室内覆盖系统3g改造演进策略及问题研究(一)

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1、室内覆盖系统 3G 改造演进策略及问题研究(一)室内覆盖系统 3G 改造演进策略及问题研究湖北电信无线网络技术支撑中心 李川中国电信网络运行维护事业部应急通信无线维护处 陈玥摘 要：随着无线通信用户对通信质量要求的不断提高，完善信号室内覆盖已成为 当前 PHS 网络建设的紧迫任务。近两、三年以来各省电信公司在各大中城市写字楼、星级 宾馆酒店、购物中心、餐饮娱乐场所、政府机关、医院、专业市场等重要场建设了大量室 内分布系统来解决小灵通室内覆盖问题。在 3G 网建设初期这些已经投入使用的 PHS 室内 覆盖分布系统中的大部分将被改造成具备 3GPHS（WLAN）的“多网合一”室 内分布系统。为中国

2、电信的 3G 用户提供一个优秀的 3G 网络服务。关键字：室内覆盖 3G PHS 规划 室内分布系统正 文：国内非常成熟的 2G 网络中，中国移动及中国联通在大中城市中的大型楼 宇、地下室、地铁、隧道等室内通信环境基本完成了室内信号的覆盖，国内移动通信用户 已经感受到 2G 网络的优秀服务质量。中国电信作为无线通信市场的后入者为了给将来 3G 用户带来 2G 同样的消费感受，3G 网络重视室内信号覆盖质量是必然的、也是急迫的。在 室内环境，尤其是高价值客户集中的室内环境，如果覆盖问题无法改善，那么就将失去这 些 3G 核心业务的高价值目标用户群。势必无法赢得 3G 用户的信任，甚至失去 3G

3、市场。 全球最早的 3G 运营商 NTT DoCoMo 就是前车之鉴。来自 NTT DoCoMo 的统计数据表明，室内用户分布往往大于室外用户 2 倍以上， 并且室内用户多数分布在办公室、车站、酒店等地方，因为室内环境相对舒适，室内环境 用户处于等待状态的较多，所以更加便于使用 3G 丰富多彩的业务应用。已经实施了室内 覆盖的建筑物内话务量一般可以增大 1.43 倍。这些大量增加的业务需要较高的网络质量保 证，因此室内覆盖对于客户体验而言自然相当关键。一、WCDMA 室内分布系统建设原则在大城市的商业中心、CBD 区域、高层住宅小区等，由于存在大量新建的超高、 超大建筑物，单纯的把站距缩小，并

4、不能大幅提高室内覆盖。而且，对于高楼上半部，没 法利用室外基站来完成覆盖。简单地提高室外基站天线高度或天线采用上倾角，容易在全 网产生严重的无线干扰，因而简单地缩短站距并不能解决问题。而在地下室、地铁等完全 封闭的环境中，室外基站完全无法覆盖到这些地方。因此在此类区域建议按室外覆盖目标 规划室外基站，重点室内场景采取专门的室内覆盖解决方案。在 WCDMA 网络规划中，室内分布系统规划是很重要的部分，而且是必须尽早考虑的问题。而 3G 室内分布系统的规划、设计、实施与 2G 系统差异很大，需要考虑如下多 方面问题：“室外室内”统一规划多种业务的需要、选取合适的信号源及规划目标，经济有效的进行网络

5、规划兼容多种无线通信系统的通用接入平台保证室内覆盖的效果要明确室内覆盖的范围：具体的楼宇目标和覆盖的具体楼层，确定室内覆盖的覆 盖质量要求。要明确覆盖目标的业务需求。不同的业务覆盖需求对室内覆盖设计中的链路 预算和容量设计都有较大的影响。室内分布系统设计时，目前业界推荐使用的 ITU-R P.1238 的室内传播模型。模型 公式如下：N 表示距离损耗系数，F 表示频率，单位是 MHz；D 表示移动台离发射机之间的距离，1m；L f(n) 表示楼层穿透损耗系数，X 表示慢衰落余量，具体取值与覆盖概率要求和 室内慢衰落标准差有关；N 距离损耗系数取值Frequency (GHz)Residenti

