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大唐移动TD-SCDMA深度覆盖解决方案
( 2009/9/16 09:48 )
一、概述
对于城市大量的移动手机用户来说，由于建筑物的遮挡，居民区的部分区域会出现信号盲区或信号弱的情况，直接影响手机用户的网络体验。同时，一些高档居民小区的高端用户多，单用户话务量大，这些区域对于网络容量也有很高的要求。如何解决住宅小区的信号覆盖和网络容量问题，已经成为我们日益关注的课题。
周围基站提供居民小区内的覆盖通常存在一些盲点/区，尤其是室内1、2层。3、4层以上的室内覆盖通常只能够满足基本通话要求，不能满足TD的数据业务要求，而对于高层室内往往由于来自周围多个小区的信号都很强反而产生干扰等问题。另外，周围宏蜂窝小区的富余容量有限，对于较大的居民区难以满足其容量要求。与此同时，居民的环保意识日渐增强，抵制电磁辐射的情绪比较大，在居民区附近选站址困难，居民小区建筑分布紧凑，仅通过宏基站来解决居民区覆盖比较困难。
二、室外布线系统组网方式
众所周知，室外网络的覆盖是连续的，而室内网络的覆盖则是离散的。连续覆盖的室外网络和离散分布的室内网络共同完成了全网整体的覆盖。因此针对特定的一片区域，必须将离散的室内覆盖与室外网络特定的环境结合起来，实现真正的室内外协同的覆盖。
室外布线系统跟室内覆盖一样，主要采用大量小型的、低发射功率的天线安放在小区内，来达到覆盖小区的目的，大量的天线通过隐蔽的馈线和基站设备相连接。室外宏站和居民区采用异频组网方式。以下对居民小区覆盖的两种组网方式进行说明：
1． 室外宏站和室内微基站或单通道RRU共同覆盖
在该居民区外围附近找站点设置宏基站，以宏基站为主来解决居民区的覆盖，然后在宏基站覆盖盲点局部区域采用微基站或单通道RRU进行补盲覆盖。适用的场景可以是小型或中型居民区。当居民区的规模不太大且无线环境不太苛刻时一般能取得较好的覆盖效果。
2． 小区BBU+RRU的室内外分布系统覆盖
室外布线系统是采用小功率多天线的设计理念，利用光纤、馈线、功分器、耦合器等无源器件和干放等有源器件将信号源的信号分布到室内外覆盖目标区域的各个天线点，从而达到对室内外目标区域覆盖的一种移动通信覆盖系统。其优点是可以将信号分布到目标区域的每个角落，且每个天线口的功率较小，满足环评要求，降低用户心理抵触情绪。室内外分布系统的天线一般采用美化的非智能天线，可以是全向天线，也可是定向天线。布线系统的结构组成原理图见下图所示。

图1 室外布线系统示意图
室内外分布式基站由BBU和RRU组成，BBU与RRU分别承担基站的基带处理部分和射频处理部分，各自独立安装，分开放置，通过电接口或光接口相连接，形成分布式基站形态。安装完BBU 设备后，通过RRU 将无线信号引入居民小区各个预先选好的点，然后通过耦合器和分布式美化天线建成分布系统覆盖。
三、室外布线系统覆盖方式
一般来说，通过室内分布系统的建设可以解决居民区的网络覆盖和容量问题。但是居民区或者居民小区由于受到物业因素、业主因素或者投资成本等多种因素的影响，不一定都能够实现完整的室内分布系统。对于不同的居民区，需要针对不同的条件选择不同的解决方案。
1． 别墅小区的覆盖
别墅小区楼层低，楼宇之间间距宽阔，高端用户多，对网络质量要求高。覆盖重点主要是民居内部，由于别墅一般采用砖墙，可以通过室外信源对室内进行信号覆盖，推荐使用BBU+RRU+全向伪装天线的方式进行覆盖。
由于BBU、RRU之间采用光纤连接，我们可以将RRU尽量靠近天线端口，天线单元采用全向伪装天线，如全向鞭状天线，增益为4dBi，全向天线放置在灯杆内，高度为2.5米左右。天线可以安装在需要覆盖的建筑中间，这样可以对周围的多套别墅进行覆盖。BBU、RRU之间采用串行级联，可以减少线路铺设的难度。如下图所示：

