特殊場(chǎng)景中TD-SCDMA綜合解決方案

在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，無線環(huán)境復(fù)雜，存在很多各不相同的特殊場(chǎng)景，而這些特殊場(chǎng)景又對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的提升非常重要，所以有必要針對(duì)這些特殊場(chǎng)景提出相應(yīng)的組網(wǎng)解決方案。目前，TD-SCDMA的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)正在十個(gè)奧運(yùn)旅游城市展開，如何針對(duì)環(huán)境復(fù)雜、場(chǎng)景多樣的情況提供相應(yīng)的TD-SCDMA綜合解決方案，成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。住宅小區(qū)覆蓋和高速公路/鐵路是最具代表性的兩個(gè)場(chǎng)景，詳細(xì)闡述TD-SCDMA解決方案。

 1.住宅小區(qū)的覆蓋

隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各地的居民小區(qū)數(shù)目迅速增長(zhǎng)，住宅的密度也不斷增加。對(duì)于城市大量的移動(dòng)手機(jī)用戶來說，由于建筑物的遮擋居民區(qū)的部分區(qū)域會(huì)出現(xiàn)信號(hào)盲區(qū)或信號(hào)弱的情況，直接影響手機(jī)用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。同時(shí)，一些高檔居民小區(qū)的高端用戶多，單用戶話務(wù)量大，這些區(qū)域?qū)τ诰W(wǎng)絡(luò)容量也有很高的要求。如何解決居民區(qū)的信號(hào)覆蓋和網(wǎng)絡(luò)容量問題，已經(jīng)成為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商日益關(guān)注的課題。

一般來說，通過室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)可以解決居民區(qū)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋和容量問題。但是居民區(qū)或者居民小區(qū)由于受到物業(yè)因素、業(yè)主因素或者投資成本等多種因素的影響，不一定都能夠?qū)崿F(xiàn)完整的室內(nèi)分布系統(tǒng)。對(duì)于不同的居民區(qū)，需要針對(duì)不同的條件選擇不同的解決方案。

1. 別墅小區(qū)的覆蓋

別墅小區(qū)樓層低，樓宇之間間距寬闊，高端用戶多，對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求高。覆蓋重點(diǎn)主要是住宅內(nèi)部，由于別墅一般采用磚墻，可以通過室外信源對(duì)室內(nèi)進(jìn)行信號(hào)覆蓋，推薦使用BBU+RRU+全向偽裝天線的方式進(jìn)行覆蓋。

由于BBU、RRU之間采用光纖連接，我們可以將RRU盡量靠近天線端口，天線單元采用全向偽裝天線，一般高度為2米左右。天線可以安裝在需要覆蓋的建筑中間，這樣可以對(duì)周圍的多套別墅進(jìn)行覆蓋。BBU、RRU之間采用串行級(jí)聯(lián)，可以減少線路鋪設(shè)的難度。組網(wǎng)示意圖如圖 1所示：

圖 1  別墅區(qū)覆蓋方案示意圖

2. 高層住宅小區(qū)的覆蓋

高層住宅小區(qū)的高端用戶比較集中，單用戶ARPU值高，用戶對(duì)于服務(wù)質(zhì)量高，從投資收益的角度考慮，一般推薦需要覆蓋建筑物內(nèi)部全部區(qū)域。對(duì)于高層住宅小區(qū)的電梯和地下停車場(chǎng)，需要專門考慮如何覆蓋。

由于一般采用混凝土結(jié)構(gòu)，樓板厚度大，采用室外信號(hào)穿透覆蓋的效果差，而且電梯一般在建筑物中間，一般為信號(hào)盲區(qū)，室外信號(hào)無法穿透，因此一般首選建立室內(nèi)分布系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)信號(hào)覆蓋，同時(shí)可以適用這種小區(qū)的高話務(wù)量的要求。室內(nèi)分布系統(tǒng)推薦采用大容量基帶池BBU+RRU+室內(nèi)分布系統(tǒng)方式，解決覆蓋和容量問題。

對(duì)于建筑物的電梯，我們一般利用單獨(dú)的RRU通道來解決，采用沿電梯井安裝多副平板天線實(shí)現(xiàn)覆蓋。覆蓋電梯的RRU通道，與大樓一層采用同一通道，或者幾個(gè)通道位于1個(gè)小區(qū)，從而減少因?yàn)橛脩暨M(jìn)出電梯而產(chǎn)生的切換。

高層住宅小區(qū)一般有配套的地下停車場(chǎng)，對(duì)于這些地下停車場(chǎng)，如果地下停車場(chǎng)與居民住宅合為一體，可以共享樓層底部的RRU實(shí)現(xiàn)信號(hào)覆蓋；如果地下停車場(chǎng)為獨(dú)立建筑，可以通過光纖拉出專門的RRU通道進(jìn)行覆蓋。一般地下停車場(chǎng)的話務(wù)量很低，因此地下停車場(chǎng)的RRU可以與其他RRU合成為一個(gè)小區(qū)，不需要單獨(dú)占用基帶資源，從而節(jié)省設(shè)備投資。組網(wǎng)示意圖如圖 2所示。

