TD-SCDMA室內分布系統(tǒng)設計分析

對于移動通信網(wǎng)絡，室內分布系統(tǒng)是非常重要的組成部分。運營商大量使用室內分布系統(tǒng)來解決高端客戶聚集的密集城區(qū)覆蓋問題，其性能的好壞將直接關系到運營商的客戶體驗及其收益。所以，未來TD-SCDMA要單獨組網(wǎng)，必須提供能夠滿足運營商要求的室內覆蓋解決方案，同時，TD-SCDMA的室內覆蓋方案要考慮如何充分利用樓宇內現(xiàn)有的2G和其他3G制式的室內分布系統(tǒng)，幫助采用TD-SCDMA制式的運營商快速、經(jīng)濟地完成樓宇內的覆蓋，及時搶占高端客戶資源，提升運營商的品牌形象。

為了使TD-SCDMA系統(tǒng)室內分布在與其他系統(tǒng)CDMA、GSM、PHS室內分布競爭中不再處于不利地位，TD-SCDMA在室內覆蓋時，一貫采取脫離智能天線而單獨使用各路SWIPA(Switchand Power Amplifer)單元及常規(guī)的室內天線，僅僅通過樓層來實現(xiàn)用戶間的定位和隔離，依賴聯(lián)合檢測算法及性能來滿足干擾抑制及覆蓋、容量問題。這樣，TD-SCDMA室內分布便可與現(xiàn)有室內分布系統(tǒng)共用，信號源也具備不同的設備類型，如宏基站、微蜂窩、直放站和射頻拉遠等。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，每棟樓宇會有不同的整改方案。

為了系統(tǒng)性地說明TD-SCDMA室內分布系統(tǒng)的設計及相關準則，下文擬從TD-SCDMA室內話務量的估算、信號源的選取、室內外信號泄漏分析，以及TD-SCDMA與其他系統(tǒng)共用室內分布系統(tǒng)等幾方面來闡述。

TD-SCDMA室內話務量的估算

如同室外網(wǎng)絡一樣，室內環(huán)境下也需要考慮用戶的數(shù)量和支持的業(yè)務，由于運營商熟悉當?shù)卦敿毲闆r，用戶數(shù)量和支持的業(yè)務一般由運營商提供。但如果運營商不能提供用戶的數(shù)量和支持的業(yè)務時，可以根據(jù)以下經(jīng)驗、方法來估算TD-SCDMA室內用戶的規(guī)模。

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

在對室內用戶進行分析時，因為用戶行為的差異性，必須對樓宇內不同的功能區(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)模與運營商的市場占有率相關。

對于不同的室內場所，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系來估算室內用戶總數(shù)，即室內用戶總數(shù)=建筑面積×樓宇的實用面積比例×占有比例×手機擁有率。TD-SCDMA室內分布系統(tǒng)信號源的選取

信號源的種類

室內分布系統(tǒng)由信號源和室內覆蓋系統(tǒng)組成。按照目前TD-SCDMA設備研發(fā)進度，截至目前，TD-SCDMA室內分布系統(tǒng)的信號源有宏基站、微蜂窩、射頻拉遠和直放站等幾種。

1)宏蜂窩

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

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1W、2W；一般安裝在建筑物上，無線傳播受環(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充和延伸。微蜂窩的應用主要有兩方面：提高覆蓋率，應用于一些宏蜂窩很難覆蓋到的盲點地區(qū)，如地鐵、地下室；提高容量，主要應用在高話務量地區(qū)，如繁華的商業(yè)街、購物中心、體育場等。微蜂窩在作為提高網(wǎng)絡容量的應用時一般與宏蜂窩構成多層網(wǎng)。宏蜂窩進行大面積的覆蓋，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地區(qū)，話務量比較集中，覆蓋面積較小，對容量的提高有限。

3)射頻拉遠

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

4)直放站

直放站(Repeater)以其靈活簡易的特點成為解決簡單問題的重要方式，主要應用在對容量要求不是很高的場所，如一些中小商場、餐廳等。直放站主要應用場合有以下幾種：擴大服務范圍，消除覆蓋盲區(qū)；在郊區(qū)增強場強，擴大郊區(qū)覆蓋；沿高速公路架設，增強覆蓋效率；解決室內盲區(qū)覆蓋；實現(xiàn)疏忙。

安裝直放站時，天饋線系統(tǒng)的選擇非常重要。應該注意的問題有以下幾點：天線的增益，應根據(jù)具體的信號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該盡可能窄，以減少躁聲的引入；施主基站的選擇，應該選擇信號質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的導頻污染。

根據(jù)站點的用戶數(shù)和業(yè)務需求計算室內覆蓋站點的容量需求，結合信號源的容量指標，考慮周圍基站的容量忙閑情況，采用相應的信號源，達到信號源的合理利用。

室內外信號泄漏分析

在進行無線網(wǎng)絡建設時，信號泄漏控制是是需要認真考慮的。由于TD-SCDMA是自干擾系統(tǒng)，嚴重的信號泄漏會對網(wǎng)絡質量造成很惡劣的影響。在存在室內分布系統(tǒng)的建筑物中，主要考慮室外信號對室內的泄漏問題和室內信號對室外的泄漏問題。

