无线网络室内覆盖的实现与优化

1、    无线网络室内覆盖的实现与优化         摘要文章重点分析了引入室内覆盖的理由，以及室内覆盖的实现方式：微蜂窝接入、直放站接入、宏蜂窝分裂接入，提出了各种优化方法：直放站自身的优化、无线参数优化和邻小区的优化，并给出了具体案例。  关键词室内覆盖，直放站，天线，无线参数，邻小区 1 引言 宁波联通无线网络运行已经有10年了，市区路面覆盖和室外覆盖作为网络建设重点已基本完善。但城市建设与发展不断加快，越来越多的高楼大厦、居民小区等建筑群拔地而起，解决高层室

2、内覆盖已经成为城市无线网络优化中的一项重要内容。 2 为什么需要引入室内覆盖 相关的统计结果显示：移动用户的室内通话行为越来越多，约占整个通话的60%，但是在一些高层建筑，覆盖情况不是很好，会造成话音质量差、掉话等问题。在一些建筑比较密集的多层（如6层）居民小区，离基站相对较远，同时又受到周边楼宇的遮挡，虽然在小区的室外基本能够正常通话，但是到达室内后，信号衰减非常大，尤其是在1到3楼及地下储藏室，这就成了覆盖弱点。  室内覆盖是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案，近几年在全国各地的移动通信运营商中得到了广泛应用。其原理是利用室内天线分布系统将移动基站的信号

3、均匀分布在室内每个角落，从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。  室内覆盖的引入可以较为全面地改善建筑物内的通话质量，提高移动电话接通率，开辟出高质量的室内移动通信区域；可以分担室外宏蜂窝话务扩大网络容量，也可以解决高层干扰问题。 3 室内覆盖系统实现方式 3.1 微蜂窝接入方式  要改善高话务量地区的室内信号覆盖，作为比宏蜂窝更好的室内系统解决方案，微蜂窝是最佳解决方案。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。宁波联通对市区部分大型写字楼以及高标准酒店的G、C二网都用北电微蜂窝系统进行了覆盖，这些区域网络覆盖良好，

4、例如平安大厦、世贸中心等。  微蜂窝的建设对环境要求较高，需要有专用的机房及空调；而且其成本较高，需要进行频率规划，增建传输系统，网络优化工作量大。因此需要综合权衡移动网络和运营商等多方面因素才能定夺，对话务量少、投资回报少的站点，应该慎重规划。 3.2 直放站接入方式  目前是室内覆盖系统最普遍的方式，具有体积小、安装方便灵活、价格低等优势。由于微蜂窝的设备投入与工程周期都较大，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（Repeater）以其灵活简易的特点成为解决简单问题的重要方式。直放站不需要基站设备和传输设备，安装简便灵活，设备型号也丰富多样，在

5、移动通信中正扮演越来越重要的角色。  直放站主要分为无线直放站与光纤直放站：无线直放站是最常见的一种直放站，设备成本低，易于安装，尤其是方便搬迁，是补盲、扩大覆盖区域最简便的方法。但同频无线直放站如果调测不当则极易造成对基站的干扰，尤其是在CDMA系统中，这种现象更加明显，在接入网络时要特别注意。  光纤直放站是目前普遍认为比较稳定的直放站，使用时要控制接入基站的底部噪声电平。它需要使用光纤将基站信号连入直放站系统内，信号源比较纯净，一般不容易对大网形成干扰。高大建筑物室内覆盖采用光纤接入时，有时为了平衡各扇区间的话务量，还会采用多扇区接入的光纤直放站。  光纤直

6、放站将扇区覆盖范围延伸，但相应地也会增加延时，所以带直放站的扇区搜索窗应该根据引入的延时合理调整。 3.3 宏蜂窝分裂接入方式  宏蜂窝分裂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），主要思路是就近直接采用附近基站信号源，在相应的宏小区功分、耦合或分裂出一部分信号，采用特型天线进行直接覆盖。其前提是要充分结合现场无线环境和正确使用特型天线，以防止无线信号泄漏或过覆盖形成网内干扰。目前这种覆盖方式在宁波一些新建的大型住宅小区使用较为广泛，如日月星辰、中山明都等。主要优点是性价比较高，在投入不太大的情况下，可以对大量面积进行覆盖。  普通天线水平波瓣比较宽

