LTE 多場景室內(nèi)立體深度覆蓋綜合解決方案與研究*

張 磊，付 康，王清府

（中國移動通信集團(tuán)新疆有限公司 哈密市分公司，新疆 哈密 839000）

0 引 言

隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，人們對通信質(zhì)量的要求越來越高，室內(nèi)用戶的業(yè)務(wù)需求持續(xù)增加，室內(nèi)深度覆蓋的要求日益提升。同時，新型的室內(nèi)覆蓋建設(shè)方式不斷涌現(xiàn)，室內(nèi)深度覆蓋建設(shè)不再局限于傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)的方式（Distribute Antenna System，DAS），如分布式皮基站、一體化皮基站、微站等。對于各種不同類型的樓宇，需要根據(jù)場景特點、業(yè)務(wù)需求等，有針對性地選擇合理的建設(shè)方式，積極推進(jìn)適合不同場景的新型室內(nèi)覆蓋建設(shè)方式的應(yīng)用[1]。

在4G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，多層居民區(qū)及地下室網(wǎng)絡(luò)覆蓋是薄弱環(huán)節(jié)，LTE 的空間和穿透損耗更大。由于各種建筑物阻擋無法通過室外宏站進(jìn)行覆蓋，特別是在地下室更容易形成各種信號覆蓋盲區(qū)，需要建設(shè)分布系統(tǒng)。而這相對投入的巨大網(wǎng)絡(luò)資源來說，產(chǎn)生的效益低下。對于多層居民區(qū)，用戶量大、宏站建設(shè)困難，需要建設(shè)小微站解決，因此實現(xiàn)多層居民區(qū)與地下室的深度覆蓋勢在必行。本文介紹針對3 種不同場景的經(jīng)濟(jì)、實用、高效性覆蓋方案來解決弱覆蓋問題。

1 LTE 多場景覆蓋分類

從建筑物的結(jié)構(gòu)和面積來劃分，可以將室內(nèi)覆蓋場景分為兩類。一類是簡單結(jié)構(gòu)樓宇，主要特征是內(nèi)部縱深較小、結(jié)構(gòu)較為簡單、單層面積較小的建筑，常見的有普通居民小區(qū)、中高層居民小區(qū)、別墅區(qū)以及回字形布局的建筑物等。另一類是復(fù)雜結(jié)構(gòu)樓宇，主要特點是內(nèi)部縱深較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、單層面積較大的建筑物，如大型單體建筑、大型高層建筑、大型交通樞紐以及大型娛樂場所等。

從建筑物所在的不同區(qū)域的業(yè)務(wù)需求分布來劃分，可以將室內(nèi)覆蓋場景分為高業(yè)務(wù)需求區(qū)域、基本業(yè)務(wù)需求區(qū)域、低業(yè)務(wù)需求區(qū)域以及臨時性和過渡性需求區(qū)域。高業(yè)務(wù)需求區(qū)域主要是用戶駐留多且產(chǎn)生大量話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的區(qū)域?；緲I(yè)務(wù)需求區(qū)域主要是指地下停車場等區(qū)域。低業(yè)務(wù)需求區(qū)域主要是指在建大樓、尚未出租的寫字樓或者樓層以及未有或者少量住戶入住的居民小區(qū)等，這些樓宇或者局部區(qū)域在短期內(nèi)基本沒有業(yè)務(wù)需求。臨時性和過渡性需求區(qū)域是指用戶少量入住，建筑物局部存在業(yè)務(wù)需求的區(qū)域或者用戶在建筑物某處短期集中導(dǎo)致的業(yè)務(wù)突發(fā)區(qū)域。針對不同的建筑物特點和業(yè)務(wù)需求發(fā)展階段，可以因地制宜地選擇最優(yōu)室內(nèi)覆蓋解決方案。

根據(jù)覆蓋技術(shù)特點、設(shè)備類型、設(shè)備形態(tài)、場景應(yīng)用等不同，室內(nèi)覆蓋方案典型分類如圖1 所示。

圖1 室內(nèi)覆蓋方案典型分類

室外宏站覆蓋是指通過室外宏蜂窩基站覆蓋解決室內(nèi)覆蓋問題，可以滿足室內(nèi)淺層覆蓋的需求。宏基站具有覆蓋能力強、容量高的優(yōu)點，應(yīng)用最為廣泛。在墻體損耗較小、建筑物多為淺層的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用室外宏蜂窩基站[2]。

