無線網絡室內覆蓋的實現與優化

錢振技

【摘要】文章重點分析了引入室內覆蓋的理由，以及室內覆蓋的實現方式：微蜂窩接入、直放站接入、宏蜂窩分裂接入，提出了各種優化方法：直放站自身的優化、無線參數優化和鄰小區的優化，并給出了具體案例。

【關鍵詞】室內覆蓋 直放站 天線 無線參數 鄰小區

1 引言

寧波聯通無線網絡運行已經有10年了，市區路面覆蓋和室外覆蓋作為網絡建設重點已基本完善。但城市建設與發展不斷加快，越來越多的高樓大廈、居民小區等建筑群拔地而起，解決高層室內覆蓋已經成為城市無線網絡優化中的一項重要內容。

2 為什么需要引入室內覆蓋

相關的統計結果顯示：移動用戶的室內通話行為越來越多，約占整個通話的60%，但是在一些高層建筑，覆蓋情況不是很好，會造成話音質量差、掉話等問題。在一些建筑比較密集的多層（如6層）居民小區，離基站相對較遠，同時又受到周邊樓宇的遮擋，雖然在小區的室外基本能夠正常通話，但是到達室內后，信號衰減非常大，尤其是在1到3樓及地下儲藏室，這就成了覆蓋弱點。

室內覆蓋是針對室內用戶群、用于改善建筑物內移動通信環境的一種成功的方案，近幾年在全國各地的移動通信運營商中得到了廣泛應用。其原理是利用室內天線分布系統將移動基站的信號均勻分布在室內每個角落，從而保證室內區域擁有理想的信號覆蓋。

室內覆蓋的引入可以較為全面地改善建筑物內的通話質量，提高移動電話接通率，開辟出高質量的室內移動通信區域；可以分擔室外宏蜂窩話務擴大網絡容量，也可以解決高層干擾問題。

3 室內覆蓋系統實現方式

3.1 微蜂窩接入方式

要改善高話務量地區的室內信號覆蓋，作為比宏蜂窩更好的室內系統解決方案，微蜂窩是最佳解決方案。微蜂窩方式的通話質量比宏蜂窩方式要高出許多，對宏蜂窩無線指標的影響甚小，并且具有增加網絡容量的效果。寧波聯通對市區部分大型寫字樓以及高標準酒店的G、C二網都用北電微蜂窩系統進行了覆蓋，這些區域網絡覆蓋良好，例如平安大廈、世貿中心等。

微蜂窩的建設對環境要求較高，需要有專用的機房及空調；而且其成本較高，需要進行頻率規劃，增建傳輸系統，網絡優化工作量大。因此需要綜合權衡移動網絡和運營商等多方面因素才能定奪，對話務量少、投資回報少的站點，應該慎重規劃。

3.2 直放站接入方式

目前是室內覆蓋系統最普遍的方式，具有體積小、安裝方便靈活、價格低等優勢。由于微蜂窩的設備投入與工程周期都較大，只適合在話務量集中的高檔會議廳或商場使用，在這種情況下，直放站（Repeater）以其靈活簡易的特點成為解決簡單問題的重要方式。直放站不需要基站設備和傳輸設備，安裝簡便靈活，設備型號也豐富多樣，在移動通信中正扮演越來越重要的角色。

直放站主要分為無線直放站與光纖直放站：無線直放站是最常見的一種直放站，設備成本低，易于安裝，尤其是方便搬遷，是補盲、擴大覆蓋區域最簡便的方法。但同頻無線直放站如果調測不當則極易造成對基站的干擾，尤其是在CDMA系統中，這種現象更加明顯，在接入網絡時要特別注意。

光纖直放站是目前普遍認為比較穩定的直放站，使用時要控制接入基站的底部噪聲電平。它需要使用光纖將基站信號連入直放站系統內，信號源比較純凈，一般不容易對大網形成干擾。高大建筑物室內覆蓋采用光纖接入時，有時為了平衡各扇區間的話務量，還會采用多扇區接入的光纖直放站。

光纖直放站將扇區覆蓋范圍延伸，但相應地也會增加延時，所以帶直放站的扇區搜索窗應該根據引入的延時合理調整。

3.3 宏蜂窩分裂接入方式

宏蜂窩分裂接入方式是以室外宏蜂窩作為室內覆蓋系統的信號源（即無線接入方式），主要思路是就近直接采用附近基站信號源，在相應的宏小區功分、耦合或分裂出一部分信號，采用特型天線進行直接覆蓋。其前提是要充分結合現場無線環境和正確使用特型天線，以防止無線信號泄漏或過覆蓋形成網內干擾。目前這種覆蓋方式在寧波一些新建的大型住宅小區使用較為廣泛，如日月星辰、中山明都等。主要優點是性價比較高，在投入不太大的情況下，可以對大量面積進行覆蓋。

