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运营一线
移动通信TD室内覆盖解决方案
□廖鸿雅
（中华人民共和国移动通信集团设计院有限公司四川分公司，成都611130）

摘要： TD室内覆盖系统对于运营商解决移动通信覆盖，提高服务水平、增强竞争实力、树立公司形象，具备不可低估作用。本文重要从TD室内覆盖规划流程、器件选型、邻区规划等技术方面进行讨论，提出了GSM、CDMA、WLAN三网室内覆盖基站天馈共用解决办法及可行性探讨。

核心词：TD 室内覆盖 信号源

为了提高网络质量，增长话务量，室内覆盖成为当前通信运营商网络优化重点。特别是随着移动通信普及，移动顾客在室内使用手机机会日益增长，迫切规定提供更好室内移动通信环境，室内覆盖系统对于运营商解决通信覆盖，提高服务水平、增强竞争实力、树立公司形象，具备不可低估作用。
在3G网络中，有资料显示室外业务量（涉及话音和数据）仅占整个网络业务量30.3%，而室内业务量占整个网络业务量69.7%，这是由于3G重要业务量来自于数据，而普通状况下使用数据业务时顾客大多数都在室内。同步，由于3G2GHz频段特性以及良好网络覆盖质量需求，可以预期，对于3G网络建设来说，室内环境将成为运营商重点考虑3G信号覆盖区域。而对于移动通信运营商来说，从既有技术到3G阶段运营过渡是必然趋势
本文重要从如下技术方面进行讨论：
（1）TD室内覆盖规划流程，对室内覆盖目的进行研究，从目的顾客群话务量，建筑物构造，室内覆盖范畴，明确目的网络覆盖和容量规定，明确项目投资规模，简朴经济评估；
（2）器件选型，对信号源考虑，放大器，馈线，天线类型进行讨论；
（3）邻区规划，TD室内分布系统设计中需要考虑切换问题思考；
（4）GSM、CDMA、WLAN三网室内覆盖基站天馈共用解决办法和可行性探讨。
1 TD室内覆盖规划流程
1.1选定TD室内覆盖对象
选取室内覆盖对象准备工作是指由技术人员对建筑物内无线信号进行测试，拟定工程选点。准备工作是整个工程发起阶段，下述选点原则可供参照：　
（1）室内盲区扫除。典型场景：新建楼宇、地下停车场、地下商场、大型楼宇、地下通道、电梯；
（2）*c&m0Y0k8Y#^#_mscbsc 移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活社区。均衡网络话务减轻室外宏站话务量，改进网络质量。典型场景：大型购物场合、展览场合、体育馆、机场、车站、码头；
（3）+b'I%U3E#y4z,y+s移动通信,通信工程师家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信公司黑名单解决无主服务区室内区域，加强室内覆盖信号，改进室内信号质量，减少乒乓切换，改进网络指标。典型场景：较高楼层、周边没有主覆盖社区楼房；
（4）"`2O4e+X1a0m+r6h z6G配合业务推广，提高品牌影响力，提高公司形象。
1.2室内无线传播环境场景划分
TD-SCDMA系统信源选用和各种场景室内覆盖系统解决方案重要根据不同建设场景进行选取，普通结合楼宇功能和楼宇大小进行区别，按照楼宇功能，可以区别为如下几类：
室内分布系统工程建设覆盖范畴为三星级以上酒店；人员集中、知名度高办公写字楼；大型展馆、娱乐餐饮场合；机场车站等交通枢纽楼及交易会场等重要公共场合；面积大、人流量大、经济状况好商场、超市；地下商场、停车场等；大型体育场馆；地铁、隧道等。
建筑物面积大小对室内无线传播环境场景可进行如下划分：
微型建筑物(6000 m2如下)；
小型建筑物(6000～16000m2)；
中型建筑物(16000～60000 m2)；
大型建筑物(60000 m2以上)。

