室內(nèi)分布系統(tǒng)TD-SCDMA改造方案

0 引言

隨著信息化的高速推進，個人手持通信設(shè)備的使用者日益增多，對通信服務(wù)的需求也不斷提高，隨之而來的是對無線信號覆蓋的要求也越來越高。據(jù)統(tǒng)計，在移動電話使用中，室內(nèi)用戶數(shù)大于室外用戶數(shù)2倍以上，用戶更趨向于在室內(nèi)使用移動電話。然而3G頻段較高，信號穿透力弱，很難實現(xiàn)對室內(nèi)的深度覆蓋。

TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，而大部分數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都發(fā)生在室內(nèi)，因此在TD-SCDMA建網(wǎng)初期，在一些室內(nèi)熱點地區(qū)引入TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)是非常必要的。實施室內(nèi)覆蓋工程后，建筑物內(nèi)話務(wù)量一般可以增大1.4倍，同時可減輕室外網(wǎng)絡(luò)的負荷及擴容壓力，降低室外網(wǎng)絡(luò)的整體干擾，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。

1 TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)的特點

TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)與其他通信體制的室內(nèi)分布系統(tǒng)相比，具有以下特點：

（1）TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)不使用智能天線，系統(tǒng)覆蓋、容量和質(zhì)量均受影響。業(yè)務(wù)信道沒有下行鏈路賦型增益，同室外覆蓋方式相比，業(yè)務(wù)信道下行功率要低6dB～8dB。由于缺少智能天線，上行干擾也得不到很好的控制。

（2）公共信道和業(yè)務(wù)信道的覆蓋分開考慮。由于室內(nèi)業(yè)務(wù)信道沒有智能天線賦形增益，因此它是一個業(yè)務(wù)信道覆蓋受限系統(tǒng)。TD-SCDMA的導(dǎo)頻功率可以根據(jù)要求靈活設(shè)置，不是固定值。

（3）各業(yè)務(wù)覆蓋基本一致。TD-SCDMA系統(tǒng)的呼吸效應(yīng)不明顯，對各種速率的業(yè)務(wù)基本實現(xiàn)同徑覆蓋。

（4）支持不對稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可根據(jù)上下行業(yè)務(wù)量調(diào)整時隙配置。

（5）工作頻段高、損耗大，信號室內(nèi)傳播能力差，深層覆蓋難度大。

（6）為減少室內(nèi)、室外干擾，室內(nèi)、室外更適于采用異頻組網(wǎng)方式。

（7）在室內(nèi)分布區(qū)域向室外覆蓋區(qū)域移動時，不能采用接力切換，只能選擇硬切換。

（8）需控制系統(tǒng)設(shè)備時延。TD-SCDMA基站覆蓋最大半徑為11.25km，這就要求室內(nèi)分布系統(tǒng)中繼設(shè)備不能有大的傳輸時延，以保證下行鏈路之間互不干擾。

（9）采用上行同步技術(shù)，對直放站和干放的技術(shù)要求提高。

（10）大部分信源需要引入單獨的GPS天線，并選擇合適的位置進行安裝。

2 TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)原則

TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)統(tǒng)一考慮覆蓋、容量、質(zhì)量三方面的需求。同時受遠近效應(yīng)的制約，設(shè)計中應(yīng)平衡考慮單天線的覆蓋范圍。在共享2G室內(nèi)分布系統(tǒng)時，需要注意和其他通信系統(tǒng)間的干擾和多系統(tǒng)功率匹配。根據(jù)TD-SCDMA技術(shù)特點，本文提出以下TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)原則。

(1) 滿足目標區(qū)域的覆蓋、容量、質(zhì)量三方面需求；

(2) 建綜合分布系統(tǒng)，采用寬帶無源器件；

(3) 為節(jié)約資源，盡量共用現(xiàn)有的室內(nèi)天線分布系統(tǒng)；

(4) 盡量減小對現(xiàn)有2G系統(tǒng)的影響；

(5) 通過合理的功率配置，盡量少用TD-SCDMA干放；

(6) 盡量減少加入無源器件，減少器件插損；

(7) 綜合考慮建設(shè)及運維成本；

(8) 全面考慮系統(tǒng)兼容、升級、擴容能力。

根據(jù)以上原則，信號源選取時需要考慮以下因素：一是建筑物的覆蓋、容量和質(zhì)量需求，適當考慮建筑物遠期的業(yè)務(wù)發(fā)展需求；二是信號源是否有安裝位置，是否滿足取電條件；三是周圍的網(wǎng)絡(luò)狀況以及信號傳輸?shù)轿磺闆r。

