高層建筑中WCDMA室內分布性能優化探討

李興龍，史文祥，李 巍（.中訊郵電咨詢設計院有限公司，北京00048；.中國聯合網絡通信集團有限公司，北京0003）

0 前言

根據國外3G網絡運營調查，有70%的業務發生在室內，因此室內分布系統網絡質量對運營商較為關鍵，通過室內分布系統的網絡優化可以提升網絡質量，從而給用戶帶來更好的業務使用體驗。在室內分布系統的建筑類型中，高層寫字樓或辦公樓等高層建筑場景，因為其高端客戶較多，對語音、數據業務均有較高的要求，無線環境復雜，成為室內分布系統優化的重點和難點。本文通過對高層建筑室內分布站點進行測試和研究分析，提出高層建筑中WCDMA室內分布系統優化的思路和方案。

1 高層建筑室內分布系統存在的問題

通過對大量高層建筑室內分布站點進行研究和問題統計，明確高層建筑WCDMA室內分布系統普遍存在以下7類問題。

a）覆蓋干擾問題。主要包括弱覆蓋、導頻污染、干擾等。

b）數據業務問題。主要是HSDPA、HSUPA速率問題，即速率較低、不穩定等情況。

c）切換問題。室內外切換、2G/3G互操作以及切換帶來的其他問題。

d）室內信號外泄問題。室內信號對室外信號存在外泄干擾。

e）室外信號入侵問題。室外信號對室內信號存在入侵干擾。

f）硬件問題。室內分布系統涉及到大量的耦合器、功分器等器件，這些器件易損壞。

g）物業問題。物業帶來的室內分布系統被人為破壞、更改等。

圖1示出的是6個省份約300個高層建筑室內分布站點的問題統計結果。

圖1 高層建筑室內分布問題占比分布

從圖1可知高層建筑WCDMA室內分布系統中最主要的是覆蓋干擾問題和數據業務速率問題，因此本文研究側重于覆蓋干擾問題和數據業務速率問題的優化思路和解決方案。

2 高層建筑室內分布系統存在的問題及優化

2.1 覆蓋干擾問題及優化

覆蓋干擾問題是高層建筑場景中較為普遍的問題，在對高層建筑進行覆蓋干擾優化時，需要結合高層建筑的特點。

2.1.1 覆蓋干擾問題形成原因

在對高層建筑覆蓋干擾問題進行優化時，需要首先明確問題產生的原因，才可以有針對性地提出優化思路和解決方案。經過對大量高層建筑室內分布站點測試數據的統計，發現造成覆蓋干擾問題的原因主要有以下幾個方面。

a）高層建筑用途多變，裝修頻繁，天線容易損壞或者位置易被挪動以及過多的裝修材料導致信號被衰減。

b）高層建筑客戶群體容易隨建筑物用途變化而帶來較大差異，造成設計時的估計不足。

c）高層建筑容易因為RRU覆蓋樓宇過多，造成天線分配功率不足。

d）高層室外信號較強，容易給室內信號帶來干擾，形成導頻污染。

2.1.2 覆蓋干擾問題分析思路

從上面室內分布系統覆蓋干擾形成原因可以發現，高層建筑首先因為其經營活動變化較為頻繁，硬件改動較大，且容易遭受損壞；其次是因為樓層過多容易造成天線功率不足以及樓層較高容易形成導頻污染，所以在高層建筑室內分布系統優化中，應該遵循以下分析思路和解決方案。

a）存在問題的判斷。明確覆蓋干擾問題形成原因，明確是弱覆蓋或者導頻污染問題，并需要進一步明確導頻污染問題是否因弱覆蓋造成。

b）硬件及天線功率的排查。針對高層特有的弱覆蓋形成原因，首先排查硬件和天線，避免做無用功；其次對RRU覆蓋區域以及天線位置進行排查，并選擇相應的調整方案。

c）高層導頻污染的解決。盡量采取調整室內信號，避免因為調整室外信號給大網帶來影響。

d）特殊情況的解決。如果采取以上措施后仍然不能解決問題，可以適當考慮異頻組網方案，并設置相關的參數，確保切換正常。

2.1.3 案例介紹

為了更好地說明以上解決覆蓋干擾問題的思路和方法，以測試中的一個典型案例進行說明。該高層建筑地上29層，地下1層，1~4層為會議、餐飲、大堂等設施，5層以上為酒店客房，測試發現，地下1層、5層、15層的RSCP較差，另外1層、5層、19層的Ec/Io較差（見表1和表2）。

