ＴＤ－ＳＣＤＭＡ室內覆蓋設計要點分析

尹啟祿　葛　磊　陳　浩

【摘要】文章從勘察、設計、模擬測試等方面出發，對TD-SCDMA室內覆蓋站點的設計要點進行了簡要的分析，以期能為中國移動的TD-SCDMA網絡建設提供有益的參考。

【關鍵詞】TD-SCDMA 信源分布系統

1 引言

隨著移動通信數據業務的迅猛發展，室內的話務量占總話務量的比例越來越大，對于運營商來說，室內分布系統的建設和優化越來越重要。但由于建筑物的結構、隔斷的不同，無線信號在室內的傳播很復雜，須考慮的因素也很多。

為使室內分布系統的建設達到預期的質量，方案設計尤為重要，設計決定了投資的多少和質量好壞。

作為運營商的工程管理人員，在對設計文件的質量把關時應抓住要點，本文將從如何做好TD-SCDMA室內分布系統設計工作的角度分析其要點。室內分布系統設計工作的重點主要包括設計勘測、信源設計、分布系統設計、模擬測試等方面。

2 技術指標要求

（1）無線信道呼損：無線信道呼損不高于2％；

（2）無線覆蓋區內可接通率：要求在無線覆蓋區內的90％位置，99％的時間移動臺可接入網絡；

（3）室內分布無線覆蓋邊緣場強PCCPCH RSCP>=

-85dBm，PCCPCH C/I>=-3dB；

（4）對于電梯、停車場等邊緣地區功率場強要求：PCCPCH RSCP≥-90dBm，C/I>=-3dB；

（5）塊差錯率目標值（BLER Target）：話音1%，CS64k0.1%～1%，PS數據5%～10%；覆蓋區域內通話應清晰，無斷續、回聲等現象；

（6）室內信號的外泄電平，在室外10米處PCCPCH RSCP≤-95dBm；

（7）天線口輸出功率要求：PCCPCH信道功率為0dBm～5dBm；在部分場合為更好的滿足業務需求，可適當減少單個天線的覆蓋范圍，天線口PCCPCH信道功率可達到7dBm。對于體育場館、空曠展覽中心、會場等特殊場景，TD信源功率和天線口功率可酌情提高。

3 設計勘測

設計勘測是設計工作的重要環節，設計勘測收集的數據是指導設計方案的重要依據。設計勘測的工作內容包括現網覆蓋信號場強的測試和工程安裝環境的勘察。

信號場強的測試包括室內GSM信號場強和室內TD信號場強的測試，室內采用步行測試，遍歷邊緣覆蓋區域和室內縱深點，要求地下層和非標準層每層必測，標準層隔層測，利用測試手機和測試軟件記錄相應的場強數據以供分析。GSM信號場強測試結果主要供2G/3G互操作分析用，TD室外信號的測試結果供室內外協同覆蓋分析用。

安裝環境的勘察包括信源設備的安裝位置、GPS天線的安裝位置及饋線走線路由的勘察等。

4 信源設計

信源的設計包括信源的選取及對信源的合路方式、功率配置的確定，信源的設計須和分布系統的設計統一考慮，須綜合考慮建設成本、建設質量和施工難度等因素。

4.1 信源選取

信源的選取是在遵循信源選取原則的基礎上，結合容量需求和設備的擴容能力來考慮的。

（1） 室內覆蓋場景的劃分

室內覆蓋場景的劃分依據有多種，本文的場景劃分根據建筑面積劃分為：

微型建筑物（6000m2以下），主要包括餐飲娛樂、小型超市、小型商場、小型停車場等場景；

小型建筑物（6000m2～16000m2），主要包括大型超市、小型辦公樓、小型醫院等；

中型建筑物（16000m2～50000m2），主要包括大型寫字樓、中型酒店、大型醫院、政府機關等；

大型建筑物（50000m2以上），主要包括大型酒店、綜合性寫字樓、大型體育場館、大型展覽中心、政府機關、交通樞紐等。

（2）信源的選取原則

目前，TD-SCDMA室內信源方式主要有：BBU+RRU、光纖直放站和無線直放站，各自的特性和應用場景如表1所示：

目前TD-SCDMA系統主要設備類型為BBU＋RRU基站，BBU+RRU能適合各類使用場景，相對于傳統信源，具有組網靈活、可分散分布功率資源、易于組成超級小區等優點，非常適合作為各場景下室內覆蓋系統的信源，故在信源的選取上應優先考慮BBU＋RRU設備。由于TD-SCDMA直放站會給施主基站帶來干擾，在直放站的應用上須慎重考慮。

