TD-LTE多場景室內深度覆蓋解決方案

常爽

（中國移動通信集團四川有限公司，成都 610041）

2013年12月4日，工信部向三大電信運營商發放了TD-LTE網絡運營牌照，標志著中國移動通信進入4G時代。LTE是由3GPP制定的高數據速率、低時延、面向分組域的新一代寬帶移動通信標準。LTE分為FDD和TDD兩個版本，其中TD-LTE是LTE的TDD版本，它繼承了TD-SCDMA的特殊時隙和智能天線等關鍵技術，是中國主導的4G國際標準。

從3G業務分布規律來看，大約有70%的數據業務發生在室內，室內信號覆蓋質量成為影響4G網絡質量的關鍵點。我國TD-LTE運行頻率處于2 GHz頻段，信號穿透能力和繞射能力較弱。隨著城市化進程的加快，大型建筑和高層建筑逐漸成為新型城市建筑的主體，4G室內覆蓋建設規模大、造價高、施工難度大，已經成為4G無線網建設的投資重點和難點。目前，除傳統的無源分布系統外，也涌現出一些新型的室內覆蓋技術，比如光纖分布系統、小基站模式和飛小區（Femtocell或者稱為Nanocell）等。因此，我們必須進一步分析室內覆蓋場景特征，研究如何運用新技術，系統化室內深度覆蓋解決方案，在保障業務質量的前提下，有效降低工程造價水平。

1 我國TD-LTE頻譜分配情況

頻率是無線系統工作的基礎，也是影響其覆蓋能力的關鍵。在國際上，世界無線電大會負責全球頻率資源分配的協調。在國內，由工信部負責頻率資源的分配。目前工信部已經對中國TD-LTE使用頻率進行了劃分，具體如表1所示。

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從目前分配的頻率來看，中國的4G系統工作在2 GHz頻段。該頻段傳播、繞射和穿透能力都低于GSM900 MHz頻段。這給4G的深度覆蓋帶來較大挑戰。

2 室內覆蓋場景分類

從建筑物的結構和體量來劃分，可以將室內覆蓋場景分為兩類，一類是簡單結構樓宇，主要特征是內部縱深較小、結構較為簡單，單層面積較低的建筑，常見的有普通居民小區、中高層居民小區、別墅區、回字形布局的建筑物等。另一類是復雜結構樓宇，主要特點是內部縱深較大、結構復雜，單層面積較大的建筑物，如大型單體建筑、大型高層建筑、大型交通樞紐等。

從建筑物不同區域的業務需求分布來劃分，可以將室內覆蓋場景分為高業務需求區域、基本業務需求區域、無業務需求區域，以及臨時性和過渡性需求區域。高業務需求區域主要是用戶駐留且發生大量話音和數據業務的區域，如正常營業時間內的商場、已經入住公司的寫字樓樓層、已經投入使用的交通樞紐的用戶候車區域等。基本業務需求區域主要是指地下停車場等區域。這些區域用戶停留時間很短，通常處于移動狀態，業務需求很低。無業務需求區域主要是指在建大樓、尚未出租的寫字樓或者樓層，未有或者少量住戶入住的居民小區等，這些樓宇或者局部區域在短期內基本沒有業務需求。臨時性和過渡性需求區域是指用戶少量入住，建筑物局部存在業務需求的區域，或者用戶在建筑物某處短期集中（如會議室），導致的業務突發區域。

針對不同的建筑物特點和業務需求發展階段，可以因地制宜地選擇最優室內覆蓋解決方案。

3 TD-LTE分場景室內深度覆蓋解決方案

3.1 TD-LTE室內覆蓋的規劃指標要求

室內覆蓋規劃需要同時考慮網絡容量和覆蓋質量兩個方面。網絡容量規劃主要基于用戶和業務預測，通過小區劃分和載波配置數量來解決。覆蓋規劃主要確保目標覆蓋區域內的信號覆蓋強度和質量。覆蓋規劃的主要指標包括室內面積覆蓋率、RSRP和RS-SINR等。根據測試經驗，結合業務質量要求，室內覆蓋指標參考取值如下。

面積覆蓋率：通常取值為95%。

RSRP：在普通覆蓋區域，該值要求大于或等于-105 dBm；在會議室、重要辦公區域、營業廳等區域，該值要求大于或等于-95 dBm。

RS-SINR：在普通覆蓋區域，該值要求大于或等于6 dB；在會議室、重要辦公區域、營業廳等區域，該值要求大于或等于9 dB。

在4G業務發展的初期，室內分布首先需要解決覆蓋質量問題。

3.2 簡單結構樓宇場景的覆蓋方案

對簡單樓宇的覆蓋優先采用“室外覆蓋室內”的方式，即采用室外宏站或者室外分布系統，從外向對建筑物室內區域進行覆蓋。該方案需要根據不同的建筑物特點，可采用不同的建設方案。

