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1、推荐3G室内分布系统规划设计及测试方法研究1、概述随着 3G 脚步的日益临近,室内分布系统建设的紧迫性及重要性越来越突出.首先,室内分布系统的话务量占比很大.根据DoCoMo的最新统计,室内场所占了近80%的话务量,而在实施了室内覆盖的建筑物 内话务量增大了 1.43倍.从国内的经验数据可以看出, 目前2G网络60%- 80%的移动用户话务量也发生在 室内.其次,从 3G 业务使用来看,室内环境舒适,用户大多在室内消磨等候的时间,因此,室内用户更 喜欢使用3G的丰富业务.为了更好地满足用户体验,树立良好形象,运营商应该对3G的室内覆盖建设给予足够重视.从解决覆盖、容量、质量这三个网络规划及优化
2、主题来看,室内分布系统都是非常重要的解决手段. 从网络覆盖来看,室内分布系统可以解决室内盲区及干扰区域；从网络容量来看,室内覆盖还可以分散密 集区域的话务量,从而减轻室外基站的压力,降低室外基站的数量和配置；从网络质量来看,室内覆盖降 低了室外系统的负荷,由于 3G自干扰的特性,也就降低了网络整体干扰水平,从而提升整个系统的质量、 容量.因此,室内覆盖对于 3G网络的建设具有至关重要的作用.本文从以下三方面对WCDM室内分布系统的规划、设计、测试方法进行细致分析：做哪里：解决如何选点问题.怎么做：解决选点之后如何进行方案设计的问题.如何验证：解决系统实施后的测试验证的问题.2、规划选点的原那么
3、和方法由于自干扰性、呼吸效应、同频复用等原因,3G室内分布系统与传统 2G室内分布系统相比,有很大的差异.对新的移动运营商而言,为了在网络运营初期能与先进入者的网络质量可比,必须考虑提前建设 的问题,此问题有两个重要特点：如果没有室外网络环境,将无法准确预测室外基站在室内的信号覆盖及干扰情况.那么,应如何进 行选点 ?如果没有室内的标准信源,将无法对系统质量进行验证.那么,如何保证信源接入后的覆盖质量 在设计阶段如何设定合理的覆盖标准,以满足3G各种业务的需求？面先分析选点的问题,后面章节将对第二个问题进行分析.2.1 3G室内分布系统规划选点应遵循的原那么3G室内分布系统选点应遵循以下三个原
4、那么：统一性：即室内室外站点规划的统一,在建设室内覆盖时,要考虑室外信号的影响,同时需考虑对 室外干扰水平的提升.差异性：由于网络建设受投资限制,因此要以用户满意度为衡量标准,以制定不同建筑物的室内质 量目标.对于不同的区域及建筑物,可在建设策略、建设阶段进行差异性调整.经济性：对于一个特定的建筑物,室内覆盖有多种选择时,需合理选择覆盖标准及设计方案,以达 到性价比最大化.22 3G室内分布系统规划选点目标建设室内分布系统是为了消除建筑物内部的信号盲区、弱区,解决建筑物内部信号杂乱造成的通话质 量差等问题,以及分担室内话务量并改善网络拥塞.表1把3G室内分布系统建设目标分为5类,实际建设时可结
5、合室外基站对室内的覆盖情况作相应的调整.表1 3G室内分布系统建设目标及范围2.3 选点优先级3G室内覆盖系统的建设应根据覆盖等级、话务等级,结合市场开展策略,确定建设优先级,分批建设.对无法利用室外基站信号到达室内良好覆盖以及对业务需求大的公共场所,应优先安排建设.根据权威调查公司的影响力模型分析结果,对于新的移动通信产品,年轻人、白领商务人士对其它人 群是否使用该产品的影响力最大.对于新运营商,要扩大品牌效应,应有针对性地对年轻人、商务白领人 士经常活动的场所优先覆盖.优先覆盖的原那么如下：从建筑物的性质考虑：大型公共场所、重要办公楼优先.从话务量角度考虑：高业务量区域、人流量大的区域优先