（3）容量需求分析

對容量的需求分析首先要建立業務模型，根據業務模型得到不同載頻配置下的理論最大可承載用戶數，然后根據目標的用戶數得出須配置的載頻數。業務模型須考慮的因數包括CS域業務滲透率、每用戶忙時話務量、PS（R4）業務激活率、忙時每用戶數據流量、上下行數據量比例等，另外，如需支持HSDPA，還須考慮HSDPA的業務模型。表2是在經驗業務模型設定下不同載頻時隙配置時可承載的最大用戶數，僅供參考。

4.2 信源合路方式

在原有GSM室內分布系統的基礎上進行TD信源的饋入，有前端合路和末端合路兩種方式，具體采用何種合路方式須根據功率預算取定。

如圖1所示，前端合路方式在GSM系統信源饋入處同位置饋入TD-SCDMA信源，利用GSM原有的分布系統實現TD-SCDMA信號的覆蓋，主要對原有分布系統的無源器件替換、增加TD干放等。

如圖2所示，末端合路方式新增TD-SCDMA主干線，根據功率預算在合適的位置饋入TD-SCDMA信源，適用于大型建筑物且施工較易的場合。

4.3 信源功率的配置

TD-SCDMA室內分布采用BBU+RRU作為信源，用PCCPCH信道功率進行功率預算，對12W 6載波設備總輸出功率按照40.8dBm取定，考慮上下行各業務平衡，PCCPCH信道功率建議按照32dBm取定進行鏈路預算。

4.4 信源的小區設置

TD-SCDMA室內分布系統小區規劃應該遵循以下原則：

（1）TD-SCDMA室內分布系統小區規劃要充分考慮室內具體環境。規劃時重點考慮小區之間的隔離。可以借助建筑物的樓板、墻體等自然屏障產生的穿透損耗形成小區間的隔離。

（2）空曠或封閉性較差的室內環境，如：同一樓層由多個小區覆蓋的商場、超市，或挑空大堂、體育場館等開放性室內環境，必須嚴格控制不同小區之間的覆蓋區域，并在不同小區之間采用碼隔離度較高的碼組。對于大型場館等小區間隔離度較低的場景，應采用異頻組網。

（3）原則上單個小區覆蓋面積不宜過大，容量不宜過高，均衡覆蓋和容量，從而避免后期容量增加對現網室內分布系統做大的調整。

4.5 信源的頻率設置

在信源的頻率配置上應遵循以下原則：

（1）充分利用2010MHz～2025MHz頻段，在業務高密度區，擴展使用1880MHz～1900MHz頻段增加網絡容量，滿足業務需求。

（2）室內使用F1～F3，室外使用F7～F9，F4～F6原則上根據實際情況合理設置；F1~F9對應的中心頻點如表3所示。

（3）對有特殊容量需求的室內場景可以使用室外頻點或使用1880MHz~1900MHz頻段的頻點。

（4）室內覆蓋與室外覆蓋盡量采用異頻組網方式；在頻率緊張的情況下，應保證與室外有切換關系的室內小區的主載頻與室外小區主載頻保持異頻。

（5）HSDPA和R4的組網方式優選HSDPA/R4混合載波獨立時隙組網方式，在N頻點系統中，HSDPA既可以配置在主載波上，也可以配置在輔載波上。

4.6 碼字設置

TD-SCDMA的碼字在設計時重點考慮的是下行同步碼和擾碼，在碼字設置時應遵循以下原則：

（1）使用頻率和碼字來區分小區，頻率規劃和碼規劃需要結合在一起做。

（2）相鄰小區或干擾小區不能分配同頻同碼組，即保證同頻同碼組的復用距離盡可能大，盡量保證同頻同碼組小區的干擾電平低于噪聲電平。

（3）同一個小區的各相鄰小區之間不能使用同頻同碼組。

4.7 時隙配比設置

時隙比例規劃需要根據目前TD-SCDMA網絡用戶的業務種類和比例來進行設置，通過計算來獲取最佳的上下行時隙配置比例，以使頻譜資源利用率最高。計算舉例如下：

某小區忙時有100個用戶，其中AMR語音用戶有90個，PS64k用戶為5個，PS128k用戶為3個，PS384k用戶為2個（暫時不考慮HSDPA業務用戶），在滿足所有用戶的前提下，根據表4中的BRU需求數量來計算，共需要364個下行碼道（BRU）和260個上行碼道（BRU）。

按照上行260個BRU和下行364個BRU計算，那么采用不同時隙比例的資源利用率結果如表5所示：

從表5可以看出，在這種業務模式下，3:3 的分配比例更為合適。

4.8 鄰區的規劃

相鄰小區的設置須同時考慮到TD-SCDMA系統內的相鄰小區和其他系統（GSM）系統間的鄰區。

（1）對于封閉性較好的室內小區可只考慮室內TD小區之間及室內GSM小區之間的鄰區關系；

（2）對封閉性較差的室內小區除考慮室內TD小區之間及室內GSM小區之間的鄰區關系外開需考慮室內外小區的鄰區關系。

5 分布系統設計

室內分布系統的設計是整個室內覆蓋設計的重點所在，室內分布系統的設計須結合鏈路預算和模擬測試的結果，使得在滿足邊緣覆蓋場強要求的前提下，天線口的輸出功率在合理的范圍之內，同時滿足室內外協同覆蓋的要求及系統間互操作的要求。

