TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

對(duì)于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，室內(nèi)分布系統(tǒng)是非常重要的組成部分。運(yùn)營(yíng)商大量使用室內(nèi)分布系統(tǒng)來(lái)解決高端客戶聚集的密集城區(qū)覆蓋問(wèn)題，其性能的好壞將直接關(guān)系到運(yùn)營(yíng)商的客戶體驗(yàn)及其收益。所以，未來(lái)TD-SCDMA要單獨(dú)組網(wǎng)，必須提供能夠滿足運(yùn)營(yíng)商要求的室內(nèi)覆蓋解決方案，同時(shí)，TD-SCDMA的室內(nèi)覆蓋方案要考慮如何充分利用樓宇內(nèi)現(xiàn)有的2G和其他3G制式的室內(nèi)分布系統(tǒng)，幫助采用TD-SCDMA制式的運(yùn)營(yíng)商快速、經(jīng)濟(jì)地完成樓宇內(nèi)的覆蓋，及時(shí)搶占高端客戶資源，提升運(yùn)營(yíng)商的品牌形象。

為了使TD-SCDMA系統(tǒng)室內(nèi)分布在與其他系統(tǒng)CDMA、GSM、PHS室內(nèi)分布競(jìng)爭(zhēng)中不再處于不利地位，TD-SCDMA在室內(nèi)覆蓋時(shí)，一貫采取脫離智能天線而單獨(dú)使用各路SWIPA(Switchand Power Amplifer)單元及常規(guī)的室內(nèi)天線，僅僅通過(guò)樓層來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶間的定位和隔離，依賴聯(lián)合檢測(cè)算法及性能來(lái)滿足干擾抑制及覆蓋、容量問(wèn)題。這樣，TD-SCDMA室內(nèi)分布便可與現(xiàn)有室內(nèi)分布系統(tǒng)共用，信號(hào)源也具備不同的設(shè)備類型，如宏基站、微蜂窩、直放站和射頻拉遠(yuǎn)等。但由于原CDMA、GSM工作在825MHz～960MHz，而TD-SCDMA工作在2GHz，線纜等損耗明顯不同，每棟樓宇會(huì)有不同的整改方案。

為了系統(tǒng)性地說(shuō)明TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及相關(guān)準(zhǔn)則，下文擬從TD-SCDMA室內(nèi)話務(wù)量的估算、信號(hào)源的選取、室內(nèi)外信號(hào)泄漏分析，以及TD-SCDMA與其他系統(tǒng)共用室內(nèi)分布系統(tǒng)等幾方面來(lái)闡述。

TD-SCDMA室內(nèi)話務(wù)量的估算

如同室外網(wǎng)絡(luò)一樣，室內(nèi)環(huán)境下也需要考慮用戶的數(shù)量和支持的業(yè)務(wù)，由于運(yùn)營(yíng)商熟悉當(dāng)?shù)卦敿?xì)情況，用戶數(shù)量和支持的業(yè)務(wù)一般由運(yùn)營(yíng)商提供。但如果運(yùn)營(yíng)商不能提供用戶的數(shù)量和支持的業(yè)務(wù)時(shí)，可以根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)、方法來(lái)估算TD-SCDMA室內(nèi)用戶的規(guī)模。

在各類大型建筑中，樓宇的主要功能決定了樓宇內(nèi)所分布的人群種類，各類不同的目標(biāo)人群手機(jī)擁有率和使用率也不盡相同。室內(nèi)分布系統(tǒng)的主要建設(shè)對(duì)象是室內(nèi)信號(hào)覆蓋差、話務(wù)量大、對(duì)通信質(zhì)量要求高的大型建筑。工程建設(shè)對(duì)象主要分為以下幾類：政府辦公大樓(對(duì)通信質(zhì)量要求高)；大型企事業(yè)單位大樓(對(duì)通信質(zhì)量要求高)；商場(chǎng)、超市(話務(wù)量大)；賓館、酒店(室內(nèi)信號(hào)覆蓋差)；高檔寫字樓和公寓(室內(nèi)信號(hào)覆蓋差，話務(wù)量大)；會(huì)展中心(話務(wù)量大)。

