3G室内覆盖规划建设的考虑

　     安徽移动网络部 鲁晓南

　　一、3G室内覆盖的建设需求

　　由NTT DoCoMo发展FOMA业务的经验，可以看到良好的网络覆盖特别是室内覆盖是3G获得成功的关键。NTTDoCoMo的统计数据表明，3G室内业务量占到网络总业务量的69.7%，主要原因在于视频电话、游戏等高速数据业务都发生在舒适的室内环境下。丰富多彩的数据业务和多媒体业务将是3G业务的增长点，根据用户的生活习惯和数据业务的行为分析，绝大多数的数据和多媒体业务将会发生在室内。

　　根据GSM网络的运营经验，室内用户分布一般大于室外两倍以上，高价值的商务客户主要集中在室内。对于GSM网络，绝大部分室内区域都有了良好的覆盖，用户对网络有着较好的感知。3G商用后，用户对3G室内网络会有同样的覆盖要求，如果没有足够良好的室内覆盖，将影响用户对3G的感知，不利于3G用户群的形成。

　　室外宏基站是解决室内覆盖的基本手段，但在室内、隧道及地铁内，仅靠室外基站天线覆盖，由于信号受障碍物的阻挡，室内无法保证良好的通信质量。中国移动的实验表明，如果采用室外基站进行室内覆盖，能够满足需求的信号场强只有20%，此外室内软切换比例可能会高达60%。这既无法满足想要达到的覆盖范围，又浪费系统资源，不利于节约运营成本。

　　因此，建立良好的3G室内覆盖是十分重要和有利的，在3G网络建设初期就应加以考虑。

　　同时，对运营商而言，通过建设3G室内分布，可以争夺室内话务量，开拓新的话务量。据NTTDoCoMo的统计，在实施了室内分布的建筑物内话务量增大了1.43倍。室内分布还可以分散过密地区的话务量，从而减轻室外基站的压力，降低室外基站的数目和配置。从网络容量来看，室内分布系统也降低了室外系统的负荷，由于3G自干扰的特性，也就降低了室外网络整体干扰水平，从而提高整个系统的容量。

　　二、3G室内覆盖规划问题考虑和策略

　　由于3G系统的技术特点，3G室内覆盖规划需对覆盖、容量、质量进行统一规划。在规划室内分布时，站点规划与室外规划要协调统一。此外，还要重点考虑和2G系统以及其它系统之间的相互干扰问题，以实现多系统良性并存。

　　总的来说，3G室内覆盖规划应考虑以下几个问题。

　　◇室内室外站点规划、设计要统一，在建设室内覆盖时要考虑室外信号的影响，同时也要考虑到室内覆盖对室外干扰水平的提升。

　　◇对不同的室内场景，要以用户满意度为衡量标准，制定不同的质量目标。有的地方能够接受覆盖盲点的情况下，可以在建设策略和建设阶段上进行调整。通常来说，对于话务量大的区域，所建设的室内分布系统的服务质量要相对高一些，建设时间也要早一些。对于一些话务量比较小的区域，可以考虑在其话务量发展到一定水平后再建设WCDMA的室内覆盖系统。

　　◇对于一个特定的建筑物而言，受3G覆盖的复杂性和地理环境等多重因素制约，室内覆盖解决方案可能有多种的选择，不能单纯地为了追求技术上的完善而盲目扩大投资，但是也同样不能为了节省投资而选择并不适合的室内覆盖方案。

　　以下对几种典型应用场景的室内覆盖策略进行探讨。

　　◇机场、车站、码头类应用场景：话务密度较高，对其进行室内覆盖不论是社会价值还是经济价值均较高，因此应尽早考虑覆盖。此类场景的室内覆盖有一个明显的特征是人流量较大，话务密度高，相对较为空旷，室外基站可以部分覆盖到室内，因此室外覆盖与室内覆盖应统一考虑，室内分布系统主要对室外基站的盲点和话务热点区域进行补充覆盖，室外宏基站可以直接或通过RRU间接，分配出1个或多个小区作为室内分布的信号源，这可以保证室内-室外的用户切换为更软切换。

　　◇会展中心、会议中心、体育场馆类应用场景：此类应用场景一般为城市的标志性建筑，为扩大3G业务的社会影响和知名度，推动3G业务的发展，此类场景也应尽早考虑覆盖。在此类场景下，用户的话务主要以事件触发为主，所以容量估算时应预留足够的余量。此外，会展中心、会议中心、体育场馆的新闻中心会有大量的数据业务覆盖需求，容量的估算一般以峰值话务量来设计。此类场景下切换区域设置必须合理，切换区域不能设置在话务高峰地带，容量也是这类场景考虑的主要问题。在布置室内天线时应注意控制信号强度，不要将切换区域落在观众席中间。

　　◇政府、机关、公司机构的场景：室内覆盖系统必须提供优质的网络覆盖，对运营商而言有重要意义。用户业务以话音为主，高端用户比重较大。此类场景除考虑覆盖外，容量也是主要的考虑因素。

　　购物商场和大型超市的场景：用户业务主要以话音业务为主，高峰时段在时间上呈现一定的规律性(晚上/节假日白天)，并且话务密度较大。主要考虑覆盖问题，切换则主要考虑大门出入口的切换设计。

　　三、室内覆盖系统设计

　　室内覆盖系统主要由信号源和室内分布系统两部分组成。

　　3G室内覆盖系统的信号源主要有宏蜂窝、微蜂窝、RRU、直放站几种方式。一般来说，根据话务量和网络规划来确定信源。但同时还需要考虑传输条件、工程可实施性、网络建设性价比等多种因素，然后综合各种因素，选取合适的信源。通常情况下，对于低话务密度、小规模覆盖且较为封闭的场景，优先选用直放站作为信号源(可充分利用室外宏基站的容量)，对于中等话务密度和中等覆盖规模的场景，优先选用微蜂窝作为信号源，对于高话务密度和大覆盖规模的场景，优先选用宏基站+RRU作为信号源(单个RRU的容量与单个宏小区的容量等同)。