圖 2  高層住宅覆蓋方案示意圖

3. 小高層建筑的覆蓋

小高層建筑在新建的城市建筑中占據(jù)了很大的比重，建筑物一般為板狀結(jié)構(gòu)，可以通過外部信號(hào)照射實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)部的覆蓋，小高層建筑的高層信號(hào)質(zhì)量一般比低層要好。在小高層建筑內(nèi)部建立室內(nèi)分布系統(tǒng)的難度比較大，投資也比較高，所以一般考慮在小區(qū)的公用地面建立分布系統(tǒng)。通過光纖分布系統(tǒng)可以有效解決饋纜損耗問題，而且光纖布線的施工量也比較小。小高層住宅小區(qū)主要的解決方案通過BBU+單通道RRU+偽裝天線解決覆蓋。如果小區(qū)只是低層信號(hào)不好（6層以下），推薦采用燈桿天線實(shí)現(xiàn)低層的信號(hào)覆蓋。如果低層和高層信號(hào)都不好，一般在地面安裝偽裝天線，天線采用上傾角，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)低層和高層的覆蓋。

另外一種情況，小區(qū)里已經(jīng)建立了GSM的小區(qū)覆蓋系統(tǒng)，由于物業(yè)原因或者業(yè)主原因，在小區(qū)里改造光纖分布系統(tǒng)比較困難。在這種情況下，我們可以考慮使用大功率單通道RRU設(shè)備，和GSM信源在機(jī)房處合路，通過已有的饋纜系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)小區(qū)的信號(hào)覆蓋。這種方式的優(yōu)勢(shì)在于無須在住宅小區(qū)的地面施工，在很短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)小區(qū)的TD信號(hào)覆蓋。

4. 老式居民區(qū)小區(qū)覆蓋

由于老式居民小區(qū)的建筑物的穿透損耗較小，一般也沒有電梯等類似的信號(hào)盲區(qū)，所以一般情況下老式居民小區(qū)盡量通過宏覆蓋信號(hào)穿透覆蓋。

另外老式居民小區(qū)的樓層一般不高，也可以采用燈桿天線的形式實(shí)現(xiàn)覆蓋。

以中國移動(dòng)和中興通訊公司合作建設(shè)的某小區(qū)覆蓋試點(diǎn)為例，采用了小容量基帶池BBU+單通道RRU的模式進(jìn)行小區(qū)覆蓋，測(cè)試結(jié)果良好，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。此小區(qū)采用燈桿狀天線，主要完成6層以下的信號(hào)覆蓋。設(shè)計(jì)中采用了“多天線，小功率”的設(shè)計(jì)思想，每棟建筑都可以視距看到分布天線，保證室內(nèi)覆蓋只經(jīng)過一次穿透損耗。

 2.高速公路/鐵路場(chǎng)景覆蓋

目前，用戶移動(dòng)速度不斷提高，像“和諧號(hào)”列車已達(dá)時(shí)速200公里以上，為了確保高速鐵路/公路的沿線覆蓋，提高TD-SCDMA在時(shí)速250Km/h左右的覆蓋性能，已成為當(dāng)務(wù)之急。
多普勒效應(yīng)和快速切換帶來的影響是高速移動(dòng)環(huán)境下必須解決的兩大難題，速度越高，影響越大，解決難度也越大，對(duì)技術(shù)的要求也越高。如果不采取措施，通信質(zhì)量將嚴(yán)重惡化，甚至掉線。除了在基帶處理和智能天線等算法上進(jìn)行優(yōu)化以外，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中做好網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃也是解決問題的關(guān)鍵�？梢詮囊韵聨讉�(gè)方面來著手：

1. 設(shè)備的選擇

在設(shè)備選型上，采用分布式光纖基站BBU+RRU組網(wǎng)設(shè)備。優(yōu)點(diǎn)是在某一區(qū)域可以只放置一個(gè)BBU，鏈接多個(gè)RRU進(jìn)行沿路覆蓋，同時(shí)RRU具備級(jí)聯(lián)功能，通過級(jí)聯(lián)的方式能夠節(jié)省光纖，提供靈活的建網(wǎng)方式。

2. 天線的選擇

在天線的選擇上，根據(jù)仿真和實(shí)際測(cè)試結(jié)果6天線與8天線相比，在上行覆蓋、下行覆蓋和公用信道覆蓋方面均存在一定差異。對(duì)于高速路的覆蓋，為保持較好的性能，建議選用8天線。

