微蜂窩室內(nèi)覆蓋解決方案

摘要：分析討論了微蜂窩解決高樓、地鐵等室內(nèi)覆蓋的一般方法，以及在解決室內(nèi)覆蓋時需注意的事項。關(guān)鍵詞：室內(nèi)覆蓋微蜂窩頻點(diǎn)分配傳播模型參數(shù)設(shè)置微蜂窩室內(nèi)覆蓋解決方案SolutiontoMicro-cellularIndoorCoverage王學(xué)軍WangXuejun摘要分析討論了微蜂窩解決高樓、地鐵等室內(nèi)覆蓋的一般方法，以及在解決室內(nèi)覆蓋時需注意的事項。關(guān)鍵詞室內(nèi)覆蓋微蜂窩頻點(diǎn)分配傳播模型參數(shù)設(shè)置一、引言隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各地高樓聳立，賓館和大型購物商場、超市不斷興建，同時許多大城市開始規(guī)劃建設(shè)地下交通系統(tǒng)。由于這些場所都采用鋼筋框架結(jié)構(gòu)和新型墻體材料建造，對無線電波有較強(qiáng)的屏蔽和吸收效果，造成GSM無線信號較大的傳輸衰耗，在室內(nèi)形成了移動信號的弱場強(qiáng)區(qū)甚至盲區(qū)，移動用戶單向通話或通話時續(xù)時斷，甚至?xí)霈F(xiàn)不在服務(wù)區(qū)的現(xiàn)象。然而，這些場所正是移動用戶較為集中的地方，特別是綜合商務(wù)樓。用戶在這些地方無法使用移動終端，直接造成移動運(yùn)營公司的業(yè)務(wù)損失，更嚴(yán)重的還會造成移動用戶的流失。因此解決室內(nèi)覆蓋問題對運(yùn)營商和移動用戶都是意義重大的事情。解決室內(nèi)覆蓋的基本方法主要以下兩點(diǎn)：一是信源基站的接入方式，主要有微蜂窩直接接入、基站直接接入和直放站接入�選取周圍基站小區(qū)的信號；二是在室內(nèi)布置天饋系統(tǒng)，如采用分布式天線系統(tǒng)（光纖或同軸），覆蓋建筑物內(nèi)的各個區(qū)域，充分吸收話務(wù)。本文主要討論微蜂窩在室內(nèi)覆蓋中的應(yīng)用。利用微蜂窩解決室內(nèi)覆蓋與宏蜂窩相比，微蜂窩主要特征為:更小的發(fā)射功率和蜂窩覆蓋范圍，發(fā)射功率在1W~2W左右，小區(qū)半徑100m?300m。一般安裝在建筑物上(墻面或柱面)，無線傳播基本上為視距傳播，小區(qū)邊界受建筑物影響很大。允許更高的頻率復(fù)用，能提供300Erl/km2(>15000用戶/km2)。體積小、安裝方便靈活。目前許多GSM設(shè)備供應(yīng)商在提供各類宏基站的同時，也提供微蜂窩基站。一般一個微蜂窩基站內(nèi)有1~2個TRX，提供大約3~9Erl的容量。如中興通訊的ZXG10�MB，體積小，重量輕(25kg)，最大發(fā)射功率2W(33dBm)，可依據(jù)實際需要調(diào)節(jié)輸出功率；接收機(jī)靈敏度為108dBm，單機(jī)柜1~2TRX,三個機(jī)柜級聯(lián)可組成6TRX全同步小區(qū)；可內(nèi)置天線也可外接天線，提供E1和HDSL兩種接口方式；自然風(fēng)冷，單人作業(yè)，隨意安裝。因此，ZXG10-MB在市場上獲得了極好的應(yīng)用。微蜂窩作為宏蜂窩的補(bǔ)充和延伸，應(yīng)用在兩方面：一是提高覆蓋率，應(yīng)用于一些宏蜂窩很難覆蓋到的盲點(diǎn)地區(qū)，如地鐵、地下室；二是提高容量，主要應(yīng)用在高話務(wù)量地區(qū)，如繁華的商業(yè)街、購物中心、體育場等。在實際網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，微蜂窩一般與宏蜂窩構(gòu)成多層網(wǎng)結(jié)構(gòu)。宏蜂窩進(jìn)行大面積的覆蓋，象一把大傘罩在上層，微蜂窩則一小片一小片在'傘'的保護(hù)下覆蓋熱點(diǎn)區(qū)域，構(gòu)成多層網(wǎng)的下層。具體應(yīng)用到室內(nèi)覆蓋，主要有三種用法：微蜂窩置于室外，選用90。定向天線正對需要覆蓋的大樓，利用直射信號覆蓋大樓，但一般效果不好。這種使用情形較少，使用時主要是兼顧大樓旁邊的街道，充分利用大樓的反射信號提供對街道的覆蓋。微蜂窩置于室內(nèi)，利用內(nèi)置天線覆蓋室內(nèi)的一定區(qū)域，一般用于臨時話務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域，如展覽會館、體育會館。充分發(fā)揮了微蜂窩安裝簡便，吸收大話務(wù)的特性。微蜂窩置于室內(nèi)，與分布式天線系統(tǒng)聯(lián)系在一起，可很好地滿足高樓、地鐵、隧道等覆蓋要求。