微蜂窝室内覆盖解决方案

摘要：分析讨论了微蜂窝解决高楼、地铁等室内覆盖的一般方法，以及在解决室内覆盖时需注意的事项。关键词：室内覆盖微蜂窝频点分配传播模型参数设置微蜂窝室内覆盖解决方案SolutiontoMicro-cellularIndoorCoverage王学军WangXuejun摘要分析讨论了微蜂窝解决高楼、地铁等室内覆盖的一般方法，以及在解决室内覆盖时需注意的事项。关键词室内覆盖微蜂窝频点分配传播模型参数设置一、引言随着我国国民经济的发展，各地高楼耸立，宾馆和大型购物商场、超市不断兴建，同时许多大城市开始规划建设地下交通系统。由于这些场所都采用钢筋框架结构和新型墙体材料建造，对无线电波有较强的屏蔽和吸收效果，造成GSM无线信号较大的传输衰耗，在室内形成了移动信号的弱场强区甚至盲区，移动用户单向通话或通话时续时断，甚至会出现不在服务区的现象。然而，这些场所正是移动用户较为集中的地方，特别是综合商务楼。用户在这些地方无法使用移动终端，直接造成移动运营公司的业务损失，更严重的还会造成移动用户的流失。因此解决室内覆盖问题对运营商和移动用户都是意义重大的事情。解决室内覆盖的基本方法主要以下两点：一是信源基站的接入方式，主要有微蜂窝直接接入、基站直接接入和直放站接入�选取周围基站小区的信号；二是在室内布置天馈系统，如采用分布式天线系统（光纤或同轴），覆盖建筑物内的各个区域，充分吸收话务。本文主要讨论微蜂窝在室内覆盖中的应用。利用微蜂窝解决室内覆盖与宏蜂窝相比，微蜂窝主要特征为:更小的发射功率和蜂窝覆盖范围，发射功率在1W~2W左右，小区半径100m〜300m。一般安装在建筑物上(墙面或柱面)，无线传播基本上为视距传播，小区边界受建筑物影响很大。允许更高的频率复用，能提供300Erl/km2(>15000用户/km2)。体积小、安装方便灵活。目前许多GSM设备供应商在提供各类宏基站的同时，也提供微蜂窝基站。一般一个微蜂窝基站内有1~2个TRX，提供大约3~9Erl的容量。如中兴通讯的ZXG10�MB，体积小，重量轻(25kg)，最大发射功率2W(33dBm)，可依据实际需要调节输出功率；接收机灵敏度为108dBm，单机柜1~2TRX,三个机柜级联可组成6TRX全同步小区；可内置天线也可外接天线，提供E1和HDSL两种接口方式；自然风冷，单人作业，随意安装。因此，ZXG10-MB在市场上获得了极好的应用。微蜂窝作为宏蜂窝的补充和延伸，应用在两方面：一是提高覆盖率，应用于一些宏蜂窝很难覆盖到的盲点地区，如地铁、地下室；二是提高容量，主要应用在高话务量地区，如繁华的商业街、购物中心、体育场等。在实际网络规划时，微蜂窝一般与宏蜂窝构成多层网结构。宏蜂窝进行大面积的覆盖，象一把大伞罩在上层，微蜂窝则一小片一小片在'伞'的保护下覆盖热点区域，构成多层网的下层。具体应用到室内覆盖，主要有三种用法：微蜂窝置于室外，选用90。定向天线正对需要覆盖的大楼，利用直射信号覆盖大楼，但一般效果不好。这种使用情形较少，使用时主要是兼顾大楼旁边的街道，充分利用大楼的反射信号提供对街道的覆盖。微蜂窝置于室内，利用内置天线覆盖室内的一定区域，一般用于临时话务热点区域，如展览会馆、体育会馆。充分发挥了微蜂窝安装简便，吸收大话务的特性。微蜂窝置于室内，与分布式天线系统联系在一起，可很好地满足高楼、地铁、隧道等覆盖要求。这种应用情况非常普遍，特别在北京、上海等特大城市。因为在大型建筑物内，墙壁阻挡使得一个固定点的天线很难形成有效的覆盖，而分布式天线可以克服这些不足，并且其场强覆盖均匀，对人体辐射小。分布天线包括泄漏电缆、同轴馈电式分布天线、光纤式分布天线等几种，这里暂不作讨论。图1为微蜂窝+分布式天线系统的一个典型室内覆盖示意图。图1室内覆盖分布系统示意图三、实际使用注意事项1.站址选择微蜂窝一般都采用市电供电，辅助以蓄电池供电，但时间不长。另外微蜂窝适应环境的范围比较宽，采用自然风冷，所以在选择微蜂窝的安装地址时，应安装在市电供电良好、通风干燥的地方。同时为方便维护，站址应选择在交通方便、维护人员容易活动的地方。2.频点分配目前中国的频率资源分配基本是在900M频段上，中国移动用于GSM网频带为14M，中国联通为6M，另外中国移动在1800M频段上还有10M。