普通天線水平波瓣比較寬，垂直波瓣比較窄。天線的增益與波瓣的寬度成反比，在相同增益的情況下，水平波瓣比較寬的天線，垂直波瓣比較窄。而該方式需要選用垂直波瓣較寬、水平波瓣較窄的天線；在不需要覆蓋很遠的情況下，適當降低天線的增益，提高垂直波瓣的寬度。天線的增益、水平方向波瓣、垂直方向波瓣這三個方面是相互制約的，根據實際情況選擇適合的天線，有時候能達到事半功倍的效果。

3.4 具體案例

以下為寧波聯通比較成功的日月星辰的設計方案，主要采用宏蜂窩分裂接入方式進行小區覆蓋。

（1）無線覆蓋解決方案示意圖

（2）方案陳述

利用春天賓館室分系統作為信號源，耦合一路信號作室外重發覆蓋該地區，解決G/C網室內深度覆蓋問題。

利用單身公寓室分系統作為信號源，分別耦合G/C網各一路信號作室外重發覆蓋該地區，解決G/C網另一面室內深度覆蓋問題。

利用興寧大廈GSM/CDMA基站第二扇區作為信號源，耦合該小區信號，利用特型天線覆蓋該地區，解決兩棟高樓G/C網室內導頻污染和干擾問題。

總體上，無論是G網還是C網我們都從兩到三個方向引信源打目標樓盤，使整個樓盤覆蓋完整。

4 室內覆蓋系統的優化

4.1 直放站自身的優化

在選擇直放站類型時有這樣一個原則：在樓頂或墻壁安裝室外天線的地方，如果測到某個小區的信號比其它小區的強負十幾dBm以上，并且質量好，則選擇寬帶直放站；如果周圍小區的信號強度都接近，并且很難找到信號質量很好的小區，則選擇選頻直放站，這樣就可以選擇一個信號相對不強但是質量很好的小區為施主小區。

另外，直放站對基站的上行干擾也是一個需要注意的問題。所有的直放站接入基站均存在著上行通道，接入到基站接收機入口的噪聲功率要小于-120dBm，這是由設備本身的工作帶內的雜散輻射電平和上行增益共同決定的。在實際調測中，需要把重發端的天饋系統或者有源干放（一般為室內分布系統）接入，然后讓網管監控人員觀察二極接收電平。只要控制住上行噪聲，直放站就不會對基站形成干擾。

直放站施主站的選擇也比較重要，原則上盡量選擇傳輸鏈路比較近的，因為距離遠引起衰耗大從而會對設備性能產生影響。

4.2 無線參數的優化

對CDMA來說主要包括搜索參數與切換參數。搜索參數如AcquisitionSearchWidth，決定了在接入信道上基站的捕獲搜索半徑。由于基站對手機的傳輸時間一無所知，為了獲取基站服務范圍的手機信號，需要設置一個捕獲搜索窗口尺寸，以服務于小區任意覆蓋范圍內的每個手機。該參數默認值為2400，但如果室內覆蓋系統運用光纖直放站，相當于基站覆蓋范圍擴大，則需要增大接入信道捕獲搜索窗口寬度，一般設置成最大值4095。

切換參數主要有SRCH_WIN_A、SRCH_WIN_N、SRCH_WIN_R。SRCH_WIN_A是指移動臺搜索激活集和候選集中導頻多徑信號搜索窗的大小，此窗口以正被解調的業務信道多徑信號中最先到達的為參考中心，設置過小，移動臺會遺漏部分多徑信號。而如果移動臺沒收到足夠的多徑信號，相應導頻Ec/Io值會較差（因為移動臺會將每路多徑信號的Ec/Io值合成總的Ec/Io），從而降低了該導頻加入激活集的機率，同時增加了掉話的可能性。一般城區基站SRCH_WIN_A設置為5，而如果扇區下加了光纖直放站則要設置為7以上，有些經過實際計算還要設置得更大。

SRCH_WIN_N與SRCH_WIN_A相似，不同之處在于它用于搜索相鄰導頻集中的導頻。因為相鄰導頻集中導頻的精確到達時間不能確定，此窗口可以設置得比SRCH_WIN_A稍大，大的窗口將會增加相鄰導頻被搜索到的可能性。參數SRCH_WIN_R與SRCH_WIN_N相似，不同之處在于它用于搜索剩余導頻集中的導頻。由于室內直放站離施主站一般有一定的距離，加上本身設備的時延，使得移動臺進行軟切換時搜索窗需要設置在合適的范圍內，不然移動臺會遺漏部分多徑信號。

具體切換參數設置與窗口大小關系如表1所示，此參數以PN chips為單位定義。

無線參數對G網來說主要是小區重選方面的參數，通過C2準則可以使手機在空閑狀態駐留在室內微蜂窩小區上。C2準則即小區重選準則，根據GSM05.08協議，影響C2準則的主要參數為C1和小區重選偏移（CRO），其中C1=手機接收電平（RxLev）－手機最小接入電平（RxAccMin）為小區選擇準則。切換時移動臺通話按優先級接收，為了防止乒乓切換，讓通話較長時間保持在室內覆蓋小區，需要設置切換門限和磁滯參數。

