917WCDMA网络的室内覆盖.docx
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917WCDMA网络的室内覆盖
WCDMA网络的室内覆盖
建设一个全覆盖高质量的网络，是WCDMA网络运营商面临的一个挑战。
提供良好的WCDMA网络室内覆盖，是保证WCDMA业务连续性覆盖的关键之一，也是运营商获得预期用户群的基础。
WCDMA网络使用的频率在1.9GHz以上，如果依据2G网络的室外基站密度来建设WCDMA网络，必然会导致室内覆盖效果不理想。
同时，WCDMA网络的小区业务覆盖完全依赖于小区负载，因此，必定造成热点区域的小区对邻近小区的干扰，影响整网的质量。
考虑到各种不可预测性的可能危及整个网络质量的因素，有必要重视WCDMA室内的覆盖，保证用户得到良好的服务。
系统的实现
现在普遍使用的室内覆盖系统主要由信号源和信号分布系统两部分组成，如图1所示。
WCDMA室内覆盖网络可以借鉴此系统。
图1 室内覆盖系统
无线信号接入方式
目前实现信号接入的技术方案有两种：
有线接入方式和无线接入方式。
有线接入方式
有线接入方式可以选用宏蜂窝基站、微蜂窝设备、光纤远端拉远（RRU）以及光纤直放站，作为室内覆盖系统的信号源。
这种接入方式适用于覆盖范围较大且话务量相对较高的建筑物内，在市区中心使用较多，能较好解决覆盖和容量问题。
对于某些特殊区域，如大型会议中心、机场、火车站等话务量高密度地区，一定要采用室外宏蜂窝基站作为室内覆盖系统的信号源。
有线接入方式的成本较高，需要增建传输系统。
若使用基站作为信号源的话，还需进行扰码规划，增加网络规划与优化工作量。
究竟选用哪种有线接入方式，需要综合权衡各方因素才能定夺，比如建筑物所在区域、网络质量及其他运营商的网络等。
无线接入方式
无线接入方式以室外宏蜂窝信号作为室内覆盖系统的信号源，借助直放站将无线信号进行放大。
这种接入方式适用于低话务量和较小面积的室内覆盖盲区，在市郊等边远地区使用较多，也在移动网络建设初期和优化阶段大量使用。
无线接入方式由于会对室外大网造成干扰，因此在密集城区不采用这种方式。
无线接入方式的优势在于成本较低，因此被那些注重投资成本控制及网络资源利用率的运营商所青睐，用来在低话务密度区域提供室内覆盖。
但这种接入方式对大网的无线指标会产生影响，所以应尽量选用选频直放站，避免使用宽频直放站，以降低直放站本身带来的互调干扰。
信号分布基本方式
无线信号分布方式的选择，可根据覆盖区域的实际情况以及各种信号分布方式的特点来确定，可以综合应用无源、有源、光纤、泄漏等技术。
目前，针对商务楼密集区域，有一种采用光纤分布延伸的建设方案，如图2所示，将室外宏蜂窝基站置于某一楼宇内，而后通过耦合器和光纤将信号引入其他楼宇。
这种解决方案尽管可以大大降低投资成本，大幅度提高网络资源利用率，但前提是对未来的网络业务增长和用户分布有一个正确的预计，如果预测失误，将对以后的优化工作带来难度，因此不建议使用。
图2 基站资源共享方式
建设流程
WCDMA室内覆盖的建设需要3个步骤。
现场勘测
对需要WCDMA信号覆盖的楼宇进行分类和建设优先级排列，一般可以分成高档商务写字楼、大型娱乐场所、大型会展中心、大型会议新闻中心和会议中心、星级宾馆以及高层居民楼等。
其中对于高层居民楼，也可以不考虑室内覆盖，而采用FMC（固网与移动网融合）方式予以解决，即对于语音用户，运用类似“灵通无绳”、“游子归家”技术以及“电信一号通”业务来实现电话转接；对于数据用户，可以转接到ADSL、FTTB以及天翼通等固定宽带网络。
对于室内覆盖来说，如何将信号最大限度、最均匀地分布到室内每一个地方，是首要解决的问题。
因此，首先要核对楼宇的类型，获取建筑物的平面设计图，摸清楼宇的建筑结构，初步确定设备安装位置以及馈线走向；其次，可使用2GHz收发信机进行现场的模拟测试，大致确定分布天线的位置。
方案设计