在對(duì)室內(nèi)用戶進(jìn)行分析時(shí)，因?yàn)橛脩粜袨榈牟町愋�，必須�?duì)樓宇內(nèi)不同的功能區(qū)域作出不同的估算，然后相加，得出整棟樓宇的用戶規(guī)模。但需要注意的是，用戶規(guī)模與運(yùn)營(yíng)商的市場(chǎng)占有率相關(guān)。

對(duì)于不同的室內(nèi)場(chǎng)所，如寫字樓、超市、賓館等，可以根據(jù)各自的建筑面積，按照建筑面積與人員的比例關(guān)系來(lái)估算室內(nèi)用戶總數(shù)，即室內(nèi)用戶總數(shù)=建筑面積×樓宇的實(shí)用面積比例×占有比例×手機(jī)擁有率。TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)信號(hào)源的選取

信號(hào)源的種類

室內(nèi)分布系統(tǒng)由信號(hào)源和室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)組成。按照目前TD-SCDMA設(shè)備研發(fā)進(jìn)度，截至目前，TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號(hào)源有宏基站、微蜂窩、射頻拉遠(yuǎn)和直放站等幾種。

1)宏蜂窩

基于宏基站的穩(wěn)定性和覆蓋能力，宏基站一般用來(lái)搭建網(wǎng)絡(luò)的框架。在有宏基站的大樓需要進(jìn)行室內(nèi)分布的情況下，如果宏基站的容量足夠，可以考慮利用宏基站的一個(gè)扇區(qū)來(lái)進(jìn)行室內(nèi)分布。

2)微蜂窩

微蜂窩主要特征為：傳輸功率低，目前可提供10mW～100mW；也可以高達(dá)1W、2W；一般安裝在建筑物上，無(wú)線傳播受環(huán)境影響大；體積小、安裝方便靈活。微蜂窩可以作為宏蜂窩的補(bǔ)充和延伸。微蜂窩的應(yīng)用主要有兩方面：提高覆蓋率，應(yīng)用于一些宏蜂窩很難覆蓋到的盲點(diǎn)地區(qū)，如地鐵、地下室；提高容量，主要應(yīng)用在高話務(wù)量地區(qū)，如繁華的商業(yè)街、購(gòu)物中心、體育場(chǎng)等。微蜂窩在作為提高網(wǎng)絡(luò)容量的應(yīng)用時(shí)一般與宏蜂窩構(gòu)成多層網(wǎng)。宏蜂窩進(jìn)行大面積的覆蓋，作為多層網(wǎng)的底層；微蜂窩則小面積連續(xù)覆蓋疊加在宏蜂窩上，構(gòu)成多層網(wǎng)的上層。微蜂窩和宏蜂窩在系統(tǒng)配置上是不同的小區(qū)。微蜂窩在初期一般是零散地分步在熱點(diǎn)地區(qū)，話務(wù)量比較集中，覆蓋面積較小，對(duì)容量的提高有限。

3)射頻拉遠(yuǎn)

射頻拉遠(yuǎn)是把基站的射頻單元和基帶單元分離，一個(gè)基帶單元可以通過(guò)光纖連接多個(gè)射頻單元，射頻單元根據(jù)需要可以放置在各種地方，實(shí)現(xiàn)靈活的覆蓋方式。這樣，射頻拉遠(yuǎn)就可以把基站進(jìn)行單元分離，將射頻單元拉遠(yuǎn)到有利地形，解決特殊地區(qū)的覆蓋。射頻拉遠(yuǎn)單元采用多通道覆蓋方式較好地規(guī)避了單通道內(nèi)部信號(hào)之間的干擾問(wèn)題，提高室內(nèi)覆蓋和室外信號(hào)效果。整個(gè)NodeB系統(tǒng)可以分成遠(yuǎn)端射頻模塊和本地基站。