這種應(yīng)用情況非常普遍，特別在北京、上海等特大城市。因為在大型建筑物內(nèi)，墻壁阻擋使得一個固定點(diǎn)的天線很難形成有效的覆蓋，而分布式天線可以克服這些不足，并且其場強(qiáng)覆蓋均勻，對人體輻射小。分布天線包括泄漏電纜、同軸饋電式分布天線、光纖式分布天線等幾種，這里暫不作討論。圖1為微蜂窩+分布式天線系統(tǒng)的一個典型室內(nèi)覆蓋示意圖。圖1室內(nèi)覆蓋分布系統(tǒng)示意圖三、實際使用注意事項1.站址選擇微蜂窩一般都采用市電供電，輔助以蓄電池供電，但時間不長。另外微蜂窩適應(yīng)環(huán)境的范圍比較寬，采用自然風(fēng)冷，所以在選擇微蜂窩的安裝地址時，應(yīng)安裝在市電供電良好、通風(fēng)干燥的地方。同時為方便維護(hù)，站址應(yīng)選擇在交通方便、維護(hù)人員容易活動的地方。2.頻點(diǎn)分配目前中國的頻率資源分配基本是在900M頻段上，中國移動用于GSM網(wǎng)頻帶為14M，中國聯(lián)通為6M，另外中國移動在1800M頻段上還有10M。相比于中國移動用戶的增長，如何在有限的頻率資源下，規(guī)劃微蜂窩的頻點(diǎn)呢？一般來講有兩種做法，一種是為微蜂窩獨(dú)立分配1M帶寬（5個頻點(diǎn)），可減少頻率規(guī)劃的復(fù)雜性，易于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容，特別適用于大量微蜂窩連續(xù)覆蓋的情況；另一種是微蜂窩的頻點(diǎn)不單獨(dú)劃分，直接復(fù)用宏蜂窩的頻點(diǎn)（包括BCCH、TCH），主要用于微蜂窩數(shù)量較少或孤立的場合。實際規(guī)劃中往往采用第一種方法。微蜂窩傳播模型確定大家都知道傳播模型的準(zhǔn)確與否對網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的好壞影響極大，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃得不好，即使基站性能很好，網(wǎng)絡(luò)整體質(zhì)量也大打折扣。微蜂窩的小區(qū)半徑都在1km以下，常用的奧村模型（Okumura-Hata）、COST231模型以及通用模型全部用于宏蜂窩，其適用條件都是小區(qū)半徑在1km以上。在1km以下，基站周圍的建筑物和街道走向嚴(yán)重地影響了基站到移動臺間的傳播損耗，以上傳播模型都不適用。具體到室內(nèi)，建筑物的布置、材料結(jié)構(gòu)和建筑物的類型極強(qiáng)地影響了無線信號在建筑物內(nèi)的傳播，室內(nèi)覆蓋更加難以預(yù)測。一般在對微蜂窩的室內(nèi)覆蓋預(yù)測中，主要選用對數(shù)距離路徑損耗模型和衰減因子模型。而衰減因子模型靈活性更強(qiáng)，考慮了多樓層影響，更加貼近實際測量值（偏差4dB）。傳播模型一般都是在大量具體的測試數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上總結(jié)出來的經(jīng)驗公式。由于經(jīng)驗傳播模型的傳播環(huán)境與實際使用的傳播環(huán)境不一定相似，因此，實際在進(jìn)行覆蓋預(yù)測時，都在將要建設(shè)GSM網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)進(jìn)行典型環(huán)境的電波傳播測試，并利用測試數(shù)據(jù)修正傳播模型，以提高傳播預(yù)測的準(zhǔn)確性。相關(guān)參數(shù)設(shè)置實際微蜂窩不論位于室內(nèi)還是室外，都不可能單獨(dú)使用，總是與宏蜂窩一道構(gòu)成多層網(wǎng)。為保證微蜂窩盡可能多地吸收話務(wù)，同時要保證在小區(qū)邊界通話的連續(xù)性，必須設(shè)置好小區(qū)參數(shù)和相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)。首先為保證微蜂窩吸收一定的話務(wù)量，減少宏蜂窩的負(fù)荷，一般通過小區(qū)選擇和小區(qū)重選參數(shù)進(jìn)行控制。具體來講，通過設(shè)置CBA、CBQ參數(shù)保證微蜂窩層具有更高優(yōu)先級，同時對小區(qū)重選偏置CRO、懲罰時間PT進(jìn)行合理的設(shè)置，保證手機(jī)在空閑狀態(tài)下一直駐留在微蜂窩層，發(fā)起呼叫時，首先在微蜂窩層建立連接。這里還要注意小區(qū)重選滯后CRH參數(shù)設(shè)置，防止在小區(qū)邊界頻繁重選。