WCDMA室內(nèi)覆蓋規(guī)劃研究

WCDMA室內(nèi)覆蓋規(guī)劃建設(shè)原則

室內(nèi)覆蓋是移動通信網(wǎng)絡(luò)在建筑物內(nèi)部的延伸，是提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣度和深度、吸收室內(nèi)話務(wù)和提高通信質(zhì)量的有效手段，同時也是提高網(wǎng)絡(luò)容量的有效解決方案。由于3G更側(cè)重于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)更多發(fā)生在室內(nèi)，據(jù)國外運(yùn)營商統(tǒng)計，3G系統(tǒng)室內(nèi)話務(wù)量占總話務(wù)的70%左右。因此，室內(nèi)覆蓋的好壞將直接影響到3G系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

一般來說，在3G系統(tǒng)引入室內(nèi)規(guī)劃有以下作用：首先，通過引入室內(nèi)覆蓋克服建筑屏蔽，填補(bǔ)建筑物內(nèi)的盲區(qū)，改善網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)，擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)容量；其次，可以解決高層建筑導(dǎo)頻污染嚴(yán)重、信號干擾大的問題；另外，通過室內(nèi)覆蓋增強(qiáng)覆蓋，吸納話務(wù)量，可以增加話費(fèi)收入，提高網(wǎng)絡(luò)的競爭力。

WCDMA系統(tǒng)與GSM在使用頻段、編碼技術(shù)等方面有所不同，故WCDMA室內(nèi)覆蓋有一些新特點(diǎn)。WCDMA室內(nèi)覆蓋需對覆蓋、容量、質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，而GSM系統(tǒng)只需考慮室內(nèi)場強(qiáng)信號水平滿足用戶接入電平要求，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量可通過后期頻率規(guī)劃進(jìn)行調(diào)整。由于各種業(yè)務(wù)鏈路損耗不同，WCDMA系統(tǒng)還要考慮用戶的業(yè)務(wù)需求，根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展預(yù)測進(jìn)行室內(nèi)覆蓋規(guī)劃。在進(jìn)行室內(nèi)分布時，站點(diǎn)規(guī)劃與室外規(guī)劃要協(xié)調(diào)統(tǒng)一。另外，WCDMA室內(nèi)覆蓋還要重點(diǎn)考慮和GSM系統(tǒng)、PHS系統(tǒng)及集群系統(tǒng)之間的相互干擾問題。

WCDMA室內(nèi)覆蓋規(guī)劃需遵守以下幾個原則。

第一是統(tǒng)一性原則。包括室內(nèi)室外站點(diǎn)規(guī)劃、設(shè)計的統(tǒng)一，在建設(shè)室內(nèi)覆蓋時要考慮室外信號的影響，同時也要考慮到室內(nèi)覆蓋對室外干擾水平的提升。

第二是差異性原則。由于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)受到投資的限制，不可能盲目地加大室內(nèi)覆蓋，要以用戶滿意度為衡量標(biāo)準(zhǔn)，制定不同的質(zhì)量目標(biāo)。有的地方能夠接受覆蓋盲點(diǎn)的情況下，可以在建設(shè)策略和建設(shè)階段上進(jìn)行調(diào)整。

第三是經(jīng)濟(jì)性原則。對于一個特定的建筑物而言，室內(nèi)覆蓋解決方案可能有多種的選擇，不能單純地為了追求技術(shù)上的完善盲目擴(kuò)大投資，但是也同樣不能為了節(jié)省投資而選擇并不適合的室內(nèi)覆蓋方案。

室內(nèi)覆蓋規(guī)劃解決方案

運(yùn)營商可以針對不同的室內(nèi)環(huán)境選擇不同的室內(nèi)覆蓋解決方案。室內(nèi)覆蓋解決方案主要由信號源和信號分布系統(tǒng)兩部分組成，信號源包括NodeB、MicroNodeB、射頻遠(yuǎn)端(RRU)、直放站等設(shè)備。室內(nèi)分布系統(tǒng)主要有無源分布、有源分布、光纖分布和泄漏電纜四種分布方式。

1.信號源

室內(nèi)覆蓋信號源的選擇需要綜合考慮建筑物的覆蓋、容量和周圍網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等關(guān)鍵因素�？晒┻x取的信源一般包括：宏蜂窩基站、射頻拉遠(yuǎn)基站(RRU)、微蜂窩基站和直放站等。但同時需要注意的是，室內(nèi)覆蓋必須考慮到業(yè)主的要求和工程施工等方面的因素。

●信號源選取原則

在室內(nèi)信號較弱或為覆蓋盲區(qū)的環(huán)境中，如果覆蓋區(qū)域面積較小，有明顯的主控小區(qū)，可考慮采用直放站作為室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號引入。例如對于隧道、地鐵車站、地下商場、地下酒吧等餐飲娛樂場所及其他信號屏蔽嚴(yán)重的場所，可以考慮用室內(nèi)直放站引入基站信號，但必須考慮基站的容量和直放站對室外覆蓋的干擾產(chǎn)生的容量下降等問題。