4)直放站

直放站(Repeater)以其靈活簡(jiǎn)易的特點(diǎn)成為解決簡(jiǎn)單問(wèn)題的重要方式，主要應(yīng)用在對(duì)容量要求不是很高的場(chǎng)所，如一些中小商場(chǎng)、餐廳等。直放站主要應(yīng)用場(chǎng)合有以下幾種：擴(kuò)大服務(wù)范圍，消除覆蓋盲區(qū)；在郊區(qū)增強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)，擴(kuò)大郊區(qū)覆蓋；沿高速公路架設(shè)，增強(qiáng)覆蓋效率；解決室內(nèi)盲區(qū)覆蓋；實(shí)現(xiàn)疏忙。

安裝直放站時(shí)，天饋線系統(tǒng)的選擇非常重要。應(yīng)該注意的問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：天線的增益，應(yīng)根據(jù)具體的信號(hào)情況以及覆蓋的需要，選擇合適的增益；天線的方向性，由于直放站屬于同頻中繼系統(tǒng)，所以不能采用全向天線，否則可能引起系統(tǒng)自激。施主天線的主瓣寬度應(yīng)該盡可能窄，以減少躁聲的引入；施主基站的選擇，應(yīng)該選擇信號(hào)質(zhì)量好的基站作為饋入源，并且保證基站容量有足夠的富余，否則將引入擁塞；需要注意控制引入直放站帶來(lái)的導(dǎo)頻污染。

根據(jù)站點(diǎn)的用戶數(shù)和業(yè)務(wù)需求計(jì)算室內(nèi)覆蓋站點(diǎn)的容量需求，結(jié)合信號(hào)源的容量指標(biāo)，考慮周圍基站的容量忙閑情況，采用相應(yīng)的信號(hào)源，達(dá)到信號(hào)源的合理利用。

室內(nèi)外信號(hào)泄漏分析

在進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，信號(hào)泄漏控制是是需要認(rèn)真考慮的。由于TD-SCDMA是自干擾系統(tǒng)，嚴(yán)重的信號(hào)泄漏會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量造成很惡劣的影響。在存在室內(nèi)分布系統(tǒng)的建筑物中，主要考慮室外信號(hào)對(duì)室內(nèi)的泄漏問(wèn)題和室內(nèi)信號(hào)對(duì)室外的泄漏問(wèn)題。

室外信號(hào)對(duì)室內(nèi)的泄漏分析

室外信號(hào)向室內(nèi)泄漏的情況，可以有兩種不同的解決方案：

1)利用室外宏基站解決

對(duì)于應(yīng)用場(chǎng)所的室內(nèi)縱深比較小、樓宇高度不高于周圍樓群的平均高度的情況，可以考慮讓室外基站直接達(dá)到室內(nèi)信號(hào)覆蓋。由于室外宏基站信號(hào)具有的信號(hào)強(qiáng)的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)建筑物的穿透損耗后還能夠達(dá)到對(duì)室內(nèi)的覆蓋，依靠室外基站的穿透力，解決了大量的建筑物內(nèi)部信號(hào)覆蓋。

這種覆蓋方法也最經(jīng)濟(jì)，也是在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，選擇室外宏基站時(shí)需要特別注意的。

2)建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)解決

對(duì)于應(yīng)用場(chǎng)所室內(nèi)縱深比較大，樓宇高度比周圍樓群的平均高度高5層左右，或者像地下室之類的室外信號(hào)很難達(dá)到的地方，分析如下：

在有墻壁阻擋的區(qū)域，室外信號(hào)對(duì)室內(nèi)信號(hào)的影響較�。欢�在只有玻璃阻擋的情況下，室外信號(hào)將對(duì)室外窗戶附近的信號(hào)產(chǎn)生較大影響，導(dǎo)致窗戶附近成為切換區(qū)域，可能導(dǎo)致經(jīng)常發(fā)生切換。此時(shí)可以：(a)進(jìn)行室外基站優(yōu)化，保證室內(nèi)窗戶附近使用的是室內(nèi)信號(hào)；(b)在窗戶附近區(qū)域增加天線，提高室內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度，重新使用成為主導(dǎo)頻信號(hào)。