（1）對于連續規則排列的居民住宅，包括高層住宅樓宇，可使用“RRU+特型天線”，采用從低向上覆蓋、從高向下覆蓋和兩樓之間相互對打的覆蓋方式（如圖1所示）。RRU主要采用雙通道RRU。特型天線包括偽裝天線（如射燈天線）、壁掛板狀天線等。

圖1 規則排列居民住宅覆蓋方式

圖2 獨棟高層建筑物覆蓋方式

（2）對于縱深較淺的獨棟高層建筑物，可采用“BBU+多個RRU+定向天線”上傾覆蓋方案，從建筑物的多個角度進行深度覆蓋（如圖2所示）。

（3）該方案造價低，布局靈活，業主協調難度較低。對于局部覆蓋不足的區域，如電梯、地下停車場等，可輔以分布系統加特型天線進行補充覆蓋。

3.3 結構復雜樓宇場景的覆蓋方案

對于結構復雜的大型樓宇、高層樓宇，“室外覆蓋室內”方式已經不能滿足覆蓋縱深和質量的要求，因而只能采用室內分布系統進行覆蓋，主要采用的技術手段包括常規無源分布系統、光纖分布系統以及小基站模式等。

（1）常規無源分布系統。該方案利用合路器將2G/3G/4G信號饋入，通過饋線傳送射頻信號，利用功分器、耦合器分配信號功率，通過吸頂天線等來發射和接收信號。無源分布系統是目前應用最廣的室內覆蓋方案。對于已有2G/3G分布系統的樓宇，可利舊改造現有分布系統，或者獨立新建一套分布系統，實現TD-LTE的覆蓋。考慮到雙路由造價高、雙路信號功率不易平衡、MIMO性能提升存在不確定性等限制條件，除大型體育場館、重要交通樞紐等對容量要求較高，以及營業廳等對數據速率較高的場所之外，原則上不推薦建設TD-LTE雙路分布系統。

（2）光纖分布系統。是傳統分布系統廠家推出的一種較為新型的分布系統。該系統由信號接入單元、擴展單元和遠端功放組成，采用光纖和網線傳輸數字信號，使用小功率功放（10～15 dBm）進行點狀精確覆蓋，可以實現2G/3G/4G等多種制式的融合覆蓋。該系統的組網如圖3所示。該分布系統主要的優點有兩方面，一是可以大大節省2G/3G/4G主設備的RRU，二是遠端功放采用放裝方式、POE供電,大大降低建設難度。但該分布系統單位面積造價遠高于傳統的無源分布系統，主要適用一些需要同時新建2G/3G/4G覆蓋的重要場所。在進行建設方案選擇時，需要結合主設備造價進行綜合比較。

（3）小基站模式。由基帶單元BBU、rHUB和pRRU組成，通過光纖和網線傳送基帶信號，可以支持GSM/TD-SCDMA/TD-LTE等制式。該系統是光纖分布系統的進一步發展，其在繼承了光纖分布系統固有優點的基礎上，融合了分布式基站的優勢。pRRU的發射功率大約在100 mW水平，支持LTE 2×2 MIMO。與光纖分布系統的遠端單元相比，pRRU本身帶有容量。該系統可根據覆蓋區域用戶分布情況，通過網管遠程對pRRU進行小區配置，比如合并或者分裂小區，從而實現容量的動態控制，具有很高的靈活性。該系統的組網如圖4所示。

圖3 光纖分布系統示意圖

圖4 小基站模式組網示意圖

3.4 對于臨時性和過渡性區域的覆蓋

對建筑物內部臨時性、過渡性或者突發性覆蓋需求，以及局部區域的熱點覆蓋需求，可以采用飛小區解決。

Nanocell是一種微微基站，其支持PTN、有線寬帶、PON等靈活的傳輸接入方式，實現快速靈活布網，有效吸收業務的作用。Nanocell的發射功率大約在125mW水平，可以有效解決局部熱點的覆蓋。考慮目前每一個nanocell均需配置一個GPS天線用于同步，因此，它不可能像光纖分布系統或者小基站模式一樣對建筑物進行全面、系統的覆蓋。該系統可以作為網絡補點優化的一種手段。

4 結束語

我國正處于加速城市化進程的中期。隨著TD-LTE網絡的迅速建設和4G用戶業務的迅猛增長， TD-LTE室內覆蓋在4G無線網絡中的地位將越來越重要，投資占比越來越高。隨著鐵塔公司從2015年初開始運營，地鐵、機場、車站、大型場館、大型商住樓和黨政機關建筑樓宇室內覆蓋的建設將由鐵塔公司承擔，后續還應進一步研究不同場景下，多運營商、多系統之間的隔離問題，實現模板化的設計方案，在覆蓋質量提升的同時，進一步控制和降低造價。

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