2 分布系统原理及选型
2.1 TD分布系统原理
TD-SCDMA室内覆盖解决方案为BBU+RRU+分布式智能天线。
新型BBU+RRU基站将基带解决和射频解决放在两个物理实体中，基带解决单元实体称为BBU，射频解决实体称为RRU。基带解决实体与射频解决实体采用光纤链接，光纤拉远距离最大为40Km。
在2G系统室内覆盖中，比较多是采用分布式系统，而对于3G系统，由于2G频段传播恶化，要达到2G相似覆盖效果，需要建设基站数目明显增多，而新增机房一方面需要大量投资，另一方面要想找到适当机房和站点已经越来越困难，机房限制已经严重阻碍网络建设进度。在这种背景下，各个厂商不约而同地考虑到采用一种具备自适应能力解决方案新型基站——拉远型宏基站或分布式基站（distributed Base Station，DBS），通过采用类似室内覆盖中分布式系统分布式覆盖技术，在节约机房前提下改进系统覆盖性能。
依照链路预算，TD-SCDMA系统是一种上行受限系统，在室内场景下，在规定上下行平衡前提下，设备功率与设备容量有关。1个12WTD RRU覆盖面积能达到3万平方米，实际使用当中，依照面积大小选取TD RRU数量来完毕覆盖。
采用分布式基站，将射频单元拉到离天线近地方进行覆盖，减少了信源和天线之间馈线损耗，在保证了天线覆盖半径前提下，减少了对信源功率规定。
在进行方案和设计之前，咱们应理解规定覆盖范畴、目及环境，必要对规定TD室内覆盖地方进行调查，拟定需要解决重要矛盾，是话务拥塞、覆盖盲区还是信号不稳定；覆盖地方是商务中心、商场还是写字楼、政府机关；有多大话务量；与否需要考虑GSM900和WLAN系统；规定覆盖范畴有多大；周边环境如何；施工布线走向及路由。只有通过充分调查后，才干拟定信号源及采用何种天线系统。
信号源重要考虑因素有：话务量、规定覆盖范畴、所处位置及对网络影响限度、投资成本有多少。分布式天线系统通过有线方式将信号源输出射频信号分派到室内各天线单元，依照实际需求配备放大器、耦合器、功率分派器等，保证天线输出功率能达到覆盖需求。系统构造原理如图1所示。
合路器
功分器
天线
天线
天线
TD-SCDMA
GSM
WLAN

图1 三网合一室内分布系统构造原理图
2.2 TD室内覆盖设备选型
TD室内分布系统选取原则重要有：
（1）造价，尽量采用成本低方式，同步必要保证系统质量；
（2）施工难度，尽度考虑施工比较容易实现，特别是馈线施工；
（3）天线位置、数量和输出功率，在保证覆盖同步用比较少天线，比较低输出功率；
（4）考虑受制条件，综合采用各种分布系统。
TD室内分布系统如图2所示。信号源通过藕合器和功分器依照状况与否加干线放大器，尽量地平均分派到每一付天线，分布系统器件重要为干线放大器，耦合器、功分器、馈线和天线。为克服馈线损耗，普通采用较粗馈线（主干普通用7/8’’馈线，馈线支路采用1/2”超软馈线），室内施工因馈线硬度和最小弯曲半径限制变得较为困难，距离不能太远（最远天线普通离基站在100米以内）。对于距离太远或只是耦合基站一某些信号，导致到达远端信号很弱时，可采用线路放大器将信号放大后，再经分布系统到达每一种天线。