5.1 天線口輸出功率分析

（1）最小耦合損耗

最小耦合損耗（MCL，Minimum Coupling Loss）定義了基站和手機的發射部分與接收部分之間最小的耦合損耗，MCL要求≥65dB。

假設TD-SCDMA系統UE的最小發射功率為-49dBm，PCCPCH按照32dBm計算，基站到該分布天線路徑損耗為L，全向吸頂天線增益Gant=3dBi，UE天線增益GUE=0dBi，UE距離天線最近為1米，天花板損耗3dB左右，其路徑損耗為L1，則有：

MCL=L+Gant+L1+GUE

L1=32.45+20lgf+20lgd=38.4dB

MCL=L+3-3+38.4-0＝L+38.4≥65dB，得到L≥26.6dB（分布系統損耗）。

天線口輸出功率Pant為：Pant=32-L

得出，Pant≤32-26.6=5.4dBm。

相應地，當PCCPCH設為29dBm、27dBm時，最大的天線口輸出功率如表6所示：

（2）天線口輸出功率分析

計算公式：

P=信源輸出功率 - ∑合路器損耗 - ∑饋線和接頭損耗 - ∑功率分配器件的插入損耗和分配損耗

在設計時應詳細分析各個天線口的輸出功率，對于不在指標要求（0dBm~5dBm）范圍內的天線，須闡述取值的依據。

5.2 邊緣場強分析

計算公式：

邊緣場強=天線口功率+天線增益-自由空間傳播損耗-衰落余量

其中：

天線口功率按天線口功率計算公式得到；

天線增益：全向天線取3dBi，定向天線取6dBi；

自由空間損耗=20lgd+20lgf-28。

衰落余量參考表7：

對邊緣場強進行分析時須結合室外小區的信號強度，確保室內TD小區信號比室外TD小區的信號強，切須保證邊緣場強的信號強度滿足2/3G互操作的需求。

5.3 模擬測試

模擬測試是在天線口注入模擬TD信源信號，使用測試手機或掃頻儀進行信號強度測量。在進行分布系統的方案設計時，模擬測試是很重要的輔助設計和方案驗證手段。在進行模擬測試時，必須保證測試的樣本點數，否則測試就會流于形式，但同時也要兼顧模擬測試的工作量，已滿足設計進度的要求。

模擬測試的一些要求：

（1）模擬信源信號的發射功率應按照設計的天線口功率進行設置，調整發射功率時須考慮分布系統的改動。

（2）對于建筑物的地下部分要求每層必測，地面部分首層必測，非標準層每層必測，標準層如果天線布局一樣，則可選取理論計算值較小的樓層進行測試。

（3）對于每個天線的測試，重點測試目標覆蓋區域的邊緣覆蓋場強，應特別關注窗邊、拐角區域。

5.4 切換區域設置

（1）切換區域不宜過大或過小，過大容易引起小區間的干擾；過小不容易保證切換時間的要求。

（2）室內小區與室外小區的切換區域規劃在建筑物的入口處。其他區域，盡量控制室內、外信號的相互泄漏，避免相互干擾。在室內的用戶盡量用室內分布系統覆蓋。

（3）室內小區以樓層為小區邊界的，切換帶規劃在樓梯處。

（4）電梯的小區劃分可把電梯覆蓋信號與低樓層劃分為一個小區或把電梯覆蓋信號單獨劃分為一個小區，與平層之間的切換盡量設置在電梯廳處。

6 結束語

室內覆蓋的設計是室內覆蓋工程建設的關鍵環節，室內信號傳播的復雜性使得室內覆蓋的設計方法與室外宏基站設計方法不同，室內覆蓋設計須考慮的因素更多，同時室內覆蓋的設計效率也待進一步摸索提高。

【作者簡介】

尹啟祿：畢業于暨南大學，工商管理碩士，高級工程師，現任中國移動通信集團廣東有限公司工程管理中心總經理，長期從事移動通信網絡工程建設管理及技術研究工作。

葛磊：畢業于北京郵電大學，工學，高級工程師，現任職于中國移動通信集團廣東有限公司工程管理中心，長期從事移動通信網絡工程建設技術管理和研究工作。

陳 浩：畢業于北京郵電大學，高級工程師，現就職于中國移動通信集團廣東有限公司，長期從事移動通信網絡工程建設項目管理和技術支撐工作。