另一個問題是保證手機(jī)在專用模式下（通話狀態(tài)）行為正常，這主要涉及到微蜂窩�宏蜂窩、宏蜂窩�微蜂窩、微蜂窩�微蜂窩之間的切換。具體參數(shù)主要有切換優(yōu)先級（H.OPriority）的設(shè)置、層間切換遲滯、HO_MARGIN參數(shù)以及接收電平、接收質(zhì)量、業(yè)務(wù)量等切換門限參數(shù)。設(shè)備廠商一般都提供獨(dú)立的微蜂窩切換算法，有常規(guī)的切換算法和特殊切換算法如快速移動用戶的切換算法等。四、結(jié)束語隨著我國移動通信市場的快速成長，室外基本上已形成連續(xù)覆蓋且覆蓋效果較好。對于移動運(yùn)營公司來說，接下來主要是完善室內(nèi)覆蓋和當(dāng)前復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化工作。微蜂窩因選址靈活、安裝維護(hù)簡單方便，必將得到更廣泛的應(yīng)用，特別是結(jié)合分布天線系統(tǒng)的應(yīng)用，將成為解決室內(nèi)覆蓋的最佳手段3G室內(nèi)覆蓋分析(2006-03-0714:09:22)本文首先從運(yùn)營商的角度分析了3G室內(nèi)覆蓋的重要性，然后根據(jù)3G室內(nèi)覆蓋的規(guī)劃原則，考慮信號源和分布系統(tǒng)的選取，最后簡要介紹了3G室內(nèi)覆蓋的建設(shè)流程。隨著3G步伐的臨近，3G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的深入，室內(nèi)覆蓋成為各大運(yùn)營商關(guān)注的焦點(diǎn)。1、3G室內(nèi)覆蓋的重要性下面首先分析一下室內(nèi)覆蓋的重要性。首先，隨著移動通信的普及，室內(nèi)吸收了大部分的話務(wù)量。根據(jù)DoCoMo的最新統(tǒng)計，室內(nèi)場所吸收了將近70%的話務(wù)量，這些場所主要是辦公樓、車站和家庭等。從目前的2G/2.5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營經(jīng)驗可知，移動用戶的60%也分布在室內(nèi)。其次，從3G業(yè)務(wù)的使用來看，室內(nèi)提供舒適的環(huán)境，等候時間也大多在室內(nèi)消磨，因此室內(nèi)用戶更喜歡使用3G豐富的業(yè)務(wù)。所以就以上幾方面而言，室內(nèi)覆蓋對3G來講有著更大的重要性，而且在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況已經(jīng)比較完善的情況下，用戶會要求3G有更完善的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，這樣用戶才會考慮使用3G網(wǎng)絡(luò)。因此為了更好的滿足用戶體驗，樹立良好的形象，運(yùn)營商對3G的室內(nèi)覆蓋建設(shè)也應(yīng)足夠重視。對運(yùn)營商而言，通過建設(shè)3G室內(nèi)分布，可以爭奪室內(nèi)話務(wù)量，開拓新的話務(wù)量。據(jù)DoCoMo的統(tǒng)計，在實施了室內(nèi)覆蓋的建筑物內(nèi)話務(wù)量增大了1.43倍。室內(nèi)覆蓋還可以分散過密地區(qū)的話務(wù)量，從而減輕室外基站的壓力，降低室外基站的數(shù)目和配置。從網(wǎng)絡(luò)容量來看，室內(nèi)覆蓋也降低了室外系統(tǒng)的負(fù)荷，由于3G自干擾的特性，也就降低了室外網(wǎng)絡(luò)整體干擾水平，從而提高整個系統(tǒng)的容量。因此室內(nèi)覆蓋對于3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)具有至關(guān)重要的作用。2、3G室內(nèi)覆蓋規(guī)劃原則3G系統(tǒng)與2G在使用頻段、編碼技術(shù)等方面不同，故3G室內(nèi)覆蓋有一些新特點(diǎn)。3G室內(nèi)覆蓋需對覆蓋、容量、質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，而2G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，3G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。3G室內(nèi)覆蓋還要重點(diǎn)考慮和2G系統(tǒng)或PHS系統(tǒng)及集群系統(tǒng)之間的相互干擾問題。3G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。