联通室内外协同分布式覆盖解决方案.docx

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联通室内外协同分布式覆盖解决方案

联通室内外协同分布式覆盖解决方案

[摘要]文章主要分析了密集市区WCDMA网络覆盖和建设现状，提出了具有创新的“室内外协同、精确覆盖”建设方案，并进行具体分析，给出了解决思路和相关方案。

[关键词]WCDMA、密集市区、容量、覆盖、干扰、室内外协同、精确覆盖、

1、前言

中国联通WCDMA网络为3G系统，承载业务包括语音、视频和数据等业务，网络已经升级到HSDPA和HSUPA系统，可提供更高速的上下行数据业务，从而为客户带来3G时代丰富多彩的业务体验。

据统计，3G时代70%的业务发生在室内，尤其是密集市区的话务比重很大，因此密集市区室内覆盖成为深度覆盖和优化建设的重点。

但是由于密集市区的室外基站多、站间距小，如果室内建筑单独建设室内分布系统，则需要避免室内外网络覆盖的相互干扰，这成为当前WCDMA网络建设和优化的难题。

本文通过分析密集市区室内外WCDMA网络覆盖现状,根据WCDMA系统特点和现有的覆盖产品，提出在密集市区进行“室内外协同、精确覆盖”的建设方案，为中国联通WCDMA网络的深度覆盖和优化方案提供参考。

2、密集市区WCDMA网络覆盖现状

WCDMA网络为CDMA系统，相对GSM系统其频率利用率高、容量大、业务类型多、数据速率高等优点，但是也具有自干扰、呼吸效应明显、导频污染、软切换比例大等缺点，因而WCDMA网络规划建设不能简单套用2G网络建设经验，需要进行更详细的室内外容量评估、业务类型考虑及更精确的覆盖方式，从而最大限度利用WCDMA系统特点进行优质网络建设。

现阶段，密集市区WCDMA网络覆盖包括室外基站和室内分布系统建设，WCDMA网络建设周期较短，工程紧张，其特点为：

室内外网络单独规划和建设；室内覆盖信源及方式单一；无线解决方案和设备单调。

WCDMA网络建设更多地关注于网络覆盖，因而不断在室外增加站点和新建室内分布系统，未能对室内外网络的容量、覆盖和干扰进行统一考虑。

目前密集市区存在的主要问题如下：

主干道和高层窗边导频污染；

室外和室内的软切换比例大；

室内覆盖存在弱覆盖或盲区；

传输不到位，站点无法开通；

物业难协调，站址无法选择。

由于密集市区WCDMA网络覆盖的质量仍未完善，导致部分场景的接通率低、掉话率高、数据速率低等现象，从而影响了3G用户的业务体验，一定程度上影响了3G用户数量的快速发展。

3、密集市区WCDMA网络覆盖研究

2.1密集市区特性分析

大中城市密集市区的典型特征是高楼林立，大多数建筑物高度在30米（10层）以上，区域内有较多二十层以上的高层建筑物，高、中、低层建筑相间其中；部分建筑物庞大，有些建筑物还有一层或多层地下商业设施或停车场；地形较为平坦，道路比较宽。

