摘要　本文主要闡述了WCDMA室內(nèi)系統(tǒng)的建設思路。從建設策略、建設流程以及詳細規(guī)劃幾個方面進行說明，并提出了一些工程經(jīng)驗。以期從理論和實踐兩方面對WCDMA室內(nèi)系統(tǒng)的建設有所幫助。

　　在通信技術日新月異的今天，用戶在享受多媒體通信的同時也需要高容量的無線網(wǎng)絡。室內(nèi)區(qū)域的覆蓋是導致用戶感受的重要因素，可以預測到的是未來大量的數(shù)據(jù)業(yè)務也是來自于室內(nèi)，良好的室內(nèi)覆蓋就意味著高容量的網(wǎng)絡和高質(zhì)量的服務。本文著重探討室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)在WCDMA上的建設思路。

1、WCDMA室內(nèi)系統(tǒng)建設策略

　　通常，由于室外基站有上行分集接收而沒有下行分集接收，因此所需要的下行Eb/No比上行的大，但是基于費用的考慮室內(nèi)覆蓋沒有上行的接收分集，這就會使上行所需要的Eb/No值受到影響，我們可以近似的認為室內(nèi)系統(tǒng)上下行的Eb/No是相同的，不過上行小區(qū)容量將會稍微降低。所以室內(nèi)基站和室外基站將采用不同的解決方案。對于室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的建設，從需求上主要基于幾點考慮：第一點是有大量室內(nèi)話務，可以提高收入；第二點是一些重要區(qū)域，不一定有太大的話務，但必須具備良好的室內(nèi)覆蓋質(zhì)量；第三點就是有些地區(qū)只能用室內(nèi)覆蓋解決存在覆蓋問題的區(qū)域。與此同時，由于現(xiàn)網(wǎng)中存在大量的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，為了增加系統(tǒng)的利用率與提高工程進度，適當?shù)目紤]共用室內(nèi)分布系統(tǒng)將十分重要。

　　在考慮WCDMA網(wǎng)絡室內(nèi)覆蓋建設策略時，從信號源角度分析，需要根據(jù)場景的無線環(huán)境和工程條件靈活選擇信源，同時要綜合權衡系統(tǒng)容量、頻率資源、預期收益、投入成本、預期效果等多方面因素，選取時主要考慮以下幾個方面。

　　（1）從容量角度考慮。根據(jù)所需要覆蓋區(qū)域的實際話務量和覆蓋需求選取信號源。容量要求較低，只有覆蓋需求的可以用直放站解決；中等話務密度和中等覆蓋規(guī)模的場景，建議使用微蜂窩或RF遠端模塊；對于高話務密度和大覆蓋規(guī)模的場景，優(yōu)先選用宏基站+RRU作為信號源。

　　（2）從配套角度考慮。蜂窩成本昂貴，需要機房和傳輸通路，建設周期長；RRU無需機房，難點在于光纖的布放；直放站系統(tǒng)無需機房、安裝方便快捷，可以很快解決信號弱和盲區(qū)問題，但是會在上行鏈路引入噪聲，需要慎用。

　　（3）從性能角度考慮。蜂窩和RRU信號穩(wěn)定、可靠、通信質(zhì)量好，微蜂窩和RRU小區(qū)與網(wǎng)絡其他小區(qū)直接可以實現(xiàn)軟切換和更軟切換。

　　選取室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的分布類型時，需要綜合考慮業(yè)務量、覆蓋面積、建筑結構、信號源等因素，選取有如下原則。

　　（1）對于覆蓋面積較小，所需布放天線的數(shù)量較少，建筑物內(nèi)部結構簡單、墻體屏蔽較小、樓層較低的場景，優(yōu)先選用無源分布系統(tǒng)；

　　（2）對于覆蓋面積中等，所需布放天線的數(shù)量中等，建筑物內(nèi)部結構復雜、墻體屏蔽較大、樓層較高的場景，優(yōu)先選用有源分布系統(tǒng)，即天饋線系統(tǒng)中除無源器件外含有干線放大器；