6、.对拥有二代网络的运营商而言,应优先考虑2G/ 3G需求有交集的建筑.可根据 2G网络的话务量来分析 3G的需求.从覆盖角度考虑：根据 2G的经验,楼高15层以上、单层面积超过 1200平方米、室内间隔较多的 建筑物优先.如果存在 2G网络,且3G规划站址相同,可根据目前2G的覆盖情况较准确地预测 3G覆盖情况；也可根据室外基站规划仿真结果,对室外基站能否解决室内覆盖进行初步判断.3、设计方法3.1 设计标准的取定设计标准的取定直接影响到器件选用、设计方法、天线密度、系统效果等因素.下面从理论及实测两 方面进行研究.1理论分析一般来说,以导频信号强度Ec作为WCDM室内分布系统的覆盖衡量标准之
7、一.Ec确实定与业务要求、覆盖要求、 Ec/Io 要求以及 Io 相关.设：室外基站在室内总信号强度 RSSI =lo-o dBm,热噪声 No dBm,室内基站导频信号强度 RSCP=Ec-I dBm, RSSI=Io-I dBm,那么,考虑室内室外信号综合因素后,总 Io=10log10? ( Io-o/10 )+10?( Io-i/1O ) +10?No( dBm). 设室内分布系统基站导频功率占室内总功率的10%,在 50%负载情况下,lo-l=Ec-i+7 (dB)(由于50%负载,相当基站输出功率 =导频信号+10-3dB)此时, Io=10log10?( Io-o/10 ) +1
8、0?( Ec-i+7 ) /10) +10?( -108+7) (dBm),室内 Ec/lo=Ec-i-lo=Ec-i- 10log10? ( lo-o/10 ) +10?( Ec-i+7 ) /10) +10?(-101 ) (dB)其中, No=-108+7=-101dBm, 7为终端的噪声系数.根据上述公式,可以得出在室内系统信源导频边缘场强 Ec-i 确定时,室外底噪与 Ec/lo 的关系曲线 图(如图 1 所示).图1 室外底噪与Ec/lo的关系曲线图(室内RSCP为-85dBm, 50%加载)可见,在室内覆盖边缘导频Ec-i 一定的情况下,Ec/lo与室外基站的 RSSI存在量化关
9、系,反之也成立.例如,当室外基站RSSI=-78dBm时,由图可得,如果要保证Ec/lo -10dB,需要Ec-i -85dBm.(2)某城市CDMA网络的测试数据从上述分析可知,如果要确定室外基站在室内建筑物的准确 Io ,需给 Ec 预留恰当的余量,以保证 Ec/Io ,从而确定 Ec 的设计目标,这在室外网络未开通时非常关键.并对结果进行统计分析, 如图 2为了得到典型 Io 数据,选取某城市局部典型楼宇进行底噪现场测试, 所示.图 2 建筑物室内的室外基站底噪测试图从图2可知,底噪Io有90%的概率小于-78dBm.又从图1可知,如果设定 Ec -85dBm,那么有90%概 率的区域可
10、以保证 Ec/Io -10.从3G实际测试结果可得：只要Ec/Io -10,且RSC -90,那么能够保证95%以上的概率业务速率 384kb/s.从链路预算的角度分析,-85dBm的边缘场强可以保证 384kb/s的业务 速率要求.综合考虑业务覆盖需求及 Ec/Io 要求的最大值,即可得到边缘场强覆盖标准.3设计标准根据以上理论分析及实际测试的结果,对于WCDM室内分布系统的设计目标,可按以下标准设计.电磁环境较差区域RSSI 75dBm的区域以及重点覆盖区域：要求导频信号强度?-85dBm,导频Ec/Io -10dB.一般区域：要求导频信号强度?-90dBm,导频Ec/Io -12dB.3
