，用戶數(shù)量較多，電梯使用頻繁。

規(guī)劃要點：優(yōu)先選用室分系統(tǒng)覆蓋方案。電梯一般信號屏蔽嚴(yán)重且層數(shù)較多，一般只要求覆蓋，對容量不做要求。

方案推薦：如表11所示。

室分系統(tǒng)規(guī)劃原則，如表12所示。

RRU一般安裝在電梯機房，單1.8 GHz RRU發(fā)射功率20 W最多可帶40～50個天線，可以得出單RRU最大覆蓋電梯數(shù)量為8～10部。

皮基站規(guī)劃原則，如表13所示。

皮站主要指發(fā)射功率在5 W以下的小功率基站，可用于居民區(qū)電梯覆蓋。125 mW 1.8 GHz皮基站可覆蓋一部20層左右的電梯，50 mW 1.8 GHz皮基站可覆蓋一部16層左右電梯。目前，家庭級2×50 mW平均單價1 200元，企業(yè)級2×125 mW平均單價為2 100元。

表10 皮基站規(guī)劃原則

表11 方案推薦

表12 室分系統(tǒng)規(guī)劃原則

表13 皮基站規(guī)劃原則

4 結(jié) 論

解決居民小區(qū)的深度覆蓋問題有多種方式，受樓宇分布情況、物業(yè)阻擾以及周邊基站分布等多種因素的影響，可采用不同的優(yōu)化方法，但總體建設(shè)原則固定：在滿足信號覆蓋的前提下，控制居民區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)信號的覆蓋范圍，避免信號泄漏，提高頻率復(fù)用率，與全網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、建設(shè)、優(yōu)化相結(jié)合，綜合布局，盡可能不影響周邊基站甚至全網(wǎng)的頻率規(guī)劃。