表1 RSCP分布（%）

表2 Ec/Io分布（%）

通過對問題進行深入研究，發現地下1層、1層、5層、15層存在弱覆蓋，19層存在導頻污染，針對這2個問題，采取了相應的優化措施。

針對弱覆蓋問題采取了下列優化措施。

a）排查天線硬件問題，發現5層天線在裝修過程中被損壞，立即更換天線。

b）查看天線位置，發現天線位置基本和規劃一致。

c）查看天線數量，發現1層因建筑物擴建，新擴建區沒有及時安裝天線；地下1層天線數量不足，立即增補天線。

d）查看RRU覆蓋是否合理，發現15層單個RRU覆蓋樓層過多，與原規劃不一致。在原規劃中，SC458應該覆蓋4~16層；實際SC458覆蓋4~23層，覆蓋樓層過多，造成天線發射功率不足。為解決該問題進行RRU覆蓋樓層的重新規劃，使得SC458覆蓋4~17層（見圖 2）。

圖2 RRU覆蓋規劃圖

針對19層存在的導頻污染，考慮到調整大網信號會給大網用戶帶來影響，所以采取對室內分布信號進行調整，將室內天線移到靠近窗邊位置，從而有效解決了導頻污染問題。

2.2 數據業務速率問題及優化

在對高層建筑進行測試發現，數據業務速率問題是高層建筑場景中的主要問題，這與前期調查相吻合，同時也說明目前在高端客戶中數據業務需求較大，數據業務包含HSDPA和HSUPA，本文從這2個方面進行闡述。

2.2.1 HSDPA速率問題及優化

高層HSDPA速率問題更多的是因導頻污染引起頻繁切換以及用戶數量過多造成的，導頻污染問題的優化可以參考第2.1節，針對用戶數過多造成高層建筑內速率較低時，可以考慮多載頻的組網方案。

本文以某運營商大樓為例進行說明。測試該運營商大樓時發現HSDPA業務速率較低，原因是用戶數過多，日常中使用HSDPA業務的人員較多，資源嚴重不足，用戶體驗較差，普通的優化措施已經不能解決該問題，因此直接采取多載頻組網方案，并且考慮到后續用戶的增長，一次性進行三載頻的組網。

3個載頻F1、F2、F3都對全樓進行覆蓋，3個載頻中F1使用與大網相同的頻率，其他2個頻點F2和F3也類似于F1對整棟大樓進行覆蓋，通過參數設置，空閑態時都駐留在F1，語音業務也承載于F1；當有數據業務發起時，優先承載于F2，如果F2資源不夠，不能滿足業務需求，則將PS繼續承載到F3，從而有效地解決了容量問題和對CS業務的影響（見圖3）。

圖3 異頻組網示意

2.2.2 HSUPA速率問題及優化

在研究中發現，HSUPA速率存在問題時RTWP基本上也處于異常狀態，因此在優化中，應該關注RTWP的波動。

從HSUPA理論知識可知：HSUPA是上行干擾受限，它的速率與RTWP有直接關系，因此在對HSUPA進行優化時，需要解決覆蓋干擾問題；其次需要重點關注RTWP的值，看該值是否在合理的范圍（因為部分城市采取RRU級聯，在排查時需要考慮因為RRU級聯而帶來的抬升，理論抬升值為10lgn，n為級聯的RRU個數）。當RTWP異常時，需要去查看硬件是否存在問題，以及調整背景噪聲參數等。

背景噪聲參數是用于設置小區底噪的，3GPP 25.133規定的RTWP物理范圍是-112.1~-50 dBm，每隔100 ms Node B會進行一次RTWP的測量，當RTWP值在上報時，按照3GPP 25.133進行一定的映射，具體換算關系式為

式中：

I——背景噪聲參數

以南方某城市的一個高層建筑為例進行說明，初始HSUPA測試速率只有500 kbit/s，速率較低，查找原因發現沒有存在覆蓋干擾問題，同時通過網管觀察發現，RTWP為-102 dBm左右，偏離了正常值，將背景噪聲從61調整到91時，速率上升到2 Mbit/s左右，調整前后的速率對比見表3。

3 結束語

室內分布系統網絡性能受設計、物業等因素的影響較大，而高層建筑室內分布系統受該方面的影響更為嚴重，因此在規劃建設的時候應該盡量消除上述因素；同時在優化中應盡量以調整室內信號為主，優化方案也應以簡單易實施為原則，并考慮周圍的無線環境和未來的用戶業務變化。另外本文僅研究的是高層建筑WCDMA室內分布站點性能的優化流程和解決方案，對于可能存在的其他問題以及其他建筑室內分布系統存在的問題并沒有一一列出，可以仿照本文思路進行研究。

表3 背景噪聲參數修改前后指標的對比

［1］黃云飛，唐永麗，朱裕江.3G室內分布系統規劃設計及測試方法研究［J］.移動通信，2006，30（4）.

［2］虞春明，楊雪瑾，蔣建國，等.大型場館移動網絡優化中的弱覆蓋問題［J］.通訊世界，2005（1）.

［3］張新程，關山.HSUPA/HSPA網絡技術［M］.北京：人民郵電出版社，2008.