　　（3）對于覆蓋面積較大，所需布放天線的數(shù)量較多，建筑物內(nèi)部結構簡單、墻體屏蔽較小、樓層較低但建筑物較為分散的場景，可根據(jù)實際情況選用有源分布系統(tǒng)或光纖分布系統(tǒng)；

　　（4）對于建筑物內(nèi)部結構狹長的特別區(qū)域可選用泄漏電纜分布系統(tǒng)。

2、WCDMA室內(nèi)系統(tǒng)建設流程

　　圖1給出了WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)建設流程示意。

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圖1　WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)建設流程示意圖

　　通過專項規(guī)劃確定WCDMA室內(nèi)覆蓋區(qū)域和業(yè)務之后，應勘察所需覆蓋的建筑物，得到建筑物平面圖。獲得建筑物相關信息、人員分布情況，考察可能的天線布放位置、電纜布放、尋找信號源放置的最佳位置。在詳細設計前收集周圍小區(qū)的信息，按照上節(jié)的原則選擇信號源和分布系統(tǒng)。共分布系統(tǒng)還需要勘查該站點各樓層的GSM天線布置情況，包括各樓層的天線數(shù)量、天線安裝位置和每個天線口的功率設計指標；分布系統(tǒng)的詳細網(wǎng)絡拓撲圖，以及各段饋纜的長度、直徑和衰耗；接頭、功分器、耦合器的安裝位置和衰耗。根據(jù)這些資料進行共分布系統(tǒng)改造設計。

　　在現(xiàn)場往往還需要用測試手機進行路徑損耗測試，以確定是否需要添加新的覆蓋區(qū)域和天線。測量和驗證最小耦合損耗（MCL），即考慮手機在位于離天線最近時候的路徑損耗，測試呼叫阻塞率、成功率、掉話率、切換成功率等指標，在一定的服務等級和容量要求的條件下，預測室內(nèi)傳播模型。最后畫系統(tǒng)連接圖，進行參數(shù)設計，給出解決方案，采用不斷建設不斷優(yōu)化的方式來得到高質(zhì)量的室內(nèi)系統(tǒng)。

3、詳細室內(nèi)規(guī)劃

　　3.1　容量和覆蓋的考慮

　　室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)本身就是為了解決容量和覆蓋問題，我們無時無刻不在考慮如何增加系統(tǒng)的容量和覆蓋。目前來說，增強覆蓋的通常方法就是增加天線，共分布系統(tǒng)中可以通過將一分二的功分器換成一分四的功分器來增加天線數(shù)量，盡管增加了額外3dB的損耗但是有效的提高了覆蓋。系統(tǒng)容量增強的方法主要有如下幾種。

　　（1）增加載波，增加載波是最有效也是最簡單的提高容量的方法，可以使每個載波的上行負載減少，從而增強覆蓋，但是實際網(wǎng)絡中可能不會增加載波，因為頻率資源是有限的，有可能會把另外的頻率優(yōu)先的用于分層的網(wǎng)絡結構。

　　（2）使用高功率的基站提高下行的極限容量和增加擾碼，通常情況下，WCDMA小區(qū)的容量受限因素不是上行負載太高，就是基站的最大發(fā)射功率。但是在很多情況下，如果是上行覆蓋受限或者理論上的下行負載已經(jīng)達到最大（如碼資源不夠），增加基站的最大功率不會對容量增益有太大幫助。如果容量的受限因素是因為碼資源不夠，那么就應當增加擾碼。