同时，又夹杂着低层建筑，和窄街道。

在这些区域，运营商的高端客户较多，对3G业务需求量较高，尤其是数据业务需求量大，因此容量需求较高，并且随着3G业务的开展，其后期扩容要求也较高。

2.2密集市区室内覆盖特点密集市区内的建筑楼宇众多，由于楼宇墙体对于WCDMA信号衰减很大，为改善室内信号质量，在楼宇内建设室内分布系统进行WCDMA信号覆盖。

对于密集市区的室内覆盖，需重点关注高层建筑的信号覆盖，其室内覆盖特点为：

楼房高且密集，话务高且分布不均

楼房层数高，具有不同覆盖场景，话务分布不均。

中低层一般为商场超市、餐饮娱乐场所，用户密集，话务量集中；

高层一般为写字楼或宾馆酒店，一般为高档用户，对于数据速率要求高。

室内信号外泄严重，干扰室外网络传统的覆盖方式，室内分布单独扰码建设；

室外区域基站密集。

室内分布系统信号外泄到室外马路，影响室外网络质量。

室外基站的越区覆盖，对室内造成干扰

室外基站天线挂高较高，选址和天线布放位置不合理，造成室外信号入侵室内，对室内造成干扰，影响网络指标。

高层窗边导频污染严重，切换频繁

窗边收到较多的室外基站信号，无主导频小区，导频污染严重；用户在此区域起呼困难，切换频繁，影响了用户的3G业务体验。

2.3密集市区室内外网络结构

现阶段WCDMA网络室内外网络结构及建设模式如下：

1）室外基站三扇区覆盖，天线放置在铁塔上，每个扇区单独扰码，单载波设置；

2）高层建议楼宇建设室内分布系统，室内外同频规划，室内小区单独扰码。

室外站点单扰码覆盖范围较广，室内采用单独扰码覆盖，整个网络结构类似于一张渔网，室内信号外泄及室外信号进入室内产生大量的软切换，浪费系统资源。

图1：

现阶段密集市区WCDMA网络室内外覆盖示意图

由上图可知，由于室内外单独扰码进行网络建设，结合某市现网测试分析，密集市区内室内小区软切换比例约40%，室外基站软切换比例约60%～70%。

室内外软切换比例差别较大，主要原因为室外基站和室内分布的重叠覆盖范围较广，而室内窗边区域的话务量较大，从而室外基站的软切换比例过大，其资源利用率低，同时增加了导频污染的概率，网络质量将下降。

3密集市区WCDMA网络“室内外协同、精确覆盖”方案

3.1解决思路针对密集市区站点密度大，话务分布不均，软切换比例过高，及导频污染存在，提出“室内外协同、精确覆盖”解决方案，方案要旨在于解决网络覆盖、网络容量、网络质量和网络资源利用率。

密集市区WCDMA网络“室内外协同、精确覆盖”示意图：

密集市区WCDMA网络“室内外协同、精确覆盖”的关键特点如下；

1）室内外协同规划覆盖建设，降低WCDMA室内外干扰！

室内外容量统一规划，立体分层覆盖；

室内信源外引街道站，室外精确覆盖；

室内低层和室外同小区，降低室内外干扰；

高层楼宇小区合并覆盖，提高载波利用率。

2）信源及有源设备灵活选取，提高3G网络建设性价比!

容量需求高，选取基站或RRU；

扩大覆盖区，选取“数字光纤拉远”；

传输资源，选取“数字微波拉远”；

小功率覆盖，选取“干线放大器”。

3）室内外覆盖方式多样化，提高3G网络覆盖精确度!

街道小功率定向天线覆盖，减少软切换区域；

室外天线反照射高层覆盖，高层信号覆盖好；

高层建筑相互照射覆盖，降低高层导频污染；

室内分布系统覆盖建设，提高室内信号质量。

4）覆盖天线选择多样化，精确覆盖和便于安装！

小增益板状天线（隐蔽），街道站址精确覆盖；

高增益板状天线（隐蔽），高层建筑穿透覆盖。

3.2设计方案分析

3.2.1设计原则

WCDMA系统为自干扰系统，如何取得容量、覆盖、质量之间的平衡是方案设计的关键所在。

WCDMA网络存在呼吸效应和软切换，系统设计的负载比例越低，载波数越多，呼吸效应将大大降低。

WCDMA网络覆盖建设目的是构建少干扰、大容量的精品网络工程。

对于楼宇密集区，具有很大的容量需求，增加容量可采用增加扰码小区和增加载波来扩容。

直接增加扰码小区进行扩容（或小区裂分），将改变网络结构，单位面积扰码增加，软切换比例增加，将影响浪费系统资源，同时也增加了导频污染的风险。

合理规划室内外网络扰码小区，通过增加载波来扩容，可有效提高系统容量，降低干扰，增加载波为优选扩容方案。

方案设计充分考虑容量、覆盖、质量之间的平衡，系统上下行负荷规划为50%，软切换比例规划为35%左右，覆盖采取多发射点，小功率的方式，有效控制单天线覆盖范围，降低导频污染区，提高网络业务质量。

如何保证楼宇密集区CDMA网络的容量、覆盖、干扰和切换等性能指标，需要采用创新的室内外协同覆盖解决方案，其主要特点为“室内容量为主、室内外协同覆盖、室内高低层分区、多载波同频组网、多发射点、精确覆盖”思路。

按照该解决思路，密集市区WCDMA网络覆盖建设的示意图如下：

图3：

“室内外协同、精确覆盖”方案示意图

设计方案原则具体体现在如下几个方面：

1）容量规划主要考虑室内覆盖的容量，室外容量为辅；

2）室内外协同覆盖，室内外小区信源统一考虑；

3）室外基站天馈调整或扇区合并，减少室外路面的PN码小区；

4）室外和中低层楼宇同一小区覆盖，兼顾考虑主干道的覆盖；

5）高层建筑高低分层同频覆盖，考虑未来扩容需求；

6）灵活选取有源设备进行延伸覆盖，如：

数字光纤、微波拉远和干放等；

7）路面和街道采用射灯天线美化覆盖，并通过调整下倾角控制覆盖范围；

8）高层补弱覆盖，通过调整天线上仰倾角覆盖；

9）为减少物业投资，尽量利旧站址进行覆盖改造，建议采用美化天线，以降低物业谈判的难度。

3.2.2容量分析对于密集市区内每栋室内分布和室外道路的用户数情况，可采用两种方式进行估算：

根据GSM网络话务量，估算出该片区的人流量情况；

通过初步摸查每个片区建筑物内和室外人流量情况，预计出每个片区人流密度根据实际勘测的用户量和GSM网络估算的人口密度，选取最大值作为该覆盖区的最大用户数。

参考联通WCDMA手机用户比例、未来3年用户增长率，从而可估算出室内外协同覆盖区域的相关话务容量，再根据客户等级、业务类型、业务比例、系统负荷等情况进行室内外协同覆盖的小区划分。