微站覆蓋是指通過室外小站覆蓋解決室內(nèi)覆蓋問題，可以滿足縱深覆蓋不大的場景基本需求，對天面要求較低，物業(yè)協(xié)調(diào)難度低，易于安裝部署。微站主要用于建筑物結(jié)構(gòu)相對簡單、易于穿透的室外、補盲補熱及室外打室內(nèi)的場景[3]。

2 LTE 多場景覆蓋解決方案

LTE 室內(nèi)覆蓋解決方案需要結(jié)合場景特點，綜合考慮覆蓋面積、建筑結(jié)構(gòu)以及容量等幾個維度因素，還應(yīng)分析成本，選擇最適合的解決方案。由于物業(yè)或施工條件等原因，某些場景采用單一覆蓋方案可能無法做到有效覆蓋，如超大樓盤或建筑群、設(shè)備安裝或走線受限的工廠、室分建設(shè)困難的城中村、大型場館或交通樞紐等。針對這類場景，可采用多方案組合進(jìn)行覆蓋。比如，采用室外微站覆蓋臨窗區(qū)域，同時采用新型室分設(shè)備進(jìn)行室內(nèi)覆蓋，以室內(nèi)外協(xié)同的方案解決面積較大的建筑物覆蓋問題[4]。

在方案選擇上，遵循如下思路。

（1）對于大型會展中心、大型場館、交通樞紐、商場等容量需求較高的場景，應(yīng)優(yōu)選傳統(tǒng)DAS及分布式皮基站解決方案。

（2）對于面積中等、業(yè)務(wù)量中等的場景，可優(yōu)選傳統(tǒng)DAS 及擴展型一體化皮基站解決方案。

（3）對于面積較小、隔斷較少、結(jié)構(gòu)開闊的場景，可優(yōu)先“RRU+平板”及一體化皮基站解決方案。

（4）對于大中型居民小區(qū)，應(yīng)選擇小區(qū)內(nèi)抱桿微站或樓間對打解決方案。

（5）對于單點補盲補熱的場景，室內(nèi)覆蓋可選擇微站或一體化皮基站解決。

3 LTE 多場景覆蓋應(yīng)用案例

3.1 低層居民區(qū)場景覆蓋

3.1.1 低層居民區(qū)概述

本地蘭溪谷小區(qū)采用普通磚混結(jié)構(gòu)，共計14 棟6 層居民樓，占地面積8.5×104m2，居民近3 000 人。由于環(huán)境封閉，周圍建筑阻擋，宏站無法穿透，導(dǎo)致小區(qū)內(nèi)道路及室內(nèi)整體區(qū)域嚴(yán)重弱覆蓋，用戶上網(wǎng)質(zhì)量差并產(chǎn)生投訴。經(jīng)過實地勘察后，采用“RRU（E 頻段）+平板天線”的方案加強深度覆蓋解決。

3.1.2 低層居民區(qū)方案設(shè)計

本住宅小區(qū)采用4 個獨立的9 m 桿，安裝E 頻段RRU、15 dB 高增益平板天線來覆蓋。根據(jù)現(xiàn)場勘查，選擇合適的天線掛高、俯仰角及方位角來提升室外道路及室內(nèi)深度信號覆蓋質(zhì)量，共安裝1 臺BBU，4 臺RRU（E 頻段），8 副平板天線[5]。

“RRU+平板”解決方案選取了4 個點位，設(shè)計4 臺RRU+8 面平板天線，如圖2 所示?！癛RU+平板天線”現(xiàn)場安裝情況，如圖3 所示。

3.1.3 低層居民區(qū)“RRU+平板天線”開通前后效果驗證

在該小區(qū)安裝“RRU（E 頻段）+平板天線”建設(shè)完成后驗證，可見利用E 頻段有效提升了小區(qū)室外整體道路及室內(nèi)深度覆蓋，避免了于周圍宏站F 頻段及D 頻段的干擾[6]。