但需要注意的是，室外信號(hào)在室內(nèi)形成的乒乓切換區(qū)如窗戶附近的區(qū)域，由于室內(nèi)分布站址周圍存在多個(gè)室外基站，這種室內(nèi)乒乓切換區(qū)域是會(huì)存在的，需要在站點(diǎn)勘察時(shí)認(rèn)真考慮，如果有必要可以適當(dāng)進(jìn)行室外基站的優(yōu)化，減少室內(nèi)乒乓切換的強(qiáng)烈影響。

室內(nèi)信號(hào)對(duì)室外的泄漏分析

對(duì)于室內(nèi)信號(hào)向室外泄漏的情況，根據(jù)不同的場(chǎng)景采用不同的控制方法。在同一個(gè)高層中不同高度的信號(hào)泄漏造成的影響將有所區(qū)別：

在中高樓層，室內(nèi)信號(hào)主要從窗戶口向外泄漏，由于高層窗外主要是空中，雖然存在切換區(qū)，一般來(lái)說(shuō)沒(méi)有用戶，所以影響較小。

在這里需要注意的是：室內(nèi)分布天線通過(guò)走廊或者玻璃，信號(hào)能夠直接泄漏到室外，而正好室外相應(yīng)的區(qū)域是產(chǎn)生話務(wù)的地方，就會(huì)產(chǎn)生高層室內(nèi)信號(hào)對(duì)于室外的干擾。在這種情況下，需要針對(duì)室內(nèi)的天線進(jìn)行優(yōu)化，利用樓層的天然阻擋，確保高層室內(nèi)信號(hào)不對(duì)室外造成干擾。

而對(duì)于低樓層，發(fā)生信號(hào)泄漏的主要是從大廳、地下室等處經(jīng)窗戶和出口處泄漏到室外，而這種泄漏會(huì)增加不必要的室內(nèi)外切換，使網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量下降。相對(duì)于高層而言，中低層的信號(hào)泄漏造成的影響較大。

對(duì)于中低樓層的信號(hào)泄漏，主要通過(guò)調(diào)整信號(hào)發(fā)射功率、優(yōu)化切換參數(shù)等手段進(jìn)行優(yōu)化和控制。但要從根本上進(jìn)行控制則必須在進(jìn)行室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)就進(jìn)行考慮，一方面要確定該建筑的實(shí)際建筑穿透損耗，另一方面對(duì)切換區(qū)進(jìn)行合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，對(duì)室內(nèi)天線位置和發(fā)射功率進(jìn)行合理規(guī)劃。如果必要，可以采用信號(hào)收發(fā)系統(tǒng)模擬測(cè)試，從而更準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)室內(nèi)天線，控制室內(nèi)信號(hào)泄漏。

一個(gè)總的原則是：室內(nèi)在室外形成的乒乓切換區(qū)域。這個(gè)區(qū)域主要發(fā)生在大樓的室外區(qū)域，進(jìn)行室內(nèi)信號(hào)規(guī)劃時(shí)就要考慮到室內(nèi)信號(hào)對(duì)室外的影響，在室內(nèi)信號(hào)性能測(cè)試時(shí)，需要針對(duì)大樓周圍的室外區(qū)域進(jìn)行信號(hào)路測(cè)，確保室內(nèi)對(duì)室外信號(hào)的泄漏影響是在控制范圍之內(nèi)的。

TD-SCDMA與其他系統(tǒng)共用室內(nèi)分布系統(tǒng)

可行性分析

在TD-SCDMA室內(nèi)分布的實(shí)際設(shè)計(jì)中，為了最大限度地降低投入成本，希望能夠利用現(xiàn)有的室內(nèi)分布來(lái)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋。設(shè)計(jì)中完全共用無(wú)源的同軸分布系統(tǒng)中的電纜、耦合器、功分器以及室內(nèi)天線。但是系統(tǒng)是不相關(guān)的，共用室內(nèi)分布系統(tǒng)會(huì)帶來(lái)相互之間的干擾，系統(tǒng)對(duì)射頻測(cè)試性能指標(biāo)要求不一致，所以無(wú)法共用有源干線放大器部分。