　　（3）現(xiàn)有室內(nèi)小區(qū)分裂，小區(qū)分裂就意味著現(xiàn)有的室內(nèi)分布系統(tǒng)分裂成好幾個小區(qū)，例如原來的分布系統(tǒng)覆蓋了4層樓，那么現(xiàn)在就將它分裂成兩個小區(qū)，每個小區(qū)覆蓋2層樓。小區(qū)分裂可以用兩種方法來實現(xiàn)：室內(nèi)分布系統(tǒng)的饋線分成兩部分，每部分都可以供GSM和WCDMA系統(tǒng)使用；GSM的室內(nèi)分布系統(tǒng)不變，但是利用功分器把WCDMA小區(qū)分成好幾個小區(qū)。

　　3.2　信號源和分布系統(tǒng)的綜合選取

　　在對覆蓋目標進行容量覆蓋需求分析后，需要結合現(xiàn)在情況考慮將來需要多少扇區(qū)用于室內(nèi)覆蓋，兼顧未來增加第二載波的可能性，不僅考慮信號源的物理尺寸、最大功率、容量和導頻功率，還需綜合考慮覆蓋面積、建筑結構、信源方式等其他因素的影響，最終采用既可達到覆蓋要求又可合理控制成本的分布系統(tǒng)。現(xiàn)就一般情況總結以下。

　　對于微型建筑物（6000m²以下），如餐飲娛樂、地下停車場等，一般采用小功率直放站+無源分布系統(tǒng)。

　　對于小型建筑物（6000～12000m²），如大型超市、小型辦公樓、小型醫(yī)院等，可分為兩種情況：如建筑物內(nèi)部建筑結構單一，對射頻信號的傳輸衰減較小，宜采用中功率直放站或微蜂窩+無源分布系統(tǒng)；如建筑物內(nèi)部建筑結構復雜，對射頻信號的傳輸衰減較大，則根據(jù)實際需要可采用小功率直放站+有源分布系統(tǒng)。

　　對于中型建筑物（12000～60000m²），如大型寫字樓、中型酒店、大型醫(yī)院、機場等，一般采用有源分布系統(tǒng)，需根據(jù)實際的話務量選取合適的信源。

　　對于大型建筑物（60000m²以上），需根據(jù)實際情況采用不同的分布系統(tǒng)類型，包括有源分布系統(tǒng)和光纖分布系統(tǒng)。如大型酒店和綜合性樓宇，由于樓層較高宜采用微蜂窩或宏蜂窩+有源分布系統(tǒng)；如大型會展中心由于樓層面積較大，宜采用微蜂窩或宏蜂窩+光纖分布系統(tǒng)。

　　對于超高型電梯宜采用定向天線分布或泄漏電纜分布系統(tǒng)；對于公路隧道，信源采用直放站，長度在1000m以下的宜采用射頻分布系統(tǒng)；長度1000m以上的宜采用光纖分布系統(tǒng)；對于鐵路隧道，信源采用直放站，長度在200m以下的宜采用射頻分布系統(tǒng)；長度200m以上的宜采用泄漏電纜分布系統(tǒng)。

　　對于城市地鐵，信源采用蜂窩與直放站結合的方式，分布系統(tǒng)需結合有源分布系統(tǒng)和泄漏電纜分布系統(tǒng)進行覆蓋，如地鐵隧道和站臺采用泄漏電纜分布系統(tǒng)；地鐵入口采用天線分布系統(tǒng)。

　　3.3　共用室內(nèi)分布系統(tǒng)的改造

　　當現(xiàn)有的GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)不適合3G的規(guī)劃目標，應當對現(xiàn)有分布系統(tǒng)進行修正。如使用新的設備，甚至更換設備的位置，所有這些修改都會影響2G系統(tǒng)的覆蓋，因此應當綜合考慮，在改造時盡量利用原分布系統(tǒng)的設備和器件，控制改造成本，確保原有網(wǎng)絡在改造后仍能達到覆蓋。改造主要有以下幾個方面。