首先，根据对楼宇内话务量的预测，确定信号引入方式和设备容量配置。
可依据单位面积内的话务量和业务量来估计容量配置。
其次，进行系统设计。
在GSM网络中，功率只体现为覆盖。
但是在WCDMA网络中，功率不仅影响覆盖，更影响容量，因此功率分配直接影响网络性能，需要在系统设计时重点考虑。
由于系统存在多径干扰问题，因此应尽量减少楼宇内天线分布的数量，而通过适当增加每根天线的输出功率来解决覆盖和容量问题。
对于用户比较集中的区域，通过增加天线数量来避免出现网络拥塞现象。
从覆盖面来看，在楼宇的95%区域内，Ec≥-85dBm，Ec/Io≥-10dB即可。
对于馈线、天线、耦合器以及功分器等无源器件的选择，一般的依据是损耗、驻波比、增益等参数。
此外，WCDMA是一个同频自干扰系统，因此在室内覆盖建设中要避免自身设备引起的干扰。
尽量不使用干线放大器，如果一定要用，应严格限制干线放大器的无线指标。
工程施工与验收
在工程实施中，馈线要尽量避免强电的干扰。
对馈线接头的制作要求是：
不短路，制作质量不影响驻波比。
在工程验收时，如果基站还未开通，可以通过信号发生器和频谱仪检测工程质量；如果基站已经开通，可采用场强和拨打测试来检验网络质量。
同时，还需要进一步测试其他性能，如覆盖、容量、干扰等。
注意事项
多信号合路
在WCDMA网络中，影响网络性能最大的因素是同频干扰，干扰的增加会直接降低系统的容量。
这种现象在室内和室外覆盖中都存在。
下面针对两种室内覆盖组网方式分别就此讨论。
WCDMA系统单独组网
在这种组网方式中，来自其他无线系统的干扰比较少，因此主要考虑WCDMA自身产生的干扰。
建议尽量不用干线放大器，适当提高基站总功率（可使用大功率基站）。
为了降低系统内部干扰，可以应用收发分路的方案，但这会增加投资成本。
目前普遍使用的是收发共路的方案。
另外，在天线数量较少时，可适当提高系统中CPICH信道功率；在天线数量较多时，严格控制天线的发射功率，避免多径干扰。
多种信号合路组网
针对WCDMA信号单独组网，无疑会提高网络建设成本，因此，现在较多采用的方法是，对现有的室内分布系统进行改造，用于引入WCDMA信号，即“多种信号合路组网”。
图3所示，是一个室内多信号合路组网方案，综合利用了中国电信目前所有的无线资源。
图3 室内多信号合路组网方案
在设计图2系统，由于WCDMA与PHS工作频段较为接近，信号的传播特性以及穿透能力相差不大，因此共用一套室内分布式天馈系统是可行的。
如果使用同一套天馈，两个系统在每一付天线上的输出功率应该是接近的。
一般，以WCDMA系统设计为基础，在主干方向上当WCDMA的CPICH功率接近500mW（27dBm）时，合路引入PHS信源。
WLAN信源则在分支方向选择合适的位置进行合路。
对于信号源容量的估算，WCDMA通过业务量的估计来配置一个单小区或多小区基站，PHS根据话务量估计来配置基站数，WLAN则根据无线接入用户的分布估计AP数量。
如果系统容量有余，当主干方向上的功率太小时（一般为0dBm），可考虑引入干线放大器。
先采用分路器将两个系统的信号分路，分别进行放大，再完成合路，然后覆盖其余楼层。
注意，经过干线放大后的两路信号的强度仍然应保持相同。
一般使用1W或者2W。
另外，在选用合路器和WCDMA干线放大器时，应尽量考虑自己网络使用的频段，避免互调干扰。
规避干扰
PHS对WCDMA干扰
在频谱分配中，WCDMA系统采用FDD方式，下行链路占用2110～2170MHz频段，上行链路占用1920～1980MHz频段，两者之间双工间隔为190MHz。
PHS系统采用TDD方式，占用1900～1920MHz频段。
如图4所示。
由于PHS系统与WCDMA系统的上行频段相邻，因此，存在前者对后者的干扰。
为了规避干扰，需要在两者之间增加隔离度。
图4 WCDMA和PHS频谱分配