11、.2 设计原那么下面对室内分布系统方案设计中可遵循的几个原那么进行分析.1多天线小功率设计原那么在室内分布系统方案设计中,考虑到室内环境的特殊性如隔墙损耗、减少信号外泄、降低室外信 号对室内的影响三方面因素,也为了保证系统均匀、有效覆盖,可根据模拟测试结果,采用多天线小功率 原那么,合理布放天线,保证室内分布效果.具体如表2、表 3 所示.表 2 增加天线数量得到的增益分裂增益表 3 增加天线数量得到的增益隔墙增益 + 分裂增益从表 2、表 3 的数据可知,合理增加天线数量,可有效节约信源功率,到达良好的覆盖效果.2 MCL最小耦合损耗原那么 MCL取值原那么MCL定义为基站和 之间的最小耦合
12、损耗.MCL 到天线的自由空间损耗 +天线到基站接收机的天馈系统损耗. 到天线的最小空间损耗,例如通常取值1 米的空间损耗为 38.4dB .天馈系统损耗主要包括馈线传输损耗、器件分配损耗等.考虑到基站噪声系数, WCDM基站底噪声为-105.1dBm,由于UE的最小发射功率为 50dBm那么,当 MCL小于-50- -105.1=55.1dB时,由于快速功率限制机制已经没法让 UE降低功率,这时 UE的业务将 抬高基站的底噪,以降低基站的灵敏度,如表 4 所示.表4 WCDM基站噪声分析一般取MCI65dB UE为-50dBm发射时,到达基站的底噪-50-65=-115dBm ,基站的灵敏度
13、下降w 0.4dB.当UE离天线口为1m时,假设基站发射导频功率为33dBm那么室内天线口发射功率必须满足以下要求：MCL=38.4dB+ 33-天线输出功率?65dB,天线口功率w 6.4dBm. MCL实验为了验证MCL对天线口功率要求,用UEA/B2个终端在某地进行了 MCL试验.表5所示的情况13中, 逐渐降低MCL UEA逐渐靠近天线.表5 MCL现场测试数据从表5的测试结果可知,B发射功率随着 A离天线的距离越近而越大.A接近天线, 与基站接收机的上行链路损耗减少,等同于在A 不移动时天线口的导频功率增大,这时终端对基站灵敏度的影响也逐渐增大,系统的底噪增大.小结天线口功率过大可能
14、会引起 相互干扰,以及带来远近效应,而离天线近的 会阻塞覆盖边缘手机的接入,进而影响分布系统的容量和质量. 另外,国家电磁辐射标准规定室内天线口功率小于 15dBm(总 功率),在 WCDM系统中,一般导频功率占总功率的 10%因此3G室内天线口导频功率不能超过 5dBm 综合考虑MCL的影响及国家电磁辐射标准,建议建议室内分布天线口导频功率不超过5dBm( 3)天线布放密度原那么一般情况下,如果已有 2G分布系统,那么可以根据频段损耗的差异对3G的信号进行预测.理论上,3G和其它系统的空中传播损耗相比,差异如表 6 所示.表 6 不同系统空中传播损耗差异在某地选取典型建筑物进行 WCDM覆盖
15、水平测试,不同性质区域 WCDM的典型天线覆盖半径如下取边缘 Ec -90dBm：天线口导频功率0 5dBm天线口导频功率0 5dBm天线口导频功率0 5dBm,天线口导频功率0 5dBm,3 层上下各一层；天线口导频功率0 5dBm,可覆盖 1 层.典型地下停车场天线覆盖半径为 15 米；酒店的天线可覆盖前后左右四个房间四个房间对门；有货架的超市覆盖半径为 12 米；利用壁挂天线增益 6dBi 水平方向打覆盖电梯井和电梯厅,可以覆盖板状天线增益 11dBi 垂直向下打覆盖电梯,主瓣可覆盖 4 层,后瓣4、提前建设如何验证系统可行性的问题在3G信源没有开通前,如何验证分布系统建成后的系统效果,这是与2G系统最大的区别2G系统先建外网后建室内分布系统,且有信源接入室内分布系统来验证实际通话效果.所谓提前验证系统效果, 是指目前的系统建设需保证 3G信源开通后,要调整的工作量到达最少.对于室内分布系
