TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)專項(xiàng)規(guī)劃

??? 1、引言

??? 作為全球第三代移動(dòng)通信三大主流標(biāo)準(zhǔn)之一的TD-SCDMA技術(shù)，2006年在我國(guó)得到了大規(guī)模測(cè)試，其商用化進(jìn)程進(jìn)一步加快，而室內(nèi)分布將是TD-SCDMA業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)制高點(diǎn)。室內(nèi)分布系統(tǒng)主要用來(lái)解決城市建筑物內(nèi)（商場(chǎng)、寫(xiě)字樓及地下設(shè)施等）的信號(hào)盲區(qū)。對(duì)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)者來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)化的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃能夠使運(yùn)營(yíng)商以低成本、高性能的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量迅速地開(kāi)展室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，從而贏得市場(chǎng)先機(jī)。本文有針對(duì)性地解決了TD-SCDMA系統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)在各種場(chǎng)景下如何進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的問(wèn)題。

??? 2、為什么TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)需要專項(xiàng)規(guī)劃

??? （1）從工作頻段來(lái)看，TD-SCDMA工作的核心頻段為2 GHz頻段。與2G網(wǎng)絡(luò)工作的800 MHz和900 MHz頻段相比，TD-SCDMA的穿透能力和繞射能力相對(duì)較差，加上TD-SCDMA系統(tǒng)智能天線的特點(diǎn)，因而，TD-SCDMA室內(nèi)覆蓋規(guī)劃更為重要。

??? （2）從覆蓋效果來(lái)看，現(xiàn)代建筑由于采用了大量的混凝土和金屬材料，造成了對(duì)無(wú)線電信號(hào)的屏蔽和衰減。在一些高層建筑物的較低樓層，TD-SCDMA基站信號(hào)通常較弱；在個(gè)別超高建筑物的高層，甚至沒(méi)有覆蓋。在大中城市的中心區(qū)，基站密度都較大，進(jìn)入室內(nèi)的信號(hào)通常都比較雜亂。

??? （3）從質(zhì)量效果看，一些沒(méi)有完全封閉的高層建筑的中、高層內(nèi)部常常出現(xiàn)乒乓切換效應(yīng)，話音質(zhì)量難以保證；在城市郊區(qū)，基站密度小，站距大，在距基站較遠(yuǎn)的建筑物內(nèi)，因建筑材料對(duì)電磁波造成的損耗，移動(dòng)通信用戶在室內(nèi)的通信也受到了很大的影響和限制。

??? （4）從容量來(lái)看，不同類型的室內(nèi)場(chǎng)所對(duì)3G業(yè)務(wù)的要求是不一樣的。例如，在大型購(gòu)物商場(chǎng)、會(huì)議中心等建筑物內(nèi)，由于移動(dòng)電話使用密度過(guò)大，局部網(wǎng)絡(luò)容量不能滿足用戶需求，無(wú)線信道容易發(fā)生擁塞現(xiàn)象。隨著TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)完成，大量的3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將出現(xiàn)在室內(nèi)，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)在不同室內(nèi)的上下行業(yè)務(wù)流量比例也將不同。

??? 為了解決以上問(wèn)題，有必要對(duì)TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)進(jìn)行專項(xiàng)規(guī)劃。通過(guò)引入室內(nèi)分布系統(tǒng)，可以掃除盲區(qū)，改善室內(nèi)通話質(zhì)量，提高移動(dòng)電話接通率；可以為T(mén)D-SCDMA開(kāi)辟高質(zhì)量的室內(nèi)移動(dòng)通信區(qū)域，分擔(dān)室外宏蜂窩話務(wù)量和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量，減小擁塞，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)容量，從而提高TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的整體服務(wù)水平。