3.2.3扰码规划从WCMDA网络综合性能考虑，设计方案以控制扰码覆盖范围，室内外协同规划为主，这样即保证了网络的容量，也保证了网络的质量，并提高了网络的资源利用率。

同时网络结构也变的简单，扩容容易，维护成本也降低了。

下图说明了网络容量和扰码规划的流程，如下：

图4：

“室内外协同、精确覆盖”方案的容量和扰码规划示意图

3.2.4覆盖模型

密集市区集区室内外协同覆盖方案与以往传统的覆盖方案有所不同，本方案室外采用美化天线和密集覆盖模式，因而，链路预算不能套用HATA模型、LEE模型、WALFISCH—IKEGAMI等模型。

本方案采用自由空间损耗传播模型，考虑无线环境的不稳定性及损耗和其它余量。

具体的覆盖模型定义为四类：

一、街道站覆盖模型；二、天线对打覆盖模型；三、上仰天线覆盖模型；、四、住宅小区覆盖模型。

1）街道站覆盖模型

将现网室外基站天线降低，天线挂高尽量控制在15米以下，改造现网天线位置，从而满足控制分区覆盖要求，利用多种覆盖手段进行街道站天线设计，街道站示意图如下：

图5：

街道站覆盖模型

覆盖模型定向天线增益取9dBi，天线挂高位于4层楼以下，天线口功率在10dBm～15dBm导频功率左右，天线下倾角20～30度，主要覆盖街道100～200米。

信源来自室内分布系或该片区域同扰码小区的光纤拉远，是“小功率、密集覆盖、协同规划”的重要思路。

2）天线对打覆盖模型

在这种覆盖模型下，打入室内的信号和原室内分布系统为同一扰码，同时落在地面的信号和分区扰码一致，避免发生软切换浪费系统资源。

由于该种模型需信号穿透墙壁，因此天线口功率需在25～30dBm导频功率，从而保证信号在室内覆盖的信号强度。

3）上仰天线覆盖模型

在这种覆盖模型下，天线需按照在高层楼宇对面的裙楼或低矮楼顶（小于7层），天线的上仰角度和天线安装位置、高楼覆盖的高度等有关。

需选取定向天线，其增益取11dBi，天线口功率在25～30dBm导频功率，从而保证信号在室内覆盖的信号强度。

图6：

上仰天线模型

4）住宅小区覆盖模型

对于住宅小区的覆盖，需在住宅小区周边楼宇楼顶建设覆盖天线，选取11dBi的定向天线，天线口功率约25～33导频功率，由下往下对住宅小区的中低层楼宇进行覆盖：

场景举例如下：

结束语

密集市区的WCDMA室内外网络建设和优化，需重点考虑WCDMA网络容量、覆盖、干扰和质量之间的平衡，需满足密集市区里用户对于3G业务的高性能要求。

本文从导频污染、容量规划、软切换比例等方面进行分析，同时以WCDMA网络建设现状进行分析，提出了密集市区WCDMA网络“室内外协同、精确覆盖”策略方案，并解决思路、方案分析、工程实施进行了简要叙述。

WCDMA网络建设是一个不断动态更新的过程，网络结构的稳定性和扩容的便利性显的尤其重要，本方案规划时，预留了大量的冗余容量，以保证网络的稳定性。

希望本文能够为中国联通WCDMA室内外覆盖建设和优化提供有益的尝试和参考。

关于密集市区“室内外协同、精确覆盖”方案，还继续需要进行深入的研究探讨，不同类型的覆盖模型、不同的城市的WCDMA覆盖状况不一致，本文介绍的密集市区“室内外协同、精确覆盖”方案并不完全能适用各地网络建设和优化，需要进一步在实践过程中具体问题具体分析。

【参考文献】

[1]《蜂窝移动通信射频工程》，苏华鸿、孙儒石等编著，人民邮电出版社

[2]《WCDMA系统工程手册》，叶银法、陆健贤等编著，机械工业出版社

[3]《WCDMA无线网络规划原理与实践》，张长钢等编著，人民邮电出版社