　　3.3.1　WCDMA信源和干線放大器的合路

　　如果GSM分布系統(tǒng)為無源分布系統(tǒng)，在GSM信源處將WCDMA信源進行合路即可，如果GSM分布系統(tǒng)為有源分布系統(tǒng)，可以有兩種方式，WCDMA新增干線和WCDMA與GSM共干線。新增干線方便分別調(diào)整網(wǎng)絡，但施工較復雜；共干線施工較簡便，但不利于今后調(diào)整。由于有源器件對于各系統(tǒng)是無法共用的，在使用干放時，需使用合路器將原路由信號分路再合路。

　　3.3.2　無源器件的更換

　　由于以前所建設的GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)中，所使用的無源器件工作頻率范圍大多為890～2000MHz，不支持WCDMA的工作頻率1920～2170MHz，所以在進行原有GSM系統(tǒng)的改造時需要對無源器件進行更換。考慮到WLAN系統(tǒng)的合路，故建議更換后的無源器件必須滿足工作頻率范圍為885～2500MHz。可以結合具體站點情況選用雙頻或三頻合路器，而且在改造過程中為了保證天線口輸出功率盡量平均，需將功分器和耦合器進行數(shù)量調(diào)整或更換不同耦合比的耦合器。另在進行無源器件更換時還需注意其他技術參數(shù)，最好與更換前保持一致，并且要考慮系統(tǒng)隔離度指標、插入損耗指標、雜散、互調(diào)指標等。

　　3.3.3　饋線的改造

　　由于各類饋線在不同頻率下?lián)p耗差異較大，在1.9GHz頻率以上一般不采用8D和10D饋線，所以在本著節(jié)約成本的前提下，還需要根據(jù)距離將損耗較大的饋線更換為損耗較小的饋線。建議平層饋線中長度超過5m的8D/10D饋線均需更換為1/2 T"饋線，超過50m的1/2"饋線需更換為7/8"饋線，主干饋線中長度超過30m的1/2"饋線均需更換為7/8"饋線。需要特別注意的是由于原線纜更換為粗線纜在損耗降低同時使得天線口功率增大，要考慮系統(tǒng)干擾和電磁輻射問題。

　　3.3.4　天線的改造

　　原有八木天線的頻帶無法覆蓋到2GHz，所以需要更換為對數(shù)同期天線或者板狀天線。原GSM如果用較少天線數(shù)量，較大天線口功率覆蓋的區(qū)域，引入WCDMA信號未能達到WCDMA的邊緣場強要求的，采用增加天線密度，可以使信號覆蓋更均勻符合要求。

　　3.4　頻率規(guī)劃策略和導頻功率規(guī)劃

　　在進行3G室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)建設時，有兩種方案，一種是同頻方案，室內(nèi)系統(tǒng)與室外系統(tǒng)使用相同的頻率；另一種是異頻方案，室內(nèi)系統(tǒng)與室外系統(tǒng)使用不同頻率。

　　同頻方案的優(yōu)點是節(jié)省有限的頻率資源，不利之處是在某些情況下，由于建筑物的墻壁穿透損耗小，導致室外信號對室內(nèi)的干擾比較大。對于來自室外的干擾信號，雖然說可以通過調(diào)整室外小區(qū)天線的方向和傾角來減小對室內(nèi)小區(qū)的干擾，但是這樣一來，可能會在某些區(qū)域出現(xiàn)覆蓋空洞等，所以這種方法的效果可能不會非常理想。

　　異頻方案可以很好地解決室外小區(qū)信號對室內(nèi)小區(qū)信號的干擾問題，但是從全局來看，用在室內(nèi)覆蓋的頻率只在部分區(qū)域使用，這是對寶貴的頻率資源極大的浪費，縮小了將來系統(tǒng)擴容的空間。在將來網(wǎng)絡擴容時，可能需要對頻率重新調(diào)整，帶來不便。同時，目前支持異頻切換的終端相對較少，還需要一段時間的引導和發(fā)展。異頻方案的另一個問題就是切換成功率較低，容易造成掉話現(xiàn)象，從整體上影響網(wǎng)絡的服務質(zhì)量。

