室内覆盖：TD-SCDMA发展的关键问题

TD-SCDMA系统室内覆盖的主要技术方案

TD-SCDMA的室内分布系统结构与传统的分布系统类似，主要由三部分组成：信号源、传输和分布系统、元器件和天线。TD-SCDMA的室内分布系统可以与其他系统共享相同的单元，出于室内传播环境和工程上的考虑，智能天线并未引入到室内分布系统的覆盖中。

在TD-SCDMA的室内分布系统的设计和建设过程中，应该根据覆盖目标、服务类型、工程成本等方面的要求综合考虑，选取适当的信号源、元器件和传输介质等。实现室内覆盖的技术方案可分为以下四种：

1.宏蜂窝无线接入方式

这种接入方式是以室外宏蜂窝作为室内覆盖系统的信号源，即无线接入方式。适用于低话务量和较小面积的室内覆盖盲区，在市郊等偏远地区使用较多。宏蜂窝方式的主要优势在于成本低、工程施工方便、占地面积小。其缺点在于对宏蜂窝无线指标，尤其是掉话率的影响比较明显。

在密集城区为了深度覆盖而采用该方式时，需要留出15dB～20dB的穿透损耗余量，这部分的余量直接导致小区的半径缩小，站点数量增加。但是即便如此，室内覆盖的效果仍然较差，存在大量的覆盖盲区，另外严重的导频污染使用户接收多个强干扰，3G业务在室内达不到预期的使用效果。最重要的是其网络容量有限，接通率低。基站的发射功率很大一部分消耗在穿透损耗上，影响了系统的容量。它适用于建筑物的电磁密闭性较差或建筑物较为稀疏而且话务量较低的场景。

2.微蜂窝有线接入方式

这种接入方式是以室内微蜂窝系统作为室内覆盖系统的信号源，即有线接入方式。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，解决覆盖和容量问题。

与宏蜂窝方式相比，微蜂窝方式是更好的室内系统解决方案。微蜂窝方式的通话质量比宏蜂窝方式要高出许多，对宏蜂窝无线指标的影响甚小，并且具有增加网络容量的效果。但微蜂窝在室内使用时，受建筑物结构的影响，使其覆盖受到很大限制。对于大型写字楼等，如何将信号最大限度、最均匀地分布到室内每一个地方，是网络优化所要考虑的关键。微蜂窝方式的缺点在于成本较为昂贵，需要进行频率规划，需要增建传输系统，网络优化工作量大。因此，对宏蜂窝方式或微蜂窝方式的选取，需要综合权衡移动网络和运营商的多方面因素才能定夺。

采用独立的微蜂窝基站作为信号源，可以独立承载话务量，并且可以分担宏蜂窝小区的话务量。该方式虽然需要传输和供电设备，但是实施简单，无需机房资源，更重要的是能够提供更多的网络资源，信号稳定干净，抑制导频污染，可以灵活结合具体室内分布系统来实现室内覆盖。因此，该方式通常应用于面积较大或者人流比较大、话务量比较高的室内覆盖，如大型购物广场、候机厅等，但是建设的成本比较高。

3.直放站

在室外站存在富余容量的情况下，可以通过直放站将室外信号引入室内的覆盖盲区。由于建设微蜂窝的设备投入与工程周期都较大，所以只适合在话务量集中的高档会议厅或商场使用。在这种情况下，直放站以其灵活简易的特点成为解决简单问题的重要方式。

对于TD-SCDMA系统，由于采用TDD模式上下行处于同一个频点的不同时隙，所以对其发射端和接收端的隔离度、上下行发射的定时、与室外基站的同步方面有较高的要求。直放站在放大转发上行信号过程中会增加信号的传输时延，对于信号质量有可能产生负面影响。对于TD-SCDMA系统中直放站的使用有待进一步研究。

4.拉远单元方式

拉远单元方式包括射频拉远（RRU）和中频拉远两种方式。

射频拉远方式可以提供接近微蜂窝基站作为信号源的覆盖效果，即将基站中的射频部分取出通过光纤与基站中的数字基带部分相连，剩下的控制加基带部分被称为支持远端模块的"宿主基站"。远端模块共享宿主基站的基带资源。RRU避免了直放站信号的简单重复放大，且不像直放站仅改变原有扇区的覆盖拓扑，而是占用一定的基带资源提供容量服务，不会产生直放站的接收底噪抬升以至饱和自激的问题。优点在于建设的成本较低，无需严格的机房和建站条件，可以灵活地结合具体的室内覆盖系统。缺点是要仔细核算基站的基带所能承载的处理能力，同时远端无线接入设备需要独立的传输和供电设备。

对于TD-SCDMA系统，射频电缆在2GHz以上频段的损耗比较大，拉远距离短，一般在60m左右，且射频电缆数量多，也相应带动其他辅材数量的增加，给基站成本很大压力。射频拉远技术在降低馈线损耗和电缆数量及安装难度控制等方面面临着极大的困难，导致了建设成本偏高的后果。此时采用中频拉远方案就可以很好地解决上述问题，即将无线基站中的模拟射频收发部分与无线基站的基带数字信号处理部分在模拟中频处分开，形成远端射频前端设备与室内单元。中频拉远技术通过基站室内单元的模拟中频接口，将射频的收发信机拉远至天线附近。下行方向将中频信号传输到射频前端，经混频后转换为射频信号，再由天线发射；上行方向将从天线发射过来的射频信号在前端混频为中频信号，通过中频传输系统传回到基站室内单元。远端射频前端设备与室内单元间可以用有线和无线传输手段相连接，其介质可以是中频电缆、光纤等。与传统的射频拉远技术相比，中频拉远技术具有电缆数量少、传输距离远、组网灵活、成本大幅降低等显著优点。

室内信号分布的主要方式

室内信号分布主要有如下4种方式，如表1所示。

表1 几种信号分布方式的比较

1.无源天馈分布方式

通过无源器件和天线、馈线等，将信号传送和分配到室内所需环境，以得到良好的信号覆盖，用于中小型地区。

2.有源分布方式

通过有源器件(有源集线器、有源放大器、有源功分器、有源天线等)和天馈线进行信号放大和分配。

3.光纤分布方式

主要利用光纤来进行信号分布，适合于大型和分散型室内环境的主路信号的传输。

4.泄漏电缆分布方式

信号源通过泄漏电缆传输信号，并通过电缆外导体的一系列开口，在外导体上产生表面电流，从而在电缆开口处横截面上形成电磁场，这些开口就相当于一系列的天线起到信号的发射和接收作用，它适用于隧道、地铁、长廊等地形。

总的来说，信号分布系统应该根据覆盖区域的具体情况，组合无源、有源、光纤、泄漏等方式，进行综合性的分析。在实际使用中，室内分布系统可使每个微蜂窝覆盖范围增至几十层楼左右，如果加装干线放大器，覆盖范围还可大幅度增加。