對于大型建筑，如星級賓館、寫字樓等，由于室內(nèi)用戶集中，話務(wù)量較高，可以考慮通過建設(shè)微蜂窩室內(nèi)分布系統(tǒng)來承擔(dān)室內(nèi)部分話務(wù)量，改善用戶通信質(zhì)量，同時避免由于室內(nèi)用戶的高功率發(fā)射而引起室外網(wǎng)絡(luò)的容量下降。

對于話務(wù)容量需求量大的特大型場所，如商場、機(jī)場、展覽中心、會議中心等場所，宜采用宏蜂窩基站作室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號源。

對于一些設(shè)計中線纜較長的場所，可以考慮采用射頻拉遠(yuǎn)(RRU)設(shè)備來減少線纜的損耗，從而減少因線纜損耗而增加的干放，保證高質(zhì)量的覆蓋效果。

2.室內(nèi)分布系統(tǒng)

室內(nèi)分布系統(tǒng)的基本方式有以下幾種。

一是無源分布方式，通過無源器件和天線、饋線將信號傳送和分配到室內(nèi)所需環(huán)境，以實現(xiàn)良好的信號覆蓋。由于沒有有源設(shè)備的故障點(diǎn)，所以出故障率低，可靠性高，幾乎不需要維護(hù)，且容易擴(kuò)展。但信號在饋線及各器件中傳遞時產(chǎn)生的損耗無法得到補(bǔ)償，因此覆蓋范圍受信源輸出功率影響較大。信源輸出功率大時，無源系統(tǒng)可應(yīng)用于大型室內(nèi)覆蓋工程，如大型寫字樓、商場、會展中心等；信源功率較小時，無源系統(tǒng)僅應(yīng)于小范圍區(qū)域覆蓋，如小的地下室、超市等。

二是有源分布方式，通過有源器件(有源集線器、有源放大器、有源功分器、有源天線等)和天饋線進(jìn)行信號放大和分配。有源系統(tǒng)中的有源設(shè)備可以有效補(bǔ)償信號在傳輸中的損耗，從而延伸覆蓋范圍，受信號源輸出功率影響較小。有源系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于各種大中型室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)工程。

三是光纖分布方式，采用光纖作為傳輸介質(zhì)，由覆蓋端機(jī)(主單元、接口單元)、遠(yuǎn)端覆蓋單元、天線、光分/合路器件組成。由于光纖損耗小，適合于長距離傳輸，該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于大型寫字樓、酒店、地下隧道、居民樓等室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)。

四是泄漏電纜分布方式。信號源通過泄漏電纜傳輸信號，并通過電纜外導(dǎo)體的一系列開口，在外導(dǎo)體上產(chǎn)生表面電流，從而在電纜開口處橫截面上形成電磁場，這些開口就相當(dāng)于一系列的天線，起到信號的發(fā)射和接收作用。它適用于公路隧道、過江隧道、地鐵、地下長廊等地形。
　　3.信源和室內(nèi)分布系統(tǒng)的綜合選取

對于信源與分布系統(tǒng)的選取，我們需綜合考慮話務(wù)量、覆蓋面積、建筑結(jié)構(gòu)、信源方式等其它因素的影響，最終采用既可達(dá)到所需的覆蓋要求又可合理控制成本的分布系統(tǒng)�，F(xiàn)就一般情況總結(jié)如下。

(1)微型建筑物(6000m2以下)

對于微型建筑物，如餐飲娛樂、地下停車場等，一般采用小功率直放站＋無源分布系統(tǒng)。

(2)小型建筑物(6000m2～12000m2)

對于小型建筑物，如大型超市、小型辦公樓、小型醫(yī)院等，可分為兩種情況：

如建筑物內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)單一，對射頻信號的傳輸衰減較小，則宜采用中功率直放站或微蜂窩＋無源分布系統(tǒng)；如建筑物內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對射頻信號的傳輸衰減較大，則根據(jù)實際需要可采用小功率直放站＋有源分布系統(tǒng)。

(3)中型建筑物(12000m2～60000m2)

對于中型建筑物，如大型寫字樓、中型酒店、大型醫(yī)院、機(jī)場等，一般采用微蜂窩+有源分布系統(tǒng)，需根據(jù)實際的話務(wù)量選取合適的信源。

(4)大型建筑物(60000m2以上)

對于大型建筑物，需根據(jù)實際情況采用不同的分布系統(tǒng)類型，包括有源分布系統(tǒng)和光纖分布系統(tǒng)。如大型酒店和綜合性樓宇，由于樓層較高宜采用微蜂窩或宏蜂窩＋有源分布系統(tǒng)；如大型會展中心由于樓層面積較大，宜采用微蜂窩或宏蜂窩＋光纖分布系統(tǒng)。