3. 基站布置

基站布置可以分布在鐵路沿線兩側(cè)，也可以單側(cè)分布，沒有優(yōu)劣之分，完全根據(jù)傳播環(huán)境和地形決定。

4. 與覆蓋沿線距離考慮

由于多普勒頻偏和穿透損耗，要考慮到發(fā)射天線到覆蓋對(duì)象（高速鐵路和高速公路）的距離。根據(jù)多普勒的頻偏特性，同樣的運(yùn)動(dòng)速度下，基站與道路的垂直距離越長(zhǎng)，有效的固定Doppler頻偏越小，越有利于基帶解調(diào)。

由于高速鐵路的平均時(shí)速要高于高速公路的平均時(shí)速，在同樣條件下（距離，偏移角度），高速鐵路的Doppler頻偏要大于高速公路，因此同等條件下，設(shè)計(jì)基站距離時(shí)高速鐵路的垂直距離要稍稍大于基站距離高速公路的垂直距離，以便取得較好的基帶解調(diào)性能。

根據(jù)研究表明，穿透損耗與電波的入射夾角有對(duì)應(yīng)關(guān)系，在電波垂直于障礙物時(shí)，穿透損耗最小，隨著電波逐漸斜向入射障礙物，電波經(jīng)過該障礙物的損耗也較大。在高速鐵路和公路的場(chǎng)景中，要考慮列車和汽車本身的穿透損耗，因此需要基站與覆蓋沿線保持一定距離，以保證天線旁瓣波束入射入車體時(shí)，穿透損耗不會(huì)太大。不失一般性，基站與該基站在高速鐵路覆蓋半徑邊緣的連線與覆蓋對(duì)象至少有30度夾角存在。

相對(duì)而言，公路運(yùn)行車輛的封閉性、車體構(gòu)造和厚度等方面決定了在同等條件下公路運(yùn)行車輛的穿透損耗要小于鐵路機(jī)車。因此對(duì)天線方向性的設(shè)計(jì)要求要降低。

5. 切換問題

在超高速移動(dòng)的情況下，當(dāng)多普勒效應(yīng)引發(fā)的同頻鄰區(qū)相對(duì)頻偏大于一定門限時(shí)，連接態(tài)下的用戶終端測(cè)量不到同頻鄰區(qū)，無法觸發(fā)接力切換，導(dǎo)致接力切換無用武之地。此時(shí)，采用異頻硬切換方案來對(duì)抗多普勒頻偏效應(yīng)，比接力切換方案更能保證連續(xù)覆蓋。

此外，切換區(qū)域的設(shè)計(jì)對(duì)切換也有非常重要的影響。如果切換區(qū)域過小，就會(huì)因?yàn)闊o法滿足切換時(shí)延的要求而導(dǎo)致切換失敗。因?yàn)檫^小的重疊覆蓋區(qū)，通常容易使無線鏈路在目標(biāo)小區(qū)重配置成功之前就已經(jīng)與源小區(qū)失步了，導(dǎo)致切換流程在物理信道重配置階段失敗。根據(jù)切換啟動(dòng)門限參數(shù)的設(shè)計(jì)，以及完成切換流程所需時(shí)間的保守統(tǒng)計(jì)，估算切換區(qū)所需的重疊覆蓋區(qū)域大小，只有當(dāng)兩個(gè)小區(qū)覆蓋重疊區(qū)域設(shè)計(jì)得足夠大，才能保證UE將滿足切換條件的測(cè)量事件上報(bào)之后，UE有足夠的時(shí)間跨越整個(gè)重疊覆蓋區(qū)。

假定高速用戶的最高移動(dòng)速度為250Km/h，每秒移動(dòng)的距離為69米。而根據(jù)設(shè)備性能，硬切換的所需時(shí)延平均為1000ms（從測(cè)量控制消息上發(fā)到物理信道重配完成），那么所需要規(guī)劃切換區(qū)域的大小應(yīng)該大于69米的范圍；切換是雙向進(jìn)行的，因此切換帶應(yīng)該是138米，同時(shí)，應(yīng)該加上從信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)相同區(qū)域（小區(qū)邊界）向兩側(cè)強(qiáng)場(chǎng)過渡的區(qū)域。這樣切換帶加上過渡區(qū)域構(gòu)成了道路的重疊覆蓋區(qū)。

3.總結(jié)

這兩種綜合解決方案只是實(shí)際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中各類特殊場(chǎng)景中的一部分，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中遇到的特殊場(chǎng)景是非常多樣的，遇到的難題非常多但有一定的相通性，中興通訊公司擁有多年的無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)的網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)團(tuán)隊(duì)，可以通過建立模型來進(jìn)行仿真研究，提出最優(yōu)的綜合組網(wǎng)解決方案，充分挖掘系列化分布式光纖基站系統(tǒng)的潛力，全力打造TD-SCDMA精品網(wǎng)絡(luò)。