相比于中国移动用户的增长，如何在有限的频率资源下，规划微蜂窝的频点呢？一般来讲有两种做法，一种是为微蜂窝独立分配1M带宽（5个频点），可减少频率规划的复杂性，易于进行网络扩容，特别适用于大量微蜂窝连续覆盖的情况；另一种是微蜂窝的频点不单独划分，直接复用宏蜂窝的频点（包括BCCH、TCH），主要用于微蜂窝数量较少或孤立的场合。实际规划中往往采用第一种方法。微蜂窝传播模型确定大家都知道传播模型的准确与否对网络规划的好坏影响极大，网络规划得不好，即使基站性能很好，网络整体质量也大打折扣。微蜂窝的小区半径都在1km以下，常用的奥村模型（Okumura-Hata）、COST231模型以及通用模型全部用于宏蜂窝，其适用条件都是小区半径在1km以上。在1km以下，基站周围的建筑物和街道走向严重地影响了基站到移动台间的传播损耗，以上传播模型都不适用。具体到室内，建筑物的布置、材料结构和建筑物的类型极强地影响了无线信号在建筑物内的传播，室内覆盖更加难以预测。一般在对微蜂窝的室内覆盖预测中，主要选用对数距离路径损耗模型和衰减因子模型。而衰减因子模型灵活性更强，考虑了多楼层影响，更加贴近实际测量值（偏差4dB）。传播模型一般都是在大量具体的测试数据基础上总结出来的经验公式。由于经验传播模型的传播环境与实际使用的传播环境不一定相似，因此，实际在进行覆盖预测时，都在将要建设GSM网络的地区进行典型环境的电波传播测试，并利用测试数据修正传播模型，以提高传播预测的准确性。相关参数设置实际微蜂窝不论位于室内还是室外，都不可能单独使用，总是与宏蜂窝一道构成多层网。为保证微蜂窝尽可能多地吸收话务，同时要保证在小区边界通话的连续性，必须设置好小区参数和相关系统参数。首先为保证微蜂窝吸收一定的话务量，减少宏蜂窝的负荷，一般通过小区选择和小区重选参数进行控制。具体来讲，通过设置CBA、CBQ参数保证微蜂窝层具有更高优先级，同时对小区重选偏置CRO、惩罚时间PT进行合理的设置，保证手机在空闲状态下一直驻留在微蜂窝层，发起呼叫时，首先在微蜂窝层建立连接。这里还要注意小区重选滞后CRH参数设置，防止在小区边界频繁重选。另一个问题是保证手机在专用模式下（通话状态）行为正常，这主要涉及到微蜂窝�宏蜂窝、宏蜂窝�微蜂窝、微蜂窝�微蜂窝之间的切换。具体参数主要有切换优先级（H.OPriority）的设置、层间切换迟滞、HO_MARGIN参数以及接收电平、接收质量、业务量等切换门限参数。设备厂商一般都提供独立的微蜂窝切换算法，有常规的切换算法和特殊切换算法如快速移动用户的切换算法等。四、结束语随着我国移动通信市场的快速成长，室外基本上已形成连续覆盖且覆盖效果较好。对于移动运营公司来说，接下来主要是完善室内覆盖和当前复杂网络的优化工作。微蜂窝因选址灵活、安装维护简单方便，必将得到更广泛的应用，特别是结合分布天线系统的应用，将成为解决室内覆盖的最佳手段3G室内覆盖分析(2006-03-0714:09:22)本文首先从运营商的角度分析了3G室内覆盖的重要性，然后根据3G室内覆盖的规划原则，考虑信号源和分布系统的选取，最后简要介绍了3G室内覆盖的建设流程。随着3G步伐的临近，3G网络规划的深入，室内覆盖成为各大运营商关注的焦点。1、3G室内覆盖的重要性下面首先分析一下室内覆盖的重要性。首先，随着移动通信的普及，室内吸收了大部分的话务量。根据DoCoMo的最新统计，室内场所吸收了将近70%的话务量，这些场所主要是办公楼、车站和家庭等。从目前的2G/2.5G网络运营经验可知，移动用户的60%也分布在室内。其次，从3G业务的使用来看，室内提供舒适的环境，等候时间也大多在室内消磨，因此室内用户更喜欢使用3G丰富的业务。所以就以上几方面而言，室内覆盖对3G来讲有着更大的重要性，而且在现有网络覆盖情况已经比较完善的情况下，用户会要求3G有更完善的网络覆盖，这样用户才会考虑使用3G网络。因此为了更好的满足用户体验，树立良好的形象，运营商对3G的室内覆盖建设也应足够重视。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DoCoMo的统计，在实施了室内覆盖的建筑物内话务量增大了1.43倍。