分布系統(tǒng)設(shè)計時需要考慮覆蓋、切換和干擾等因素。其中覆蓋應(yīng)考慮信號功率分配、信號鏈路損耗、終端接收靈敏度、功率余量等因素；切換包括室外室內(nèi)切換、室內(nèi)切換、電梯內(nèi)外切換等，還應(yīng)考慮切換區(qū)域、切換方式、切換成功率等因素；干擾應(yīng)考慮3G系統(tǒng)開通前后對原有系統(tǒng)與3G系統(tǒng)的相互影響。

根據(jù)TD-SCDMA室內(nèi)分布測試情況，表1列出了TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計的業(yè)務(wù)質(zhì)量指標要求。

表1 TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)的質(zhì)量指標

為減少室內(nèi)分布系統(tǒng)對室外系統(tǒng)的影響，需要滿足如下條件：除規(guī)定室內(nèi)邊緣信號電平外，室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)不得過度覆蓋室外，距建有室內(nèi)分布系統(tǒng)的建筑物10米處，室內(nèi)信號應(yīng)比室外最強信號電平低9dB以上，或室內(nèi)信號泄漏至室外10米處的導(dǎo)頻信號強度不高于-95dBm。

3 分布系統(tǒng)共享分析

當多個系統(tǒng)共用一個分布系統(tǒng)時，功率匹配是最大的問題。功率匹配需綜合考慮信號源輸出功率差異，不同頻段的信號在分布系統(tǒng)中的傳輸損耗差異，邊緣覆蓋場強的不同要求、不同頻段的信號空間傳播損耗差異等因素。表2是綜合考慮以上因素，得到的各通信系統(tǒng)相關(guān)典型參數(shù)值。

表2 室內(nèi)分布系統(tǒng)功率匹配綜合分析

由表2可以看出，在同一個分布系統(tǒng)中，把多個系統(tǒng)信號源直接耦合，不同系統(tǒng)得到的剩余允許損耗差異巨大。在所有的系統(tǒng)中，CDMA800、GSM和DCS1800覆蓋效果最好，WCDMA和TD-SCDMA效果次之，PHS和WLAN的覆蓋效果最差。在分布系統(tǒng)中，各系統(tǒng)的支路損耗在5dB左右，相差不大，因此共用分布系統(tǒng)支路的難度不大。同時，各系統(tǒng)的干路損耗在2dB之內(nèi)，似乎更適于共用。然而各個系統(tǒng)由于容量和功率匹配的需要，在干路上要做不同的處理方式，所以TD-SCDMA多系統(tǒng)共享分布系統(tǒng)時，干路很難共用，除非是小型分布系統(tǒng)。

4 分布系統(tǒng)改造方案

室內(nèi)分布系統(tǒng)要解決的首要問題，是能夠為室內(nèi)用戶提供良好的無線信號覆蓋環(huán)境。通常按照建筑物面積和類型，室內(nèi)分布應(yīng)用場景分為：微型建筑（6000m2以下面積）、小型建筑（6000m2～12000m2面積）、中型建筑（12000m2～60000m2面積）和大型建筑（60000m2以上面積）等。改造現(xiàn)有室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，可以按以下步驟進行：

(1) 收集現(xiàn)有分布系統(tǒng)設(shè)計圖，包括拓撲接口、功率配置及線纜種類、長度等信息；

(2) 對現(xiàn)有無源器件進行核查，部分器件需要替換，保證其支持TD-SCDMA頻段；

(3) 重新核算各個分布天線的輸入功率；

(4) 選擇典型樓層，計算每個天線的覆蓋距離和阻擋情況；

(5) 根據(jù)每個天線的輸入功率和典型樓層的天線拓撲圖，核實該樓層信號覆蓋情況；

(6) 根據(jù)各樓層信號輸出功率和拓撲結(jié)構(gòu)，找出有源設(shè)備的節(jié)點架設(shè)位置；

(7) 確定主干路由及TD-SCDMA信號源位置。

以下分別介紹4種不同規(guī)格室內(nèi)分布系統(tǒng)的TD-SCDMA改造方案。

4.1 微型建筑

微型建筑室內(nèi)面積較小，信號源輸入功率有限，分布系統(tǒng)均采用無源器件，可以在2G信號源輸入端口直接耦合TD-SCDMA信號，采用同位置合路方式，實現(xiàn)分布系統(tǒng)共享，參見圖1。