　　所以這兩個方案各有利弊，在WCDMA室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的建設過程中要具體問題具體分析，不能一概而論。

　　導頻功率決定了小區(qū)的覆蓋范圍，同時也影響了小區(qū)的下行容量。設置導頻功率時既要足夠高以吸收足夠的話務，又要足夠低以避免小區(qū)間的干擾。導頻功率通常為基站總發(fā)射功率的10%，增加導頻功率則小區(qū)的覆蓋增加，下行的容量減少。對于室內(nèi)覆蓋，應當避免小區(qū)間軟切換區(qū)域過大，實際上，如果室外基站的導頻功率發(fā)生變化，那么就會對室內(nèi)基站的軟切換區(qū)域造成影響。工程中認為“干擾可以控制”的經(jīng)驗值要求為：在室內(nèi)，分布系統(tǒng)的導頻功率比室外基站的導頻功率強10dB；在室外，室外基站的導頻功率要比室內(nèi)分布系統(tǒng)的導頻功率強10dB。實際中要根據(jù)具體情況優(yōu)化室外基站和室內(nèi)基站的切換參數(shù)。

4、一些工程經(jīng)驗

　　在實際WCDMA室內(nèi)系統(tǒng)工程建設中有如下一些經(jīng)驗可以借鑒。

　　（1）在現(xiàn)有2G系統(tǒng)本身就很緊張的條件下，引入WCDMA系統(tǒng)，邊緣場強大多不能夠滿足覆蓋要求。在這種情況下，需要在信號薄弱區(qū)域加入新的天線，以達到擴大覆蓋面積的目的。添加的新天線位置通常在原系統(tǒng)信號較弱的區(qū)域，在建筑布局上主要體現(xiàn)為遮擋物密集或墻體穿透損耗大的區(qū)域。

　　（2）在不改動原有天線的條件下增加新的天線，確實可以增加覆蓋面積，但是相應的大場強覆蓋的區(qū)域會相對減少。這對于擴大覆蓋面積來說是一件好事，但是對于覆蓋要求較高的業(yè)務，有可能會因此不能滿足。

　　（3）在現(xiàn)有2G系統(tǒng)中，如果2G覆蓋余量較大（20dBm以上），基本可以不用增加天線，就能夠達到WCDMA的-80dBm的覆蓋要求，如果遇到有局部的“盲區(qū)”情況，可以通過調(diào)整附近的天線發(fā)射功率來滿足覆蓋。

　　（4）通常條件下，辦公樓層和大堂比地下室和電梯井的覆蓋效果好，在引入WCDMA系統(tǒng)時，不同的場景對于是否增加新天線的要求是不同的。不同的場景，需要有不同的天線布放方案，在遮擋密集（或建筑材料損耗較大）區(qū)域通常適合采用小功率高密度的天線布放方案。

　　（5）在工程可實施且工作量不大的情況下（如：電梯井道內(nèi)），可對部分損耗較大的饋線進行更換，新增的饋線盡量采用7/8”饋線，以防再次更換，對被替換下來的饋線盡量重復利用控制成本。

　　（6）信號饋線、電源線盡可能分路由布放，用扎帶固定，充分利用樓內(nèi)吊頂中的線纜橋架敷設。泄漏電纜不能與風道等金屬管路平行敷設，周圍避免有直接遮擋物。

　　另外還需要綜合考察機房、傳輸和業(yè)主協(xié)調(diào)等限制條件。工程實施中發(fā)現(xiàn)，受到遠近效應的制約，每個天線的EIRP不應過大，每個天線點的覆蓋范圍不應過大。

5、結束語

　　從電信運營的戰(zhàn)略角度來看，良好的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)對于運營商提高服務水平、增強競爭實力、樹立企業(yè)形象，具有不可低估的作用。如何建立一個高質(zhì)量無縫覆蓋的網(wǎng)絡還將是一個在實踐中不斷發(fā)展完善的課題。