7、，垂直波瓣比较窄。天线的增益与波瓣的宽度成反比，在相同增益的情况下，水平波瓣比较宽的天线，垂直波瓣比较窄。而该方式需要选用垂直波瓣较宽、水平波瓣较窄的天线；在不需要覆盖很远的情况下，适当降低天线的增益，提高垂直波瓣的宽度。天线的增益、水平方向波瓣、垂直方向波瓣这三个方面是相互制约的，根据实际情况选择适合的天线，有时候能达到事半功倍的效果。 3.4 具体案例  以下为宁波联通比较成功的日月星辰的设计方案，主要采用宏蜂窝分裂接入方式进行小区覆盖。  （1）无线覆盖解决方案示意图 （2）方案陈述 利用春天宾馆室分系统作为信号源，耦合一路信号作室外重发覆盖该地区，解决G/C网室内深

8、度覆盖问题。  利用单身公寓室分系统作为信号源，分别耦合G/C网各一路信号作室外重发覆盖该地区，解决G/C网另一面室内深度覆盖问题。  利用兴宁大厦GSM/CDMA基站第二扇区作为信号源，耦合该小区信号，利用特型天线覆盖该地区，解决两栋高楼G/C网室内导频污染和干扰问题。  总体上，无论是G网还是C网我们都从两到三个方向引信源打目标楼盘，使整个楼盘覆盖完整。 4 室内覆盖系统的优化 4.1 直放站自身的优化  在选择直放站类型时有这样一个原则：在楼顶或墙壁安装室外天线的地方，如果测到某个小区的信号比其它小区的强负十几dBm以上，并且质量好，则选择宽带直放

9、站；如果周围小区的信号强度都接近，并且很难找到信号质量很好的小区，则选择选频直放站，这样就可以选择一个信号相对不强但是质量很好的小区为施主小区。  另外，直放站对基站的上行干扰也是一个需要注意的问题。所有的直放站接入基站均存在着上行通道，接入到基站接收机入口的噪声功率要小于-120dBm，这是由设备本身的工作带内的杂散辐射电平和上行增益共同决定的。在实际调测中，需要把重发端的天馈系统或者有源干放（一般为室内分布系统）接入，然后让网管监控人员观察二极接收电平。只要控制住上行噪声，直放站就不会对基站形成干扰。  直放站施主站的选择也比较重要，原则上尽量选择传输链路比较近的，因为

10、距离远引起衰耗大从而会对设备性能产生影响。 4.2 无线参数的优化  对CDMA来说主要包括搜索参数与切换参数。搜索参数如Acquisition Search Width，决定了在接入信道上基站的捕获搜索半径。由于基站对手机的传输时间一无所知，为了获取基站服务范围的手机信号，需要设置一个捕获搜索窗口尺寸，以服务于小区任意覆盖范围内的每个手机。该参数默认值为2400，但如果室内覆盖系统运用光纤直放站，相当于基站覆盖范围扩大，则需要增大接入信道捕获搜索窗口宽度，一般设置成最大值4095。  切换参数主要有SRCH_WIN_A、SRCH_WIN_N、SRCH_WIN_R。SRCH

11、_WIN_A是指移动台搜索激活集和候选集中导频多径信号搜索窗的大小，此窗口以正被解调的业务信道多径信号中最先到达的为参考中心，设置过小，移动台会遗漏部分多径信号。而如果移动台没收到足够的多径信号，相应导频Ec/Io值会较差（因为移动台会将每路多径信号的Ec/Io值合成总的Ec/Io），从而降低了该导频加入激活集的机率，同时增加了掉话的可能性。一般城区基站SRCH_WIN_A设置为5，而如果扇区下加了光纤直放站则要设置为7以上，有些经过实际计算还要设置得更大。SRCH_WIN_N与SRCH_WIN_A相似，不同之处在于它用于搜索相邻导频集中的导频。因为相邻导频集中导频的精确到达时间不能确定，此窗

12、口可以设置得比SRCH_WIN_A稍大，大的窗口将会增加相邻导频被搜索到的可能性。参数SRCH_WIN_R与SRCH_WIN_N相似，不同之处在于它用于搜索剩余导频集中的导频。由于室内直放站离施主站一般有一定的距离，加上本身设备的时延，使得移动台进行软切换时搜索窗需要设置在合适的范围内，不然移动台会遗漏部分多径信号。  具体切换参数设置与窗口大小关系如表1所示，此参数以PN chips为单位定义。 无线参数对G网来说主要是小区重选方面的参数，通过C2准则可以使手机在空闲状态驻留在室内微蜂窝小区上。C2准则即小区重选准则，根据GSM05.08协议，影响C2准则的主要参数为C1和小区重选