圖2 “RRU+平板天線”方案設(shè)計

圖3 “RRU+平板天線”現(xiàn)場安裝情況

開通后，小區(qū)整體室外RSRP 由-104.36 dBm 提升到-80.23 dBm，提升了24 dBm；SINR 由7.15 dB提升至16.29 dB；下載速率由11.37 Mb/s 提升至28.46 Mb/s。4G 信號覆蓋提升效果非常明顯，對比圖如圖4 所示，具體指標(biāo)如表1 所示。

圖4 低層居民區(qū)“RRU+平板天線”開通前后RSRP 強度對比

表1 蘭溪谷小區(qū)“RRU+平板天線”開通前后指標(biāo)對比

3.2 地下室負(fù)一層商業(yè)娛樂場景覆蓋

3.2.1 地下室負(fù)一層商業(yè)娛樂概述

匯景苑游泳健身館是集游泳健身于一體的大型娛樂場所，位于匯景苑高層地下室，面積為5 000 m2。由于環(huán)境封閉，地下室整體區(qū)域嚴(yán)重弱覆蓋，用戶無法上網(wǎng)并產(chǎn)生投訴。利用傳統(tǒng)室分安裝存在物業(yè)協(xié)調(diào)困難、施工困難、建設(shè)成本高、施工周期長、維護(hù)困難等難點。為滿足覆蓋要求，現(xiàn)利用RU 增加平板天線覆蓋方案來解決此類型場景[7]。

3.2.2 地下室負(fù)一層商業(yè)娛樂方案設(shè)計

本地下室負(fù)一層采用掛墻“RRU+平板天線”來覆蓋，通過采用平板天線覆蓋提升室外道路及室內(nèi)深度覆蓋質(zhì)量，共計安裝3臺RRU，4副平板天線，利舊BBU。

“RRU+平板”解決方案選取3 個點位，設(shè)計3 臺RRU+4 面平板天線，如圖5 所示。地下室負(fù)一層商業(yè)娛樂“RRU+平板天線”現(xiàn)場安裝情況，如圖6 所示。

圖5 地下室商業(yè)娛樂“RRU+平板天線”方案設(shè)計

圖6 現(xiàn)場安裝情況

3.2.3 地下室負(fù)一層商業(yè)娛樂“RRU+平板天線”開通前后效果驗證

通過在該地下室墻體安裝“RRU+平板天線”建設(shè)完成后驗證，有效提升了室內(nèi)深度覆蓋。室內(nèi)RSRP 由-113.64 dBm 提升到-88.48 dBm，提升了25.16 dBm；SINR 由8.73 dB 提升至25.63 dB；下載速率由8.65 Mb/s 提升至34.47 Mb/s。4G 信號覆蓋提升效果非常明顯，對比圖如圖7 所示，具體指標(biāo)如表2 所示[8]。

圖7 地下室商業(yè)娛樂“RRU+平板天線”開通前后RSRP 強度對比

表2 地下室商業(yè)娛樂 RRU+平板天線開通前后指標(biāo)對比

3.2.4 地下室商業(yè)娛樂“RRU+平板天線”創(chuàng)新覆蓋相比傳統(tǒng)DAS 優(yōu)勢對比

地下室商業(yè)娛樂“RRU+平板天線”（如圖8所示）與傳統(tǒng)DAS 覆蓋（如圖9 所示）進(jìn)行對比設(shè)計。從設(shè)計圖可以看出，傳統(tǒng)DAS 需要耦合器、功分器、饋線接頭、饋線、吸頂天線等很多無源器件，設(shè)計和施工較復(fù)雜，而地下室商業(yè)娛樂“RRU+平板天線”結(jié)構(gòu)簡單明了。地下室商業(yè)娛樂“RRU+平板天線”創(chuàng)新覆蓋相比傳統(tǒng)DAS，優(yōu)勢包括施工周期短、容易施工、費用低、設(shè)備維護(hù)方便、優(yōu)化方便等[9]。