两个系统间隔离度计算方法是，对于AMR业务，WCDMA基站的灵敏度为-121dBm，而对SNR要求为-18dB，那么基站接收电平为-103dBm，如果WCDMA基站灵敏度降低1dB，外界的干扰输入约为-108.87dBm，则消除PHS基站杂散辐射对WCDMA基站干扰所需的最小隔离度为：
-30.16dBm（将STD-28的杂散指标折算到3.84MHz带宽内）-（-108.87dBm）=78.7dB。
实现上述隔离度，建议采用两种方法：
一种是在选用合路器时，使得PHS频段的抑制度满足这一隔离度要求，或者在PHS信源输出口增加20～30dB抑制度的滤波器，而后再使用抑制度较低的合路器；另一种是将室内PHS基站使用的频点控制在1910MHz之前，将全频段的DCA改为部分频段的DCA，甚至是FCA，即完全通过PHS的频点使用来控制干扰。
另外，对于干线放大器来说，也要严格控制功放模块和滤波器的指标。
WCDMA间干扰
在WCDMA系统中，3GPP定义了其发信频段在收信频段的杂散指标≤-96dBm/100kHz≈-146dBm/Hz，根据计算，可得到WCDMA网络之间的干扰影响，如表1所示。
天线间隔离度可以通过简单的CW测试办法得到。
表1 WCDMA系统间隔离度要求
天线间隔离度（dB）
噪声电平（dBm/Hz）
热噪声抬升值（dB）
30
-171.9
2.1
35
-173.2
0.8
40
-173.7
0.3
45
-173.9
0.1
切换策略
室内与室外切换
表2所示为一个WCDMA系统内的切换组合（2004年信产部测试结果）。
在话务量较低时，建议室外使用一个载波，室内使用另一个载波，室内、室外可实现异频硬切换。
但需要控制室内信号外泄，避免室外用户发生过多硬切换而掉话。
从表2可见，目前的网络还不支持同一RNC内不同NodeB间异频硬切换，因此，在建网时，如果室内基站和室外基站归属两个RNC，势必增加投资。
表2 切换组合
同频
异频
硬切换
同一CN内不同RNC间
√
√
同一RNC内不同NodeB间
—
×
同一NodeB内不同小区
—
软切换
同一CN内不同RNC间
√
—
同一RNC内不同NodeB间
√
—
在话务量较高时，室内和室外基站均使用两个载波，要适当放大室内信号功率，使其能覆盖楼宇四周一定范围内的区域。
用户终端尽量进行室内、室外同频的软切换，减少硬切换所引发的掉话。
室内切换
对于面积很大的楼宇，一般用3个扇区信号分别覆盖不同的楼层（见图5），通过更软切换的应用，避免掉话现象。
图5 室内覆盖更软切换应用
针对信号屏蔽严重的电梯区域，建议采用同一扇区来覆盖电梯井道。
但仍会存在两个问题：
一是从楼道进入电梯，由于覆盖电梯的扇区信号较弱，手机还没来得及切换，电梯门就关闭，这时容易发生掉话。
二是由电梯进入楼道，由于电梯内来自楼道的信号较弱，在电梯门打开时，如果不能及时将楼道小区加入激活集，就会导致Ec/Io急剧恶化，引起掉话。
通过调整小区切换的la事件和lb事件的切换门限和触发时间，主要是减小1a事件触发时间和增大lb事件触发时间，基本可以解决上述问题。
功率分配
在系统方案设计中，已经讨论了基于容量的功率分配问题。
这里主要讨论的是基于覆盖的功率分配（依据图5）。
对于建筑物的中高楼层，适当增加每根分布式天线的输出功率，减少天线数量。
天线与窗户的距离可以近一点，抑制室外不稳定的信号泄漏。
对于低层，尽管完全处在室外宏蜂窝基站的覆盖范围内，但由于建筑结构和材料等因素的影响，室内信号覆盖不够均匀，质量也不太好。
可通过适当增加天线数量，降低每根天线的输出功率，来提高室内信号覆盖质量，但要注意尽量避免对整个系统产生干扰。
对于信号受屏蔽的电梯里，可用定向天线对其进行专门的覆盖，输出功率可以大一点，并且电梯井道里的天线可采用级联方式。
对于室内信号泄露的控制，建议将室外10m之外的导频信号强度Ec调整到≤-90dBm。
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