(5)特型建筑物

對于超高型電梯宜采用定向天線分布或泄漏電纜分布系統(tǒng)。

對于公路隧道，信源采用直放站，長度在1km以下的宜采用射頻分布系統(tǒng)；長度1km以上的宜采用光纖分布系統(tǒng)。

對于鐵路隧道，信源采用直放站，長度在200m以下的宜采用射頻分布系統(tǒng)；長度200m以上的宜采用泄漏電纜分布系統(tǒng)。

對于城市地鐵，信源采用蜂窩與直放站結(jié)合的方式，分布系統(tǒng)需結(jié)合有源分布系統(tǒng)和泄漏電纜分布系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋，如地鐵隧道和站臺采用泄漏電纜分布系統(tǒng)，地鐵入口采用天線分布系統(tǒng)。

4.有源設(shè)備及無源器件的綜合選取

●干線放大器的選取

在室內(nèi)有源分布系統(tǒng)中選取干線放大器時，需要遵循如下原則：

(1)根據(jù)ALC功率選取合適的干線放大器

在進(jìn)行有源分布系統(tǒng)建設(shè)中，需根據(jù)建設(shè)規(guī)模和建設(shè)成本確定干線放大器的最大輸出功率，小中規(guī)模的選取2W(ALC功率)的干線放大器；大規(guī)模的選取5W、10W(ALC功率)的干線放大器。

(2)根據(jù)上下行增益選取合適的干線放大器

干線放大器的最大增益應(yīng)在35dB～40dB范圍內(nèi)，并且上下行增益需保持一致。

(3)根據(jù)噪聲系數(shù)選取合適的干線放大器

在有源分布系統(tǒng)中，需考慮干線放大器上行噪聲對信源的影響，選取的干線放大器的噪聲系數(shù)需滿足：上行噪聲系數(shù)≤4dB，下行噪聲系數(shù)≤6dB。

●無源器件的選取

無源器件主要由耦合器、功率分配器、合路器、室內(nèi)天線、饋線等無源器件和電纜、天線組成。如果無源器件兼容3G系統(tǒng)，無源器件的工作頻率范圍必須滿足889MHz～2170MHz，否則需更換�？紤]到WLAN系統(tǒng)的合路，故建議更換時采用的無源器件最好滿足工作頻率范圍為885MHz～2500MHz。同時，在進(jìn)行無源器件更換時還需注意其它技術(shù)參數(shù)，最好與更換前保持一致，如天線的增益、功分器耦合器的插損等。

在室內(nèi)有源分布系統(tǒng)中選取無源器件時，需要遵循如下原則：

(1)根據(jù)工作頻率范圍、選取駐波比合適的室內(nèi)吸頂天線及壁掛天線。

▲工作頻率范圍包含885MHz～2500MHz;

▲在全頻段內(nèi)駐波比≤1.5。

(2)根據(jù)工作頻率范圍、駐波比、插損選取合適的功分器、耦合器。

▲工作頻率范圍包含885MHz～2500MHz;

▲在全頻段內(nèi)駐波比≤1.3；

▲功分器插損≤0.1dB(不包含分配比)。

(3)根據(jù)隔離度、插損、駐波比選取合適的合路器

▲隔離度≥40dB；

▲合路器插損≤0.6dB；

▲在全頻段內(nèi)駐波比≤1.5。

5.天線的分布及端口功率的分配

●根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)選取天線的分布密度

建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單且地域空曠，如地下室、停車場、機(jī)場、大型超市，可采用分布密度較小的天線進(jìn)行覆蓋；建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜且隔墻較多，如卡拉OK包廂、密集型寫字樓，可采用分布密度較大的天線進(jìn)行覆蓋。

●根據(jù)WCDMA和GSM信號傳播模型確定天線的兩系統(tǒng)功率分配

WCDMA信號比GSM900信號自由空間衰耗大9～10dB，和GSM1800衰耗相仿。如圖1所示：

圖1　WCDMA信號與GSM900信號自由空間衰耗比較

一般區(qū)域邊緣場強(qiáng)要求WCDMA導(dǎo)頻功率≥-90dBm，GSM功率≥-85dBm。如WCDMA與GSM900共用天線，則WCDMA天線端口導(dǎo)頻功率比GSM900天線端口功率高5dB；如WCDMA與GSM1800共用天線，則WCDMA天線端口導(dǎo)頻功率和GSM1800天線端口功率相仿。

結(jié)束語

由于第三代移動通信區(qū)別于2G的主要功能還在于3G能提供多樣的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，同時根據(jù)經(jīng)驗統(tǒng)計，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)的概率大于室外，這就需要3G的室內(nèi)覆蓋建設(shè)更加完備和完善。本文從WCDMA室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)區(qū)別于2G的特點(diǎn)展開，說明了WCDMA室內(nèi)覆蓋建設(shè)的基本依據(jù)，并且根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，總結(jié)了不同場景下的室內(nèi)覆蓋建設(shè)方案和建設(shè)原則，可以給工程建設(shè)帶來一定的借鑒意義。