圖8 “RRU+平板天線”覆蓋設(shè)計

圖9 傳統(tǒng)DAS 覆蓋設(shè)計

表3 地下室商業(yè)娛樂“RRU+平板天線”創(chuàng)新覆蓋相比傳統(tǒng)DAS 優(yōu)勢對比

3.3 地下室負(fù)一層物聯(lián)網(wǎng)場景覆蓋

3.3.1 地下室負(fù)一層物聯(lián)網(wǎng)場景概述

新城小區(qū)居民住宅小區(qū)負(fù)一層安裝有國家電網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，需要通過LTE 網(wǎng)絡(luò)實時上報設(shè)備運行狀態(tài)到機房服務(wù)器，便于監(jiān)控人員實時掌握設(shè)備運行狀態(tài)。由于環(huán)境封閉，負(fù)一層及車庫整體盲區(qū)，導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及車庫用戶無法上網(wǎng)，而利用傳統(tǒng)室分安裝存在安裝建設(shè)困難。為滿足地下車庫補盲，根據(jù)地下車庫空曠結(jié)構(gòu)情況及容量需求等，現(xiàn)利用“RRU+平板天線”覆蓋方案來解決此類型場景。

3.3.2 地下室負(fù)一層物聯(lián)網(wǎng)場景方案設(shè)計

本地下室負(fù)一層采用掛墻“RRU+平板天線”來覆蓋，主要覆蓋物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備配電室及地下車庫整體區(qū)域，共計安裝1 臺RRU，1 副平板天線，利舊BBU。

“RRU+平板天線”解決方案選取1 個點位，設(shè)計1 臺RRU+1 面平板天線，如圖10 所示[10]。

圖10 地下室負(fù)一層物聯(lián)網(wǎng)場景“RRU+平板天線”方案設(shè)計

地下室負(fù)一層物聯(lián)網(wǎng)場景“RRU+平板天線”現(xiàn)場安裝圖及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，如圖11 和圖12 所示。

圖11 物聯(lián)網(wǎng)電力設(shè)備

3.3.3 地下室負(fù)一層物聯(lián)網(wǎng)場景“RRU+平板天線”開通前后效果驗證

通過在該地下室墻體安裝“RRU+平板天線”建設(shè)完成后驗證，有效提升了室內(nèi)深度覆蓋。室內(nèi)RSRP 由-115.34 dBm 提升到-85.38 dBm，提升了30 dBm；SINR 由6.74 dB 提升至26.63 dB；下載速率由5.65 Mb/s 提升至35.49 Mb/s。4G 信號覆蓋提升效果非常明顯，對比圖如圖13 所示，具體指標(biāo)如表4 所示。

圖12 物聯(lián)網(wǎng)電力設(shè)備

圖13 地下室物聯(lián)網(wǎng)“RRU+平板天線”開通前后RSRP 強度對比

表4 地下室物聯(lián)網(wǎng)場景“RRU+平板天線”開通前后指標(biāo)對比

3.3.4 RRU+平板天線創(chuàng)新覆蓋相比傳統(tǒng)DAS 優(yōu)勢對比

通過地下室物聯(lián)網(wǎng)“RRU+平板天線”開通結(jié)果及覆蓋效果，此場景解決方案有極高的實用性。作為一種快速補盲有較高的價值，與傳統(tǒng)DAS 對比，具有施工維護(hù)簡單、優(yōu)化方便、成本低等優(yōu)點，如表5 所示。

表5 地下室物聯(lián)網(wǎng)場景“RRU+平板天線”創(chuàng)新覆蓋相比傳統(tǒng)DAS 優(yōu)勢對比

4 結(jié) 語

我國正處于加速城市化進(jìn)程的中期，隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的迅速建設(shè)和4G 用戶業(yè)務(wù)的迅猛增長，LTE室內(nèi)覆蓋在4G 無線網(wǎng)絡(luò)中的地位越來越重要，投資占比越來越高。

對于多層居民區(qū)及地下室兩種場景，從開通覆蓋測試結(jié)果來看，LTE 開通后信號覆蓋完全滿足客戶需求。特別對于地下室這類場景來說，只需解決覆蓋，對容量要求不高，完全可以用“RRU+平板”解決方案高效解決客戶之所急。從施工難度、施工周期、后期維護(hù)、投資費用等多方面分析，“RRU+平板天線”創(chuàng)新解決方案比傳統(tǒng)DAS 都具有較高的價值。對于密集居民區(qū)和高用戶區(qū)域，可以采用E 頻段室外微站解決深度覆蓋，提升覆蓋質(zhì)量的同時，進(jìn)一步控制和降低造價。