??? 3、TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃存在的問(wèn)題

??? TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合的系統(tǒng)工程，它融合了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、性能目標(biāo)、工程實(shí)施等多方面內(nèi)容，同時(shí)還要考慮所承載系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，做到統(tǒng)籌兼顧。根據(jù)中國(guó)電信保定TD-SCDMA測(cè)試的情況來(lái)看，單個(gè)TD-SCDMA系統(tǒng)組網(wǎng)時(shí)存在下列問(wèn)題，相信多系統(tǒng)環(huán)境室內(nèi)分布的規(guī)劃設(shè)計(jì)將更復(fù)雜：

??? （1）內(nèi)外場(chǎng)切換性能有待改善。這樣做有助于改變經(jīng)常掉話的情況，尤其是有助于改善室內(nèi)切換到室外、外部干擾增強(qiáng)時(shí)的切換性能。

??? （2）N頻點(diǎn)情形時(shí)，存在同頻干擾問(wèn)題（這要求在規(guī)劃和優(yōu)化時(shí)盡量保證屬異頻切換）。

??? （3）如何在與WCDMA同等條件時(shí)降低TD-SCDMA室內(nèi)分布的成本，提高競(jìng)爭(zhēng)力。目前TD-SCDMA需要投入更多的干放等設(shè)備，這無(wú)形中增加了成本。

??? （4）終端產(chǎn)品和接入層產(chǎn)品的不成熟性，也給室內(nèi)分布帶來(lái)了一定的影響。

??? 由于TD-SCDMA系統(tǒng)相比于WCDMA系統(tǒng)還沒(méi)有大規(guī)模的建網(wǎng)，所以筆者將結(jié)合中國(guó)電信保定TD-SCDMA室內(nèi)分布測(cè)試的實(shí)際情況對(duì)它的規(guī)劃和優(yōu)化特點(diǎn)進(jìn)行分析，并作進(jìn)一步的探索和總結(jié)。

??? 4、TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)專項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案

??? TD-SCDMA分為單系統(tǒng)室內(nèi)組網(wǎng)和多系統(tǒng)室內(nèi)組網(wǎng)的情況，不同情況需要考慮的因素是不一樣的，下面依次對(duì)不同的場(chǎng)景進(jìn)行相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。

??? 4.1　單系統(tǒng)的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

??? TD-SCDMA室內(nèi)覆蓋典型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。這種規(guī)劃主要采用超大容量基站或微基站、直放站、干線放大器、寬頻功分器、寬頻耦合器、多系統(tǒng)合路器（POI）等設(shè)備，通過(guò)適當(dāng)組網(wǎng)的方式來(lái)解決。隨著TD-SCDMA基站系列化產(chǎn)品的發(fā)展，分布式基站的RRU（遠(yuǎn)端射頻模塊）解決方案也將是TD-SCDMA室內(nèi)覆蓋的重要解決方案。

圖1　TD-SCDMA常見(jiàn)室內(nèi)分布拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

??? （1）室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃要素

??? TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)覆蓋目標(biāo)、服務(wù)類型等特點(diǎn)設(shè)計(jì)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹＝ㄔO(shè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程成本等方面的要求合理選取適當(dāng)?shù)闹鳈C(jī)設(shè)備、元器件和傳輸介質(zhì)。

??? ◆覆蓋區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)

??? TD-SCDMA覆蓋區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)時(shí)，信號(hào)在室內(nèi)傳播損耗接近自由空間的情況，在做網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)可以用以下公式表示：

??? Ls（dB）=32.45+20lgf（MHz）+20lgD（km）

??? 在上式中，D為傳輸距離，f為電波頻率。根據(jù)仿真，預(yù)測(cè)方案實(shí)施以后，室內(nèi)95%以上區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)均能滿足覆蓋要求?？紤]到銀行一般不允許敷設(shè)外單位電纜，因此，預(yù)計(jì)銀行區(qū)域可能達(dá)不到覆蓋要求。通過(guò)信源功率的合理配置和對(duì)信號(hào)泄露的控制，可確保系統(tǒng)受外界網(wǎng)絡(luò)或?qū)ν饨缇W(wǎng)絡(luò)的影響達(dá)到最小，通話質(zhì)量達(dá)到良好。