13、偏移（CRO），其中C1=手机接收电平（RxLev）手机最小接入电平（RxAccMin）为小区选择准则。切换时移动台通话按优先级接收，为了防止乒乓切换，让通话较长时间保持在室内覆盖小区，需要设置切换门限和磁滞参数。 4.3 邻小区优化  在高层室内会接收到许多附近基站的信号，为了能与室内的主覆盖小区进行正常切换，需要把相关扇区加入到邻小区。由于每个扇区添加的邻小区数量有限，而且邻小区过多会引起切换缓慢或成功率降低，因此需要慎重考虑。对过于遥远扇区的信号，还是需要运用调整天线与参数的方法来控制覆盖。 4.4 具体案例  华信国际大酒店是奉化分公司大型集团客户，近期他们投诉在酒

14、店部分区域存在CDMA主被叫困难。接到投诉后运维部无线网优中心立即对该大楼进行了测试，并提出了调整方案。方案实施后，2009年1月8日网优中心联系投诉用户并进行了现场复测，得到了用户的认可。  （1）前期测试描述  测试方式是用手机进行短呼测试并用接收机进行导频扫描，从而检查室内分布信号是否有较大的时延，另外可以根据扫频反映的情况对相关小区进行相邻关系的调整。由于接收机与GPS集成在一起，因此一定要在窗口附近能锁定卫星的地方，接收机才能正确反映出扫频情况。高层的窗口接收到的信号比较多，无线环境复杂，很具有分析意义。我们在18层行政休息室朝南的窗口锁定了卫星进行扫频测试，其他

15、楼层则主要测试了手机的接收与发射性能功率。  从测试数据来看，总体信号强度较理想。但18层有窗口出现导频污染的情况，需要补齐相邻关系。  （2）相关问题分析及调整  直放站调整方案  从测试情况来看，C网室内分布覆盖区域前向信号强度比较正常，能为手机提供良好服务。但反向上，除了连接仪器的手机上发射功率正常外，其余的2个手机发射功率都较高，一度出现手机发射功率在10mw以上的情况，手机发送的信息很难送达施主站。建议直放站加大上行增益，目前奉化明珠第一扇区二极接收比较正常，应该可以承受新增的上行功率。测试中发现室内分布天线大多安放在走廊，建议在会所和餐厅等大

16、的场所增加天线，以压制周围基站的信号。  关于室内分布时延的分析  室内分布系统时延一直是困扰高层覆盖的大问题，光纤直放站如果传输链路不佳或者多径引起的时延过大，而手机搜索窗设的不够大就会导致前向链路差，致使接入困难或者掉话。而搜索设窗置过大，呼叫建立时间就会很长或者呼叫失败。下面是光纤直放站引入时延的经验公式：  (2×R×6.6)/1.61+(1.5×d×6.6)/1.61+t/0.814  其中，R是直放站的覆盖半径，单位是km；d是光纤长度，单位是km；t是设备的延时，单位是s，一般是6s。  假

17、设华信国际施主站到奉化明珠的光缆为2公里，直放站覆盖半径2公里，设备延时5ms，可以大致算得时延为34.4chips，查得对应SRCH_WIN_A为7，而目前设置的值正好为7，没有问题。上述搜索窗的设置是建立在理论基础上的，如果由于链路问题出现不正常的时延，那就应该另外设置。  在18层休息室窗口进行测试时，看到室内分布信号的时延只有6chips，比较正常。由此可见，从掌握的测试数据来看，时延还是在正常的测试范围内的，目前设置的参数合理。  （3）相邻关系的调整  窗口处收到信号较杂，如果室内分布天线放置不合理，周围基站的信号将比室内的强，不加相邻关系就会导致接入

18、失败或掉话。我们截取了ACTIX软件上的Refrence PN图，从图上看，PN459（奉气象局Z）、PN123（奉气象局X）、PN291（奉气象局Y）、PN120（前方新村X）、PN405（城东苏家Z）需要与室内分布信号PN45（奉化明珠X）做相邻关系。  （4）方案实施情况  2009年1月2日已完成周围扇区邻小区修改，并对信号源奉化明珠第一扇区LOG进行检查。经分析，该扇区工作情况正常。1月3日网建部安排了直放站厂家一起调节上行增益，增大上行增益3dB后，手机发射功率有所降低，呼叫成功率提高。1月8日调整奉化明珠第一扇区天线，控制其覆盖范围，以避免重叠覆盖区域。  （5）复测情况  1月8日下午，无线网优中心对华信国际大酒店进行了整改后的复测，测试中发现信号强度较理想，可以满足正常通话需求。 5 结束语 无线室内覆盖工作包括工程勘查、设计、施工、调整和优化等几个过程，每一个过程都涉及到很多方面。在具体实施的过程中，需要根据楼层的情况选择天线的类型，根据建筑物的具体情况选择合适的设备，还需要结合周围大网进行优化。总之，要考虑全面，措施灵活。  室内覆盖在目前激烈的市场竞争下显得尤为重要，3G时代的来临更是带来了机遇与挑战，在平时优化工作中我们要格