　　在进行室内分布系统建设时，如果已有2G室内分布系统，应优先考虑2G/3G之间共用室内分布系统。对现有2G室内分布系统进行改造时，应兼顾未来WLAN的应用需要。在设计分布系统时应注意以下几个问题。

　　1.器件的使用

　　可以共用的器件有馈线、泄漏电缆、转接头、负载等。

　　可能更换的器件有功分器、耦合器、天线等。

　　需要新增的器件有合路设备、滤波器等。

　　2.覆盖的考虑

　　在3G/2G共用室内分布系统时，一般需要增加一定数量的天线点以满足3G覆盖要求。如果3G的覆盖指标与2G相同(指Ec值/信号强度)，则要求在天线口的3G导频功率比GSM大约10个dB。同时应注意，在已有的覆盖系统上增加新的系统会降低原系统的发射功率。

　　3.干扰的考虑

　　多系统共用分布系统，相互之间会产生干扰，可通过不同系统的空间隔离、降低干扰源的发射功率等方式减少干扰。在发送端或接收端增加滤波器也能有效减少系统间的干扰。另外，选用射频性能优良的发射机、接收机及后期网络优化等也是降低干扰的有效手段。如果GSM系统使用干放，应选用具有足够隔离度的合路设备或增加滤波器以减少干扰；试验表明，只要元器件满足隔离度要求，系统相互间的频谱干扰可以忽略。

　　4.功率匹配问题

　　在实际应用中，多系统共用一个分布系统的最大问题是功率匹配问题,包括信号源输出功率匹配；不同频段的信号在分布系统中传输损耗不同而产生的影响；边缘覆盖场强的不同要求；不同频段的无线电波在空中损耗不同而产生的影响等。需要根据不同要求和实际情况综合考虑。

　　5.室内覆盖相关技术问题

　　◇室内覆盖频率选择

　　在进行3G室内覆盖系统建设时，有两种方案，一种是同频方案，室内系统与室外系统使用相同的频率；另一种是异频方案，室内系统与室外系统使用不同的频率。

　　同频组网方案的优缺点：同频组网可以节省有限频谱资源；同频组网软切换成功率高，根据全国各地WCDMA网络试点测试结果,WCDMA软切掉话率小于1%；同频组网时，WCDMA终端都支持同频软切换；同频组网时，基站小区互相之间有干扰,系统容量减少。

　　异频组网方案的优缺点：异频组网更浪费有限的频谱资源；异频组网硬切换成功率相对于同频组网更低，尤其是电梯内硬切换，成功率在80%左右，进出电梯硬切换时，在电梯关门瞬间，硬切换成功率更低；目前有些WCDMA终端不支持异频硬切换；异频组网相互之间干扰小,具有更高的容量；异频组网在导频污染严重(如高楼层)的场景覆盖时具有明显优势。

　　目前，在考虑同异频组网时，一般建议以同频组网为主,异频组网为辅,如果能够控制室内外干扰,建议采用同频组网。对干扰难以控制的场景，建议采用异频小区；自然隔离比较好或干扰易控制的场景建议采用同频小区。

　　◇切换问题的分析

　　一般来说，室内分布系统与室外宏基站的切换区域主要选择在大楼各出入口、停车场出入口等地方。切换区域的天线预留一定的功率余量，当室外基站小区不断优化调整时，可以调整天线口功率，控制好切换区域；同时，在这些切换区域，可以采用定向进行覆盖，可以更好地控制切换区域的范围和防止室内信号外泄，通常要求在进出各出入口5m内完成切换。

　　对切换区域要通过优化手段加以调整。通过调整天线下倾角和方位角，改变切换区位置、大小以及信号强度分布。调整切换参数包括切换门限、切换迟滞、触发时间、测量滤波系数等。改变切换门限和测量迟滞参数，可以使目标小区在更大范围内满足切换条件，增大切换区范围，提高切换成功率。减少触发时间和测量滤波系数，可以使目标小区更快满足切换条件，更早进行切换，提高切换成功率。根据实际路测结果修改相邻基站的邻区列表，做好切换关系。

　　◇防止信号外泄的分析

　　由于WCDMA是自干扰系统，其他小区信号对本小区都是干扰，因此，室内覆盖建设时，应控制好室内小区信号的外泄，避免室内分布系统信号对室外小区产生干扰。

　　目前城市高层建筑多为玻璃外墙，室内分布系统的信号很容易就泄漏到室外，对室外基站小区信号形成干扰，尤其是高层建筑的室内分布系统，由于所处地理位置高，控制不好就会泄漏很远，对室外大片区域构成干扰。因此，对于高层建筑的室内分布系统，采取小功率、多天线的覆盖方式，室内天线口功率较小，泄漏到室外小区的信号相对较弱，干扰相对就小，而且，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。

　　在高层建筑的室内分布系统建设中，如果工程安装条件许可，可以在高层建筑室内靠窗位置安装定向天线，从窗边向室内进行覆盖，借助窗边墙体遮挡和定向天线后瓣抑制，可以有效地防止室内信号外泄对室外小区造成干扰。在小区覆盖分布系统设计时，我们也采取高前后比的定向天线从室外向室内高层进行覆盖的方式，充分利用小区内建筑物墙体和定向天线的高前后比，防止信号外泄。