图2 别墅小区覆盖方式示意图
2． 高层居民小区的覆盖
高层居民小区的高端用户比较集中，高层居民楼由于一般采用混凝土结构，楼板厚度大，采用室外信号穿透覆盖的效果差，而且电梯一般在建筑物中间，一般为信号盲区，室外信号无法穿透，因此一般首选建立室内分布系统来实现信号覆盖，同时可以适用这种小区的高话务量的要求。室内分布系统推荐采用大容量基带池BBU+RRU+室内分布系统方式，解决覆盖和容量问题，覆盖方式示意图如下图示。

图3 高层小区覆盖方式示意图
多数高层小区不具备实施室内分布系统条件，只能采取外部天线向室内打的方式，由于地面射灯天线往上覆盖只能够达到5-6楼的高度，因此还需要在上层增加天线，我们建议参照2G方式，采用楼顶安装射灯天线往下发射，通过上下天线对打解决整栋建筑的覆盖问题。关键问题需要控制好干扰，覆盖方式示意图如下图所示。

图4 高层小区覆盖方式示意图（全部室外天线覆盖）
3． 小高层建筑的覆盖
小高层建筑在新建的城市建筑中占据了很大的比重，建筑物一般为板状结构，可以通过外部信号照射实现建筑物内部的覆盖，小高层建筑的高层信号质量一般比低层要好。在小高层建筑内部建立室内分布系统的难度比较大，投资也比较高，所以一般考虑在小区的公用地面建立分布系统。通过光纤分布系统可以有效解决馈缆损耗问题，而且光纤布线的施工量也比较小。小高层居民小区主要的解决方案通过BBU+单通道RRU+伪装天线解决覆盖。如果小区只是低层信号不好（6层以下），推荐采用灯杆天线实现低层的信号覆盖。如果低层和高层信号都不好，一般在地面安装伪装天线，天线采用上倾角，从而同时实现低层和高层的覆盖。
4． 公寓式小区
目前部分城市中也存在类似以前职工宿舍的单身公寓或者公寓式酒店，其构造是两侧为房间，中间有走廊，因此针对这种类型的住宅，有利于在其内部建设分布系统进行覆盖，在每个平层的走廊安装吸顶天线或者定向板状天线（注：走廊有吊顶）往房间打，可以很好的解决其覆盖问题。控制好天线口出口电平，做好小区划分，兼顾小区切换和容量需求。就可以较好的解决问题。
5． 老式居民区小区覆盖
由于老式居民小区的建筑物的穿透损耗较小，一般也没有电梯等类似的信号盲区，所以一般情况下老式居民小区尽量通过宏覆盖信号穿透覆盖。
另外老式居民小区的楼层一般不高，可以采用BBU+RRU+美化天线的模式进行小区覆盖。在设计中采用 “多天线，小功率”的设计思路，使每栋建筑都可以视距看到分布天线，保证室内覆盖只经过一次穿透损耗，可以达到很好的覆盖效果。美化天线可以采用灯杆天线的形式。
四、居民小区覆盖案例
以某小区覆盖试点为例，采用了小容量基带池BBU+单通道RRU的模式进行小区覆盖，测试结果良好，达到设计要求。
在该案例中，采用灯杆状天线，主要完成6层以下的信号覆盖。设计中采用了“多天线，小功率”的设计思路，每栋建筑都可以视距看到分布天线，保证室内覆盖只经过一次穿透损耗。设备分布及天馈示意图如下图所示：

图5 室外布线系统设备及天馈图

图5 室外布线系统天线功率分布示意图
五、总结
本文对采用室外布线系统解决居民小区的深度覆盖问题进行了说明和分析，住宅小区的范围包括建筑物内部和群落内建筑间的道路。目前，有些住宅小区由于本身楼宇分布密集的建筑格局对室外宏基站无线信号产生的阻挡和反射，造成室外宏基站覆盖效果不佳，信号杂乱且无主信号；还有一些住宅小区由于周边区域发展过快，临近宏基站话务量已趋饱和，无法满足小区的通话需求。建设室外布线系统，可以有效改善住宅小区信号覆盖效果，减轻周边宏基站的话务负荷，是住宅小区、工业园区、大学城等区域的高效补充覆盖手段。
 本文提到的居民小区覆盖的部分解决方案，在实际网络建设中可能会遇到很多特殊情况，需要通过具体分析，提出最优的综合组网解决方案，全力打造TD-SCDMA精品网络。