WLAN端口
15dBm

合路器
13.2dBm
5.4dB/45m

6dB/50m
1.8dB/15m
3.6dB/30m

RRU

PS1-
T2-1F /6

17.9dBm

33dBm
0.6dB/5m

ANT5-1F

7dBm
8.9dBm
10dBm
6.8dBm
8dBm
PS3-1F

1.2dB/10m

1.8dB/15m
2.4dB/20m
1.2dB/10m
1.2dB/10m

PS4-1F
T4-1F /6
T3-1F/6
PS2-1F

6.2dBm
8.3dBm
0.6dB/5m

9.4dBm
6.5dBm
1.2dB/10m
PS1-2F

2.4dB/20m
1.2dB/10m

1.8dB/15m

10D/FB馈线
平板天线
图例：
功分器
耦合器
光分路器
GSM干放
1/2 馈线
光纤
避雷器、接地
合路器

全向天线
合路器

图2 TD室内分布系统图
分布系统最需要解决问题是如何减少传播中功率损耗，以及如何将功率合理分派到每一种分布天线，由于功率每损耗3dB，就意味着减少一半覆盖范畴，这点与室外覆盖有着很大区别。室外覆盖更多地取决于基站天线高度、增益及下倾。要将功率合理地分派到每一种分布天线取决于器件损耗和合理设计，因而，耦合器、功分器、接头和馈线等器件选用显得非常重要。耦合器和功分器选用时应考虑如下指标：
（1）插入损耗，即器件自身损耗越小越好（如某些进口设备为不大于0.05dB，国产设备普通为0.5~1dB左右）以避免不必要功率损耗；
（2）驻波比，规定器件自身驻波比应不大于1.2，对于双波段器件（GSM900和GSM1800）应不大于1.3，带内平度规定不大于2dB；
（3）对距离长、线路损耗过大时运用光纤分布系统传播低损耗。
2.3 普通分析计算原则
对移动通信而言，当电波传播距离很小且为直射波，例如在微社区域中或室内无阻拦环境下，其传播损耗非常接近自由空间状况，计算公式为：
LS（dB）＝32.4+20lgf(MHz)+20lgd(km)
GSM900信号下： f： 890~960MHz （取为900MHz）
TD-SCDMA信号下：f： ～2025MHz （取为MHz）
代入上式可得自由空间损耗如表1：
表1 自由空间损耗表

1m
5m
15m
20m
25m
GSM900
31.5dB
45.48dB
55.02dB
57.52dB
59.46dB
TD-SCDMA
38.42dB
52.4dB
61.94dB
64.44dB
66.38dB
WLAN
40dB
53.98dB
63.53dB
66.03dB
67.96dB

假设信号源输出功率为33dBm，在G网中信号源至天线馈线损耗、接头损耗以及耦合器、功分器等器件各种衰减共计28dB，则天线输出功率为P=33-30=3dBm：
33dBm
-30dB
天线