??? ◆室內(nèi)覆蓋的參數(shù)配置

??? ACLR（鄰道泄漏比）的要求見(jiàn)表1：

??? 表1　ACLR（鄰道泄漏比）的要求

??? BS相鄰信道偏移ACLR要求

??? ±1.6 MHz?? 40 dB

??? ±3.2 MHz?? 45 dB

??? P-CCPCH RSCP≥-85dBm，DPCH C/I（UL、DL）≥5dB；BLER（誤塊率）取值要求為AMR 12.2 kb/s≤1%，PS業(yè)務(wù)（UL64 kb/s/DL128 kb/s、UL64 kb/s/DL384 kb/s）≤5%，CS64 kb/s（可視電話）≤0.1%；室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)邊緣場(chǎng)強(qiáng)要求P-CCPCH接收信號(hào)功率不小于-85 dBm（對(duì)應(yīng)三載波功率不小于-75 dBm）；外泄電平要求室內(nèi)信號(hào)外泄到室外20米處的P-CCPCH信號(hào)強(qiáng)度小于-90 dBm；無(wú)線信道呼損要＜2%；無(wú)線可通率要求移動(dòng)臺(tái)在無(wú)線覆蓋區(qū)內(nèi)90%的位置，99%的時(shí)間可接入網(wǎng)絡(luò)；上行噪聲電平要求在基站接收端位置收到的上行噪聲電平小于-105 dBm/300 kHz[3]。

??? ◆室內(nèi)分布的同步規(guī)劃

??? 室內(nèi)分布同步規(guī)劃應(yīng)滿足同步天線，走線路由到穿出樓頂外的連接線應(yīng)小于90米。

??? ◆室內(nèi)分布的信號(hào)外泄規(guī)劃

??? 因?yàn)榇髽切盘?hào)外泄一般在低層，規(guī)劃時(shí)應(yīng)盡量采用多天線小功率方式。

??? （2）典型場(chǎng)景下的室內(nèi)規(guī)劃

??? 表2為一些典型場(chǎng)景下的室內(nèi)分布網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，室內(nèi)覆蓋的區(qū)域有可能是各種場(chǎng)景的綜合，有時(shí)遠(yuǎn)比典型場(chǎng)景復(fù)雜，因此，確定方案前，需要具體問(wèn)題具體分析。

表2　典型場(chǎng)景下的室內(nèi)分布網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

??? 根據(jù)室內(nèi)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特點(diǎn)調(diào)整上下行時(shí)隙切換點(diǎn)，使上下行時(shí)隙的分配更適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可以提高網(wǎng)絡(luò)容量。在此基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步采用大唐移動(dòng)的業(yè)務(wù)HCS（小區(qū)分層）技術(shù)，它能很好地支持混合業(yè)務(wù)覆蓋區(qū)域，提高網(wǎng)絡(luò)容量，最大限度地利用頻譜資源。

??? 4.2　TD-SCDMA與其它系統(tǒng)共用室內(nèi)分布系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

??? 在實(shí)際組網(wǎng)時(shí)，建筑物附近或建筑物內(nèi)部通常已經(jīng)存在各類無(wú)線通信系統(tǒng)信號(hào)，如GSM、WLAN或其它3G制式的信號(hào)，加上室外的TD-SCDMA宏蜂窩信號(hào)，這些信號(hào)本身或者其部分頻率分量一旦落入室內(nèi)分布系統(tǒng)的工作頻段，會(huì)對(duì)室內(nèi)分布系統(tǒng)的工作性能產(chǎn)生影響。

??? （1）TD-SCDMA與其它室內(nèi)分布系統(tǒng)干擾分析[2]