圖1 微型分布系統(tǒng)改造方式

在微型分布系統(tǒng)改造方式中，需要確認兩點：一是檢查原有的無源器件是否支持TD-SCDMA頻段，如果不支持，耦合器、功分器等無源器件就要更換為寬頻器件。二是根據(jù)室內(nèi)空間傳播損耗，檢查原有分布天線密度是否足夠。如果原有分布系統(tǒng)不可以直接利用，就需要增加分布天線數(shù)量，并在此基礎(chǔ)上，減小2G信號源功率。

4.2 小型建筑

在早期的2G分布系統(tǒng)中，使用了許多6D、8D的饋線，這使2G/3G通信系統(tǒng)的損耗差異加大。此時，可以采用同位置合路方式，只需將部分饋線更換為更粗、衰耗更小的饋線即可，參見圖2。　　

圖2 小型分布系統(tǒng)改造方式

在小型分布系統(tǒng)中，同樣應(yīng)該考慮無源器件的帶寬和分布天線的密度是否滿足TD-SCDMA系統(tǒng)要求（下同）。在此方案中，必須降低原2G設(shè)備的輸出功率，以保證天線口功率不變。

4.3 中型建筑

在中型室內(nèi)分布系統(tǒng)中，經(jīng)常有干放等有源設(shè)備。此時，TD-SCDMA信號源的單個通道已經(jīng)不能滿足分布系統(tǒng)的功率需求，因此不能采用同位置合路方式，只能采用末端合路方式，共享支路分布系統(tǒng)，而不能共享干路分布系統(tǒng)，參見圖3�！　�

圖3 中型分布系統(tǒng)改造方式

上圖中，2G/3G的干放是可選器件，不是必備器件。在此方案中，在不增加分布天線數(shù)量的情況下，由于引入了TD-SCDMA合路器，帶來了插入損耗，應(yīng)該略微提高原2G設(shè)備的輸出功率，以保證天線口功率不變。

4.4 大型建筑

在大型室內(nèi)分布系統(tǒng)中，通常采用光纖分布系統(tǒng)，包含光放大器和光耦合等器件。此時，采用單個TD-SCDMA信號源已經(jīng)滿足不了分布系統(tǒng)功率需求，應(yīng)以BBU+RRU作為信號源，采用末端合路方式，參見圖4�！　�

圖4 大型分布系統(tǒng)改造方式

上圖中，在2G/3G改造框內(nèi)，2G與3G信號在光干放處合路，并轉(zhuǎn)換為射頻信號，覆蓋樓宇的支路分布系統(tǒng)。2G干路分布系統(tǒng)使用樓宇內(nèi)光傳輸系統(tǒng)，3G干路分布系統(tǒng)可以利用大樓已有光纖，或者重新鋪設(shè)光纖。

5 總結(jié)

在TD-SCDMA室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)建設(shè)中，要充分利用樓宇內(nèi)已有的室內(nèi)分布系統(tǒng)。本文從TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)特點出發(fā)，得出了TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)的基本原則。分析了TD-SCDMA與其他通信系統(tǒng)共享室內(nèi)分布系統(tǒng)功率匹配問題，從而提出了微型、小型、中型和大型四種典型2G分布系統(tǒng)的TD-SCDMA改造方案。該改造方案充分考慮了2G室內(nèi)分布系統(tǒng)現(xiàn)狀和TD-SCDMA技術(shù)特點，對現(xiàn)有分布系統(tǒng)改變少，且建設(shè)快、投資少、維護容易。

參考文獻

[1] 朱東照、羅建迪等， “TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與工程設(shè)計”. 人民郵電出版社， 2007年3月

[2] 羅文琦，TD-SCDMA室內(nèi)覆蓋探討 通信世界B，2006年第30期