测试点
RRU

混凝土墙

15m

图3 传播损耗示意图
设天线为增益2.5dB全向天线，则在图3中通过混凝土墙15米处场强理论值为P15m=3-55-13+2.5= -62.5dBm。但如果使用相似基站输出功率，WCDMA与900MGSM室内覆盖效果相差约6～7dB。
3 TD多频段室内覆盖要点
按照中华人民共和国TD频率配备原则，室内覆盖与室外覆盖尽量采用异频组网方式。在频率紧张状况下，应保证与室外有切换关系室内社区主载频与室外社区主载频保持异频。此外，室内分布重要使用～MHz(B频段)，对容量需求较大站点可扩展使用1880～1890MHz(A频段)。从中华人民共和国移动频率配备，TDA+B频段将也许同步应用在室内覆盖中。
3.1边沿强度取定
室内边沿接受场强是指在室内覆盖边沿UE接受端所规定最小接受场强。边沿接受场强过低，则会在窗口、建筑物入口等室内外覆盖交叠处导致大量乒乓切换或频繁社区重选，容易引起掉话或接入失败，并减少系统性能以及增长优化难度。依照室内覆盖边沿接受场强公式，可以计算出室内P-CCPCH边沿场强为-85dBm。但如果考虑到C频段引入，通过度析可知C频段和B频段在覆盖边沿场强差别大概为3dB，因而为保证C频段性能，需要在做规划时留出一定余量。
3.2 MCL及天线口功率
最小耦合损耗（MCL）是指基站和手机发射某些与接受某些之间最小耦合损耗。MCL可以以为是手机在位于离天线近来时候途径损耗。顾客向天线方向移动时，由于功率控制而使手机发射功率越来越小，如果此时顾客发射功率达到最低而顾客还是离天线越来越近，那么就会对其她手机导致干扰，使其她手机不得不抬高发射功率，从而导致整个室内系统噪声抬高。
TD基站底噪声为-108.9dBm，由于UE最小发射功率为-49dBm，当MCL不大于60dB时，由于迅速功率控制机制已没法让UE减少功率，这时UE业务将抬高基站底噪，以减少基站敏捷度，如表1所示。
考察一种室内分布系统，假定该系统上下行增益平衡，室内基站发射导频功率为30dBm，UE距离天线口最小距离为1.5m，则室内天线口发射功率必要满足：Ls为42.0dB；MCL≥67dB，天线口功率≤5dBm。
3.3多系统合路隔离度规定
与其她网络共用天馈系统时，为了减小不同网络之间干扰，需要保证足够多系统合路器隔离度。
有源分布系统使用“基站+直放站（干放）”覆盖，为了使系统之间杂散干扰减少到可以忽视限度，必要对隔离度提出相应规定。
3.4室内分布系统信号外泄
当前都市高层建筑多为玻璃外墙，室内分布系统信号很容易泄漏到室外，对室外基站社区信号形成干扰，特别是高层建筑室内分布系统。因而，高层建筑室内分布系统，应采用小功率、多天线覆盖方式，室内天线口功率较小，泄漏到室外社区信号相对较弱，干扰相对就小，并且，这种覆盖方式天线覆盖半径减小，穿墙损耗小，覆盖效果也更好。
对于中低层建筑，室内信号重要是从大厅、地下室等处经窗户和出口泄漏到室外，从而增长了不必要室内外切换，使网络服务质量下降。这种状况，重要通过调节室内信号发射功率、优化切换参数等手段进行优化和控制。
在室内信号外泄控制方面，应满足：在室外10米处应满足PCCPCHRSCP≤-95dBm或室内分布外泄PCCPCHRSCP比室外宏站最强PCCPCHRSCP低10dB。
4 GSM、TD-SCDMA、WLAN三网室内覆盖基站天馈
室内覆盖项目实行中经常遇到多系统共存状况。如果与目的大楼内原有GSM、TD-SCDMA或WLAN设备共用分布系统，就会晤临共用分布系统问题。在采用各种信号源通过合路器使用同一套分布系统进行覆盖，共用分布系统需要解决如下两个重要问题：
天馈器件带宽与隔离度指标满足异系统共存规定；把窄带改导致宽带，需要更换器件也许涉及合路器、分路器、耦合器、天线等；在耦合器不能满足隔离度规定期候，增长带通滤波器。
为避免浮现TD-SCDMA覆盖空洞，减少系统间切换，最后要满足TD-SCDMA、GSM、WLAN每一种信号在各天线口发射功率预算。如果使用相似基站输出功率，TD-SCDMA与900MGSM室内覆盖效果相差约6～7dB，GSM普通采用输出功率2W微蜂窝基站作为室内分布式系统信号源，因此TD-SCDMA输出信号需要在8～10W左右才干达到相似覆盖。而高速数据业务需求，对TD-SCDMA基站输出功率规定会更高。
随着移动通信运营公司网络规模扩大，宏基站密度增长，都市室外覆盖已基本做到了无缝连接，话音质量也进一步得到改进和提高。但网络室内覆盖还比较差，室内覆盖问题重要性逐渐突显，因而，提高网络室内覆盖质量，也就成为工程建设和网络优化工作一项重要内容。

参照文献
[1]曾沂粲.3G室内覆盖系统规划和优化.通信世界,(9).
[2]刁兆坤.3G无线网络科学规划.通信世界,(4).
[3]李军.WCDMA无线网络规划中基站覆盖范畴讨论. 电信工程技术与原则化,(3).

作者简介
廖鸿雅，北京邮电大学毕业，获通信工程本科。当前供职于中华人民共和国移动通信集团设计院有限公司四川分公司。