我們知道，如果TD-SCDMA在室內(nèi)覆蓋時(shí)，必須使用智能天線而無(wú)法使用常規(guī)的室內(nèi)天線，那么所有的TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)都需要重新建設(shè)，其建設(shè)成本和維護(hù)成本將遠(yuǎn)高于其他制式。為此，TD-SCDMA采取了脫離智能天線而單獨(dú)使用各路SWIPA(Switch and Power Amplifer)單元及常規(guī)的室內(nèi)天線，僅僅通過(guò)樓層來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶間的定位和隔離，依賴聯(lián)合檢測(cè)算法及性能來(lái)滿足干擾抑制及覆蓋、容量問(wèn)題。這也是為了能夠與現(xiàn)有的室內(nèi)分布系統(tǒng)共存。最新的實(shí)際測(cè)試表明，這種共存是可行的。

注意事項(xiàng)

共用室內(nèi)分布系統(tǒng)需要注意一些問(wèn)題：要求原有的室內(nèi)天饋系統(tǒng)是寬頻帶的，能夠適用共用系統(tǒng)的工作頻段，否則需要更換達(dá)到共用；要保證原有系統(tǒng)具備良好的擴(kuò)展性，便于共用后能夠達(dá)到與原系統(tǒng)同等的覆蓋效果。

從干擾角度來(lái)分析，TD-SCDMA與現(xiàn)有其他室內(nèi)分布系統(tǒng)共存時(shí)，還會(huì)碰到一些問(wèn)題。如TD-SCDMA目前使用的頻點(diǎn)是2010～2025Mhz，距離CDMA2000和GSM1800的頻點(diǎn)的距離都比較遠(yuǎn)，關(guān)系不大。而TD-SCDMA的NodeB的雜散設(shè)計(jì)都考慮了和其他系統(tǒng)共用時(shí)的要求。直放站和干放的雜散的測(cè)試結(jié)果也能夠達(dá)到和其他系統(tǒng)共址時(shí)的要求，目前共用室內(nèi)分布系統(tǒng)存在的最大問(wèn)題是TDD的1880～1920Mhz與PHS的1893.5～1919.6MHz頻率相重，在這種情況下，兩者只能夠取其一。

實(shí)際上，當(dāng)TD-SCDMA與其他室內(nèi)分布系統(tǒng)共存時(shí)，在TD-SCDMA的信號(hào)合路輸入室內(nèi)分布系統(tǒng)的時(shí)候，一般還會(huì)加上一個(gè)濾波器，這個(gè)濾波器將進(jìn)一步降低其雜散。

TD-SCDMA室內(nèi)分布技術(shù)目前更多地只是停留在理論層面，目前最新的進(jìn)展體現(xiàn)在幾大運(yùn)營(yíng)商的試驗(yàn)網(wǎng)中。由于TD-SCDMA在室內(nèi)采取吸頂天線，不具備賦形及定位功能，所以這方面的內(nèi)容不再表述。本文只是通過(guò)詳細(xì)介紹TD-SCDMA室內(nèi)話務(wù)量的估算、室內(nèi)分布系統(tǒng)信號(hào)源的選取、室內(nèi)外信號(hào)泄漏分析，以及TD-SCDMA與其他系統(tǒng)共用室內(nèi)分布等幾方面的內(nèi)容，對(duì)TD-SCDMA室內(nèi)分布的應(yīng)用給出了部分指導(dǎo)意見(jiàn)。剩下的問(wèn)題是，需要與運(yùn)營(yíng)商溝通，確定不同地段、不同區(qū)域、不同樓宇用戶的分布情況，進(jìn)而有針對(duì)性地布線實(shí)施。

TD-SCDMA設(shè)備仍然處在研究發(fā)展當(dāng)中，信號(hào)源也許會(huì)出現(xiàn)新的種類和設(shè)備，但技術(shù)原則和選取方式仍是萬(wàn)變不離其宗。