室内覆盖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，室内覆盖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。因此室内覆盖对于3G网络的建设具有至关重要的作用。2、3G室内覆盖规划原则3G系统与2G在使用频段、编码技术等方面不同，故3G室内覆盖有一些新特点。3G室内覆盖需对覆盖、容量、质量进行统一规划，而2G系统只需考虑室内场强信号水平满足用户接入电平要求，网络质量可通过后期频率规划进行调整。由于各种业务链路损耗不同，3G系统还要考虑用户的业务需求，根据业务发展预测进行室内覆盖规划。在进行室内分布时，站点规划与室外规划要协调统一。3G室内覆盖还要重点考虑和2G系统或PHS系统及集群系统之间的相互干扰问题。3G室内覆盖规划需遵守以下几个原则：第一是统一性原则，包括室内室外站点规划、设计的统一，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。第二是差异性原则。由于网络建设受到投资的限制，不可能盲目地加大室内覆盖，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。第三是经济性原则，对于一个特定的建筑物而言，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。3、信号源和室内分布系统的考虑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加RRU、微蜂窝、直放站几种方式。在选取室内覆盖系统信源时，需从容量及覆盖两方面考虑，选取时遵循如下原则：J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）J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；J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3G室内分布系统来讲，与GSM共用是简单、有效而且经济、快速的建设方案，但是需考虑一些具体问题。（1）有源设备如何合路目前已建成的覆盖系统，无源分布工作频段大部分涵盖了800〜2500MHz，无需再改动。增加3G在信号源部分使用双频或多频合路器对信号合路后（对于下行是合路，对于上行是分路）送到分布系统即可完成。对于大的楼宇，信号在传输和分配过程中，信号低到一定程度需要使用干线放大器对信号进行放大，这时就需要使用双频或多频合路器把信号分开（对于下行是分路，对于上行是合路），通过各自的放大器进行信号放大，然后再通过双频或多频合路器进行合路（对于下行是合路，对于上行是分路）。（2）对原有系统覆盖的影响在已有的覆盖系统上增加新的系统对其覆盖的影响主要表现在使原系统的发射功率降低。无论2G信号源或是干线放大器，在增加新的系统前输出都是直接接入分布系统，而增加新的系统后有源设备的输出必须通过一个双频或多频合路器才能接入系统。而双频或多频合路器都有插入损耗，从而使2G有源设备的有效输出功率降低。双频或多频合路器的插入损耗除与制造工艺、技术有关外，还和频带间隔带宽、工作频带的宽度、接口之间隔离度的要求有关。（3）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。都需设计人员根据运营商不同要求和各楼的实际情况综合考虑。（4）多系统共用分布系统的干扰问题2G、小灵通、3G和WLAN共用一个分布系统，相互之间会产生干扰。各个系统的有源设备在发射有用信号的同时，在工作频带外还会产生杂散、谐波、互调等无用信号，这些信号落到其它系统的工作频带内，就会对其它系统形成干扰。有源设备产生的带外杂散、谐波、互调等无用信号的大小除和设备本身的质量有关以外，主要与两个因素有关，即自身输出功率（自身输出功率越大，无用信号的输出越大）和偏离工作带宽的程度（离工作带宽越远，无用信号越小）。系统对外来干扰的承受能力也和两个因素有关，即本身信号强度（信号越强受干扰的机会越小）干扰信号的大小（干扰信号电平越小，信号受干扰程度越低）。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。4、3G室内覆盖