6、alOfficeCommercial1.8-2GHz283022Lf(n)楼层穿透损耗系数取值Frequency (GHz)ResidentialOfficeCommercial1.8-2GHz4n15+4(n-1)6+3(n-1)n 表示要穿透的楼层，n=1保证室内覆盖的容量需求不同的室内覆盖场景，有不同的业务要求和容量需求。要考虑用户增加后的容量 应变策略。根据不同的容量需求，选择合适的信号源和传输资源。室内分布系统容量分析可以分为两种情况：对于已有的分布系统，分析原分布系统的话务情况，并结合运营商对于 3G 业务的预期， 来判断 3G 系统的容量。对于新建 3G 室内分布系统，先估算覆盖

7、目标的预测用户数，然后根据相应的话务模型 和终端渗透率进行相应的容量估算。不同的覆盖目标有不同的容量需求，预测覆盖目标的用户数，进行话务量计算， 做为信号源选择的参考。3G 室内分布系统建设方式宏蜂窝微蜂窝室内信号分布方式。该方式采用独立的基站系统，可以独立承载 话务量，并能分担宏小区话务。该方式虽然需要传输和供电设备，但是实施简单，无需机 房资源，更重要的是能够提供更多的网络资源，可以灵活结合具体室内分布系统来实现室 内覆盖。因此，该方式通常应用于面积比较大或者人流量比较大、话务量比较高的室内覆 盖。射频拉远基站采用室内/室外混合覆盖。该方式的优点在于建设成本低，室外基站 的基带部分可以同时

8、处理室内和室外的话务量，无需严格的机房和建站条件，同时可灵活 地结合具体的室内覆盖系统，并且配置和实施十分灵活。缺点在于要仔细核算基站的基带 所能承载的处理能力，同时远端无线接入设备需要独立的传输和供电设备。 直放站室内信号分布方式。该方式实施简单，但因为没有提供新的网络资源， 该方式适用于话务量较低的建筑。同时，它还需要保证直放站接收和发射天线之间的隔离 度。对于地下室、停车场等强调覆盖而非容量的建筑，直放站是不错的选择。表 1 信号源选择比较信号源宏蜂窝基站直放站微蜂窝基站、RRU覆 盖好好好容 量增加容量无新增新增基站带来新的容量成 本新增设备，维护新增设备，维护新增设备，维护优 点提供

9、高容量和良好覆盖相对简单，无需机房提供高容量 和良好覆盖缺 点成本较高，需要机房无容量增加、对母站覆盖有影响成 本较高典型适用范围大型商场，大型体育馆，火车站、机场隧道，停车场，酒店， 餐饮娱乐，商务中心，购物中心，写字楼二、PHS 室内分布系统改造成 PHSWCDMA（WLAN）系统从图 1 国内频谱分配可以看出，建设或改造“多网合一”室内分布系统有两个关键 点。一是室内分布系统器件频段必须满足 8002500MHz，这一点可以通过采购符合要求 的器件解决。二是各系统间无线干扰。无线通信系统间干扰的主要类型包括发射机杂散、 接收机阻塞、互调干扰等。前两种干扰可以通过增加系统间隔离度来减小干扰

10、，而互调干 扰则复杂一些，需要避免使用有源放大器件或严格控制有源放大器件的技术指标，还需要 保证合路器的无源互调抑制指标。对于 PHS 对 WCDMA 的上行干扰，经过各设备厂家及运营商研究测试表明，将 PHS 室内覆盖系统使用频段限制在 19001910MHz，PHS/WCDMA 合路器系统隔离度达 到 80dB 以上时，PHS 系统对 WCDMA 上行的干扰可以控制在系统允许范围内。为了使现阶段建设的以 PHS 为主的“多网合一”室内分布在今后能顺利接入 CDMA、GSM、WLAN、UMTS（WCDMA、CDMA2000、TDSCDMA）系统，在建设时 要遵循以下原则：所有无源器件（功分器

11、、耦合器、电缆、天线）频段应满足 8002500MHz。室内分布系统应统一设计，分步实施，设计时应该充分考虑 3G 多网合路节点位置、节 点功率问题。考虑到 3G 多网合路器插入损耗有 2dB，在 PHS 系统设计时要做 2dB 的功率 预留。严格遵循“小信号、多天线”的原则，保证室内信号分布均匀。为避免 PHS 系统与 3G 系统之间的干扰，PHS 信源基站必须工作于 1910MHz 以下。三、现有室内分布系统演进思路从 2005 年开始建设的 PHS 室内分布系统，各电信公司开始选用宽频器件，使整 个室内分布系统的无源部分完全可以为将来的 3G 系统使用。整个室内分布系统演进分为， 前期的