室外信號對室內的泄漏分析

室外信號向室內泄漏的情況，可以有兩種不同的解決方案：

1)利用室外宏基站解決

對于應用場所的室內縱深比較小、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到室內信號覆蓋。由于室外宏基站信號具有的信號強的特點，經(jīng)過建筑物的穿透損耗后還能夠達到對室內的覆蓋，依靠室外基站的穿透力，解決了大量的建筑物內部信號覆蓋。

這種覆蓋方法也最經(jīng)濟，也是在網(wǎng)絡建設時，選擇室外宏基站時需要特別注意的。

2)建設室內分布系統(tǒng)解決

對于應用場所室內縱深比較大，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很難達到的地方，分析如下：

在有墻壁阻擋的區(qū)域，室外信號對室內信號的影響較��；而在只有玻璃阻擋的情況下，室外信號將對室外窗戶附近的信號產(chǎn)生較大影響，導致窗戶附近成為切換區(qū)域，可能導致經(jīng)常發(fā)生切換。此時可以：(a)進行室外基站優(yōu)化，保證室內窗戶附近使用的是室內信號；(b)在窗戶附近區(qū)域增加天線，提高室內信號強度，重新使用成為主導頻信號。

但需要注意的是，室外信號在室內形成的乒乓切換區(qū)如窗戶附近的區(qū)域，由于室內分布站址周圍存在多個室外基站，這種室內乒乓切換區(qū)域是會存在的，需要在站點勘察時認真考慮，如果有必要可以適當進行室外基站的優(yōu)化，減少室內乒乓切換的強烈影響。

室內信號對室外的泄漏分析

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

在中高樓層，室內信號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)，一般來說沒有用戶，所以影響較小。

在這里需要注意的是：室內分布天線通過走廊或者玻璃，信號能夠直接泄漏到室外，而正好室外相應的區(qū)域是產(chǎn)生話務的地方，就會產(chǎn)生高層室內信號對于室外的干擾。在這種情況下，需要針對室內的天線進行優(yōu)化，利用樓層的天然阻擋，確保高層室內信號不對室外造成干擾。

而對于低樓層，發(fā)生信號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，而這種泄漏會增加不必要的室內外切換，使網(wǎng)絡服務質量下降。相對于高層而言，中低層的信號泄漏造成的影響較大。

對于中低樓層的信號泄漏，主要通過調整信號發(fā)射功率、優(yōu)化切換參數(shù)等手段進行優(yōu)化和控制。但要從根本上進行控制則必須在進行室內分布系統(tǒng)設計規(guī)劃時就進行考慮，一方面要確定該建筑的實際建筑穿透損耗，另一方面對切換區(qū)進行合理規(guī)劃設計，對室內天線位置和發(fā)射功率進行合理規(guī)劃。如果必要，可以采用信號收發(fā)系統(tǒng)模擬測試，從而更準確地設計室內天線，控制室內信號泄漏。

一個總的原則是：室內在室外形成的乒乓切換區(qū)域。這個區(qū)域主要發(fā)生在大樓的室外區(qū)域，進行室內信號規(guī)劃時就要考慮到室內信號對室外的影響，在室內信號性能測試時，需要針對大樓周圍的室外區(qū)域進行信號路測，確保室內對室外信號的泄漏影響是在控制范圍之內的。

TD-SCDMA與其他系統(tǒng)共用室內分布系統(tǒng)

可行性分析

在TD-SCDMA室內分布的實際設計中，為了最大限度地降低投入成本，希望能夠利用現(xiàn)有的室內分布來實現(xiàn)室內覆蓋。設計中完全共用無源的同軸分布系統(tǒng)中的電纜、耦合器、功分器以及室內天線。但是系統(tǒng)是不相關的，共用室內分布系統(tǒng)會帶來相互之間的干擾，系統(tǒng)對射頻測試性能指標要求不一致，所以無法共用有源干線放大器部分。

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

注意事項

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

從干擾角度來分析，TD-SCDMA與現(xiàn)有其他室內分布系統(tǒng)共存時，還會碰到一些問題。如TD-SCDMA目前使用的頻點是2010～2025Mhz，距離CDMA2000和GSM1800的頻點的距離都比較遠，關系不大。而TD-SCDMA的NodeB的雜散設計都考慮了和其他系統(tǒng)共用時的要求。直放站和干放的雜散的測試結果也能夠達到和其他系統(tǒng)共址時的要求，目前共用室內分布系統(tǒng)存在的最大問題是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。

實際上，當TD-SCDMA與其他室內分布系統(tǒng)共存時，在TD-SCDMA的信號合路輸入室內分布系統(tǒng)的時候，一般還會加上一個濾波器，這個濾波器將進一步降低其雜散。

TD-SCDMA室內分布技術目前更多地只是停留在理論層面，目前最新的進展體現(xiàn)在幾大運營商的試驗網(wǎng)中。由于TD-SCDMA在室內采取吸頂天線，不具備賦形及定位功能，所以這方面的內容不再表述。本文只是通過詳細介紹TD-SCDMA室內話務量的估算、室內分布系統(tǒng)信號源的選取、室內外信號泄漏分析，以及TD-SCDMA與其他系統(tǒng)共用室內分布等幾方面的內容，對TD-SCDMA室內分布的應用給出了部分指導意見。剩下的問題是，需要與運營商溝通，確定不同地段、不同區(qū)域、不同樓宇用戶的分布情況，進而有針對性地布線實施。

TD-SCDMA設備仍然處在研究發(fā)展當中，信號源也許會出現(xiàn)新的種類和設備，但技術原則和選取方式仍是萬變不離其宗。