??? 信號(hào)干擾是多系統(tǒng)公用室內(nèi)分布系統(tǒng)必須解決的問(wèn)題。移動(dòng)通信的干擾主要有同頻干擾、鄰頻干擾、帶外干擾、互調(diào)干擾和阻塞干擾。系統(tǒng)間干擾的擬制需要通過(guò)在不同系統(tǒng)間設(shè)定合適的保護(hù)頻帶來(lái)實(shí)現(xiàn)。

??? 從圖2[4]所示的各系統(tǒng)的頻譜劃分中可以看到，當(dāng)TD-SCDMA系統(tǒng)處于上行鏈路通信狀態(tài)時(shí)，主要是TDD/FDD移動(dòng)臺(tái)對(duì)基站的相互干擾；反之，主要是FDD與TDD基站與基站之間、移動(dòng)臺(tái)與移動(dòng)臺(tái)之間的干擾。而PHS和TD-SCDMA的基站和移動(dòng)臺(tái)之間均會(huì)產(chǎn)生干擾。

??? 當(dāng)TD-SCDMA使用1880 MHz～1920 MHz頻段時(shí)，帶外雜散會(huì)干擾WCDMA上行（1920 MHz～1980 MHz）的接收，解決方法是為了抑制TD-SCDMA對(duì)WCDMA的上行（1920 MHz～980 MHz）的雜散干擾，需要在兩系統(tǒng)間留出10 M帶寬作為電路隔離，可以計(jì)算得出TD-SCDMA與WCDMA系統(tǒng)間的隔離度達(dá)到60 dB；當(dāng)TD-SCDMA使用1880 MHz～1920 MHz頻段時(shí)，WCDMA的補(bǔ)充頻段下行（1850 MHz～1880）VIHz）帶外雜散會(huì)干擾TD-SCDMA的接收，為了抑制WCDMA補(bǔ)充頻段的下行（1850 MHz～1880 MHz）對(duì)TD-SCDMA的雜散干擾，需要在兩系統(tǒng)間留出10 M帶寬作為電路隔離；解決TD-SCDMA與PHS之間的干擾的方法是當(dāng)TD-SCDMA核心頻段1880 MHz～1920 MHz與小靈通1893.5 MHz～1919.6 MHz相重，只能兩者取1。

圖2　各系統(tǒng)的頻譜劃分

??? （2）TD-SCDMA與其它室內(nèi)分布系統(tǒng)共存時(shí)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

??? 規(guī)劃時(shí)需要注意幾個(gè)問(wèn)題：一是要對(duì)室內(nèi)分布天饋線系統(tǒng)器件和多系統(tǒng)合路器（POI）保持嚴(yán)格的規(guī)格要求；二是要注意TD-SCDMA干放單元及干線放大器無(wú)法共用；最后，必須注意射頻信號(hào)干擾和不同頻段信號(hào)傳播特性的不一致。

??? 圖3為多系統(tǒng)共用室內(nèi)分布系統(tǒng)工程拓?fù)鋱D，多系統(tǒng)合路器（POI）是這個(gè)解決方案中最關(guān)鍵的器件，其作用是解決寬頻率范圍內(nèi)系統(tǒng)間的干擾；TD-SCDMA干線放大器主要用于補(bǔ)償室內(nèi)分布系統(tǒng)主干電纜的信號(hào)損耗，用以雙向放大上、下行鏈路信號(hào)。

圖3　多系統(tǒng)共用室內(nèi)分布系統(tǒng)工程拓?fù)鋱D

??? 減少系統(tǒng)間干擾最簡(jiǎn)單的辦法就是為相互干擾的系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行基站選址。通過(guò)一起選址來(lái)避免“遠(yuǎn)近效應(yīng)”，既可行又高效。室內(nèi)分布的干擾會(huì)因系統(tǒng)間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不一樣而增大。解決的原則是最大限度地利用現(xiàn)有室內(nèi)分布天饋線資源，從而保護(hù)好各方的投資?？梢酝ㄟ^(guò)定制TD-SCDMA與現(xiàn)有SCDMA/GSM/PHS系統(tǒng)的合分路器進(jìn)行“并網(wǎng)”，信號(hào)弱的地方同樣可以通過(guò)合分路器與干放進(jìn)行補(bǔ)充放大。規(guī)劃時(shí)，要充分考慮多系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)平衡優(yōu)化服務(wù)，盡量?jī)?yōu)化系統(tǒng)間的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)，使各無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在同一覆蓋區(qū)域各自的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)均達(dá)到最優(yōu)。