12、规划、建设施工优化、多业务引入等几个阶段。3G 建设启动前，认真做好规划设计工作由于 3G 网络的多业务、高速率特性决定了在做室内覆盖规划设计时不能按照统 一的标准来进行，不同区域类型，不同业务目标的区域应用不同的覆盖标准。将建筑物分 成虚拟的几个层次，通过室内外基站配合共同形成覆盖，用最少的基站完成覆盖要求。将 建筑物的室内覆盖由上至下顺序分作了四个主要层面，分别是“高层强信号干扰地域”， “中 层弱电波区域”， “低层话务量集中区域”以及“地下无信号区域”。3G 室内系统设计的重要关 注点：需要给出每个室内分布系统的新建或改造思路，并给出系统原理图。选择合适的信号源和器件，并给出它们的性能

13、指标。通过边缘场强设计，链路预算，天线口功率计算等，得到详细网络拓扑图。这一阶段需要完成的工作：2006 年开始建设的室内分布系统应统一设计（多网合一） ，分步实施。新建的综合室内 分布系统方案中必须包含与 3G 系统合路以及 3G 主干和水平部分的设计，但在 3G 牌照明 确前，暂不安装 3G 合路器和干放。对现有室内分布系统，在 3G 牌照发放前应该进行场景分类。请市场部门对已建室内分 布系统用户群、3G 业务量进行预测，结合 PHS 用户话务统计将原来的 PHS 室内分布系统 站点重要性进行排序分类。确定各室内分布站点的 3G 室内覆盖需求：全覆盖或点覆盖。做好已建室内分布系统站点各项基

14、础、工程资料统计，在当初建设设计中没有进行多网 合一设计的室内分布系统，要先期进行多网合一室内分布设计。改造前对改造站点进行测 试，在室内分布系统满足 以便在 3G 牌照发放后第一时间能完成工程改造。3G 全网规划时，必须考虑现有室内分布系统进行室内室外统一规划，在室内分布系统站 点比较密集区域适当加大的室外站站间距，以减少这一区域的无线干扰，降低后期网优难 度。对于未建设室内分布系统的大楼，可以考虑应用一些新的设备和系统完善室内覆盖。例 如 5 类线分布系统、Pico NodeB、Pico RRU 等。在第一时间完成重要楼宇 3G 合路改造，完善 3G 室内覆盖在 3G 网络建设启动以后，按

15、照前期改造方案，组织厂家迅速完成重要室内分布 系统的“多网合一”改造。要严格控制室内 3G 信号泄漏到室外，同时也需要测试室外信号 在室内的强度和稳定度，尽量减少室外小区在室内的导频数量和强度。这一阶段需要完成的工作：在改造前对现有 PHS 室内分布系统进行测试，只有室内分布系统符合中国电信室内无 线综合分布系统技术要求的情况下才进行多网合一室内分布系统改造。为保证多网合路关键器件合路器器件指标统一，建议进行全省统一招标、采购。严格控制室内分布系统覆盖范围，降低室内、外小区之间的干扰。一方面，要控制过多 的室外信号进入室内：实际工程中，一般室内小区信号边缘场强要比室外信号在室内的强 度高 10

16、dB 左右。另一方面，要控制室内信号泄漏到室外：实际工程中，一般要求室内小 区泄漏至室外 10 米处的导频信号强度应低于-95dBm。认真做好 3G 室内分布系统网络优化，提高用户感受。对重要大楼先期进行传输扩容到 42M，以便基站开通 HSDPA 的需要。HSDPA 引入室内分布系统引入 HSDPA 后，由于小区的峰值吞吐量、平均吞吐量都会大幅增加，对 Iub 接 口的传输资源要求大大提升，3G 初期混合载频组网基站需要配置 46 个 E1。引入 HSDPA 的时候，室内话务量尤其是数据业务话务量的增加幅度，估计会远 远大于室外。因此对于 HSDPA 的网络覆盖来说，室内比室外更重要。一般的地区在初期 只需要一个载频，一些用户密集的数据热点地区的室内覆盖可以直接采用两个载频。考虑 用户的移动性，系统应支持 HS-DSCH 信道和 DCH 信道的切换，同时支持与 GPRSEDGE 之间的小区重选。载频配置在组网方式上，需要从独立载频组网和混合载频组网两个方面来考虑室内场景的 组网。从 HSDPA 的技术特点来看，HSDPA 可以充分利用 R99/R4 的