3、信號源和室內(nèi)分布系統(tǒng)的考慮室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)主要由信號源和室內(nèi)分布系統(tǒng)兩部分組成。3G室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的信號源主要有宏蜂窩加RRU、微蜂窩、直放站幾種方式。在選取室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)信源時，需從容量及覆蓋兩方面考慮，選取時遵循如下原則：J對于低話務(wù)密度、小規(guī)模覆蓋且較為封閉的場景，優(yōu)先選用直放站作為信號源（可充分利用室外宏基站的容量）J對于中等話務(wù)密度和中等覆蓋規(guī)模的場景，優(yōu)先選用微蜂窩作為信號源；J對于高話務(wù)密度和大覆蓋規(guī)模的場景，優(yōu)先選用宏基站+RRU作為信號源（單個RRU的容量與單個宏小區(qū)的容量等同）。在進(jìn)行室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)時，如果已有2G室內(nèi)分布系統(tǒng)，應(yīng)優(yōu)先考慮2G/3G之間共用室內(nèi)分布系統(tǒng)。對3G室內(nèi)分布系統(tǒng)來講，與GSM共用是簡單、有效而且經(jīng)濟(jì)、快速的建設(shè)方案，但是需考慮一些具體問題。（1）有源設(shè)備如何合路目前已建成的覆蓋系統(tǒng)，無源分布工作頻段大部分涵蓋了800?2500MHz，無需再改動。增加3G在信號源部分使用雙頻或多頻合路器對信號合路后（對于下行是合路，對于上行是分路）送到分布系統(tǒng)即可完成。對于大的樓宇，信號在傳輸和分配過程中，信號低到一定程度需要使用干線放大器對信號進(jìn)行放大，這時就需要使用雙頻或多頻合路器把信號分開（對于下行是分路，對于上行是合路），通過各自的放大器進(jìn)行信號放大，然后再通過雙頻或多頻合路器進(jìn)行合路（對于下行是合路，對于上行是分路）。（2）對原有系統(tǒng)覆蓋的影響在已有的覆蓋系統(tǒng)上增加新的系統(tǒng)對其覆蓋的影響主要表現(xiàn)在使原系統(tǒng)的發(fā)射功率降低。無論2G信號源或是干線放大器，在增加新的系統(tǒng)前輸出都是直接接入分布系統(tǒng)，而增加新的系統(tǒng)后有源設(shè)備的輸出必須通過一個雙頻或多頻合路器才能接入系統(tǒng)。而雙頻或多頻合路器都有插入損耗，從而使2G有源設(shè)備的有效輸出功率降低。雙頻或多頻合路器的插入損耗除與制造工藝、技術(shù)有關(guān)外，還和頻帶間隔帶寬、工作頻帶的寬度、接口之間隔離度的要求有關(guān)。（3）功率匹配問題在實際應(yīng)用中，多系統(tǒng)共用一個分布系統(tǒng)的最大問題是功率匹配問題：包括信號源輸出功率匹配；不同頻段的信號在分布系統(tǒng)中傳輸損耗不同而產(chǎn)生的影響；邊緣覆蓋場強(qiáng)的不同要求；不同頻段的無線電波在空中損耗不同而產(chǎn)生的影響等。都需設(shè)計人員根據(jù)運(yùn)營商不同要求和各樓的實際情況綜合考慮。（4）多系統(tǒng)共用分布系統(tǒng)的干擾問題2G、小靈通、3G和WLAN共用一個分布系統(tǒng)，相互之間會產(chǎn)生干擾。各個系統(tǒng)的有源設(shè)備在發(fā)射有用信號的同時，在工作頻帶外還會產(chǎn)生雜散、諧波、互調(diào)等無用信號，這些信號落到其它系統(tǒng)的工作頻帶內(nèi)，就會對其它系統(tǒng)形成干擾。有源設(shè)備產(chǎn)生的帶外雜散、諧波、互調(diào)等無用信號的大小除和設(shè)備本身的質(zhì)量有關(guān)以外，主要與兩個因素有關(guān)，即自身輸出功率（自身輸出功率越大，無用信號的輸出越大）和偏離工作帶寬的程度（離工作帶寬越遠(yuǎn)，無用信號越?。Ｏ到y(tǒng)對外來干擾的承受能力也和兩個因素有關(guān)，即本身信號強(qiáng)度（信號越強(qiáng)受干擾的機(jī)會越小）干擾信號的大?。ǜ蓴_信號電平越小，信號受干擾程度越低）。可通過不同系統(tǒng)的空間隔離、降低干擾源的發(fā)射功率等方式減少干擾。在發(fā)送端或接收端增加濾波器也能有效減少系統(tǒng)間的干擾。另外選用射頻性能優(yōu)良的發(fā)射機(jī)、接收機(jī)及后期網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等也是降低干擾的有效手段。4、3G室內(nèi)覆蓋