??? 4.3　雙TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

??? 一旦發(fā)放兩張以上的TD-SCDMA牌照，運(yùn)營(yíng)商必然會(huì)各自部署室內(nèi)分布系統(tǒng)，且極有可能工作在相同的頻率范圍，因此，極有可能發(fā)生移動(dòng)臺(tái)和基站之間的相互干擾。

??? 由于室內(nèi)分布系統(tǒng)不采用智能天線，若雙系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)完全同步，其上行鏈路干擾會(huì)大增。若幀結(jié)構(gòu)完全異步，則干擾主要存在于基站與基站之間[2]。

??? 不做系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)，其室內(nèi)分布系統(tǒng)的拓?fù)淙鐖D4所示：

圖4　規(guī)劃前的各運(yùn)營(yíng)商室內(nèi)分布拓?fù)鋱D

??? 如果運(yùn)營(yíng)商各自建設(shè)TD-SCDMA室內(nèi)分布，則干擾協(xié)調(diào)會(huì)變得困難。在各自的覆蓋半徑范圍內(nèi)若有重疊，則可能產(chǎn)生阻塞干擾，從而降低了網(wǎng)絡(luò)效率?？紤]到運(yùn)營(yíng)的質(zhì)量和成本等因素，如果存在多運(yùn)營(yíng)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)，則應(yīng)盡量協(xié)調(diào)，最好是共用室內(nèi)分布系統(tǒng)，這樣干擾協(xié)調(diào)也較容易得到解決。這種室內(nèi)分布系統(tǒng)的分布拓?fù)淙鐖D5所示：

圖5　規(guī)劃后的各運(yùn)營(yíng)商室內(nèi)分布拓?fù)鋱D

??? 不管是各自建設(shè)還是共用室內(nèi)分布系統(tǒng)，都必須遵循以下規(guī)則：兩套TD-SCDMA系統(tǒng)要嚴(yán)格進(jìn)行同步并且保持一樣的上下行業(yè)務(wù)時(shí)隙分配比。若各自建設(shè)室內(nèi)分布，則兩套天饋系統(tǒng)的天線安裝位置盡量接近，數(shù)量盡量一樣多，且兩套天饋系統(tǒng)的天線口的功率盡量一樣大，這樣就能夠保證覆蓋區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度相近。

??? 總之，我們應(yīng)該根據(jù)不同場(chǎng)所的實(shí)際需求選擇適合的解決方案，綜合考慮室內(nèi)外情況，合理配置和優(yōu)化室內(nèi)分布系統(tǒng)資源。

??? 5、結(jié)束語(yǔ)

??? 室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)是一個(gè)綜合的系統(tǒng)工程，它融匯了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、性能目標(biāo)、工程實(shí)施等諸方面內(nèi)容[5]，同時(shí)也要考慮所承載系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，在各個(gè)方面做到統(tǒng)籌兼顧。在工程規(guī)劃設(shè)計(jì)和安裝時(shí)，不僅要考慮覆蓋問(wèn)題，還要對(duì)容量、干擾、切換區(qū)域、上行噪聲、工程等方面的因素進(jìn)行分析。

??? 本文對(duì)TD-SCDMA在各種場(chǎng)景下的室內(nèi)分布進(jìn)行了針對(duì)性的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)，對(duì)從事TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等專業(yè)人員有一定的借鑒作用。