4.3 鄰小區優化

在高層室內會接收到許多附近基站的信號，為了能與室內的主覆蓋小區進行正常切換，需要把相關扇區加入到鄰小區。由于每個扇區添加的鄰小區數量有限，而且鄰小區過多會引起切換緩慢或成功率降低，因此需要慎重考慮。對過于遙遠扇區的信號，還是需要運用調整天線與參數的方法來控制覆蓋。

4.4 具體案例

華信國際大酒店是奉化分公司大型集團客戶，近期他們投訴在酒店部分區域存在CDMA主被叫困難。接到投訴后運維部無線網優中心立即對該大樓進行了測試，并提出了調整方案。方案實施后，2009年1月8日網優中心聯系投訴用戶并進行了現場復測，得到了用戶的認可。

（1）前期測試描述

測試方式是用手機進行短呼測試并用接收機進行導頻掃描，從而檢查室內分布信號是否有較大的時延，另外可以根據掃頻反映的情況對相關小區進行相鄰關系的調整。由于接收機與GPS集成在一起，因此一定要在窗口附近能鎖定衛星的地方，接收機才能正確反映出掃頻情況。高層的窗口接收到的信號比較多，無線環境復雜，很具有分析意義。我們在18層行政休息室朝南的窗口鎖定了衛星進行掃頻測試，其他樓層則主要測試了手機的接收與發射性能功率。

從測試數據來看，總體信號強度較理想。但18層有窗口出現導頻污染的情況，需要補齊相鄰關系。

（2）相關問題分析及調整

直放站調整方案

從測試情況來看，C網室內分布覆蓋區域前向信號強度比較正常，能為手機提供良好服務。但反向上，除了連接儀器的手機上發射功率正常外，其余的2個手機發射功率都較高，一度出現手機發射功率在10mw以上的情況，手機發送的信息很難送達施主站。建議直放站加大上行增益，目前奉化明珠第一扇區二極接收比較正常，應該可以承受新增的上行功率。測試中發現室內分布天線大多安放在走廊，建議在會所和餐廳等大的場所增加天線，以壓制周圍基站的信號。

關于室內分布時延的分析

室內分布系統時延一直是困擾高層覆蓋的大問題，光纖直放站如果傳輸鏈路不佳或者多徑引起的時延過大，而手機搜索窗設的不夠大就會導致前向鏈路差，致使接入困難或者掉話。而搜索設窗置過大，呼叫建立時間就會很長或者呼叫失敗。下面是光纖直放站引入時延的經驗公式：

(2×R×6.6)/1.61+(1.5×d×6.6)/1.61+t/0.814

其中，R是直放站的覆蓋半徑，單位是km；d是光纖長度，單位是km；t是設備的延時，單位是μs，一般是6μs。

假設華信國際施主站到奉化明珠的光纜為2公里，直放站覆蓋半徑2公里，設備延時5ms，可以大致算得時延為34.4chips，查得對應SRCH_WIN_A為7，而目前設置的值正好為7，沒有問題。上述搜索窗的設置是建立在理論基礎上的，如果由于鏈路問題出現不正常的時延，那就應該另外設置。

在18層休息室窗口進行測試時，看到室內分布信號的時延只有6chips，比較正常。由此可見，從掌握的測試數據來看，時延還是在正常的測試范圍內的，目前設置的參數合理。

（3）相鄰關系的調整

窗口處收到信號較雜，如果室內分布天線放置不合理，周圍基站的信號將比室內的強，不加相鄰關系就會導致接入失敗或掉話。我們截取了ACTIX軟件上的Refrence PN圖，從圖上看，PN459（奉氣象局Z）、PN123（奉氣象局X）、PN291（奉氣象局Y）、PN120（前方新村X）、PN405（城東蘇家Z）需要與室內分布信號PN45（奉化明珠X）做相鄰關系。

（4）方案實施情況

2009年1月2日已完成周圍扇區鄰小區修改，并對信號源奉化明珠第一扇區LOG進行檢查。經分析，該扇區工作情況正常。1月3日網建部安排了直放站廠家一起調節上行增益，增大上行增益3dB后，手機發射功率有所降低，呼叫成功率提高。1月8日調整奉化明珠第一扇區天線，控制其覆蓋范圍，以避免重疊覆蓋區域。

（5）復測情況

1月8日下午，無線網優中心對華信國際大酒店進行了整改后的復測，測試中發現信號強度較理想，可以滿足正常通話需求。

5 結束語

無線室內覆蓋工作包括工程勘查、設計、施工、調整和優化等幾個過程，每一個過程都涉及到很多方面。在具體實施的過程中，需要根據樓層的情況選擇天線的類型，根據建筑物的具體情況選擇合適的設備，還需要結合周圍大網進行優化?？傊紤]全面，措施靈活。

室內覆蓋在目前激烈的市場競爭下顯得尤為重要，3G時代的來臨更是帶來了機遇與挑戰，在平時優化工作中我們要格外重視，不斷改善以趨近最佳。