一種低成本易協(xié)調(diào)LTE高層住宅覆蓋解決方案

董健，李曉明，王超，王榮軍

（中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司河北分公司，石家莊 050021）

隨著城市化的飛速進(jìn)展，許多城區(qū)內(nèi)都出現(xiàn)了大量高樓密集的商業(yè)區(qū)和住宅小區(qū)，現(xiàn)有的移動通信無線網(wǎng)絡(luò)不能對這些區(qū)域進(jìn)行良好覆蓋，通常在高層建筑物內(nèi)安裝室內(nèi)分布系統(tǒng)（即多點布放小天線）實現(xiàn)，但該種方法的缺點是造價高，在實施過程中需要業(yè)主配合，工程建設(shè)難度大，常因業(yè)主限制而無法施工的現(xiàn)象。也有少量的利用室外宏站對室內(nèi)進(jìn)行覆蓋，但覆蓋區(qū)域較小，特別是高層覆蓋通常不滿足網(wǎng)絡(luò)要求。截至中國移動LTE二期結(jié)束，河北移動4G室內(nèi)分布系統(tǒng)將達(dá)到4000余套，其中新建分布系統(tǒng)約占總規(guī)模的一成，投資過億元。可以看出，一方面用戶與網(wǎng)絡(luò)建設(shè)存在深度覆蓋需求，另一方面室內(nèi)分布建設(shè)量大，而其中物業(yè)協(xié)調(diào)難度大，需要研究并推出一種低成本、易協(xié)調(diào)的高層住宅覆蓋解決方案。

1 曉明天線覆蓋高層大樓方案

針對密集市區(qū)高層樓宇的室內(nèi)覆蓋，我們提出了一種具有良好通信效果的智能天線及其應(yīng)用的技術(shù)方案，如圖1所示。

具體描述如下。

圖1 覆蓋解決方案

第1步：由運營商提出需要覆蓋的場景。

第2步：由設(shè)計單位進(jìn)行前期的現(xiàn)場勘察，看是否能采用本方案解決。

第3步：如果能采用本方案，設(shè)計單位協(xié)助運營商選擇合適的站址、安裝前的樓宇內(nèi)掃頻測試與周圍的LTE路測。

第4步：由設(shè)計單位制定室外天線覆蓋室內(nèi)的完整技術(shù)解決方案，包括天線安裝位置（掛高、方位角、上或下傾角等）、擬定天線的水平、垂直波束寬度，以及根據(jù)運營商所選站點天面提供設(shè)計草圖等。

第5步：由運營商根據(jù)第2、3、4步形成的方案和設(shè)計草圖，決策是否實施本方案。

第6步：如果運營商決定采取實施本方案，由運營商與設(shè)計單位簽訂實施方案合同。

第7步：運營商與設(shè)計單位簽訂實施方案合同后，由設(shè)計單位提供定制天線，由運營商組織施工人員按照實施方案進(jìn)行天線安裝，設(shè)計公司提供協(xié)助。

第8步：由設(shè)計單位與主設(shè)備廠商和運營商一起制定詳細(xì)的測試方案。

第9步：設(shè)計單位協(xié)助主設(shè)備廠商或運營商按測試方案測試。

第10步：設(shè)計單位協(xié)助針對第9步的初步測試結(jié)果，協(xié)助調(diào)整天線參數(shù)使覆蓋效果達(dá)到最優(yōu)化，包括了天線參數(shù)優(yōu)化等，協(xié)助提供完整的測試報告，協(xié)助組織驗收，運營商進(jìn)行站點入網(wǎng)。

可以看出，本方案利用了現(xiàn)有的站址資源，通過利用現(xiàn)有的抱桿，或者通過光纖進(jìn)入到小區(qū)，新建RRU與特色天線，實現(xiàn)了一個RRU加一副天線覆蓋一座大樓，極大的節(jié)約了投資，更重要的是降低了物業(yè)協(xié)調(diào)難度。對于不能夠進(jìn)入的物業(yè)點，例如黨政辦公樓、難以進(jìn)入的小區(qū)，可以利用臨近的宏站址資源，實現(xiàn)室外覆蓋室內(nèi)的LTE覆蓋。其中，這里的天線指一種新型天線，見參考文獻(xiàn)1，技術(shù)細(xì)節(jié)這里不再贅述。通過實際測試表明，該方案具有可行性，可以作為特定場景的高層樓宇LTE深度覆蓋補充方案。

2 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用效果

我們選取了有代表性的站點進(jìn)行了測試，站點1無室內(nèi)分布的20層寫字樓、站點2不能新建室分的13層黨政辦公樓、站點3市區(qū)常見的30層住宅樓。設(shè)備廠家分別為中興、愛立信和華為。

2.1 部分測試數(shù)據(jù)結(jié)果——站點1

對近窗區(qū)域的對打點的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，得到如圖2結(jié)果，在近窗區(qū)域，能夠?qū)崿F(xiàn)覆蓋，隨著層數(shù)的增加場強降低。近天線的半部分寫字樓區(qū)域有少量隔斷，較為空曠。通過打點測試表明（12層打點圖如圖3所示），可以實現(xiàn)近天線部分區(qū)域的深度覆蓋和較好的干擾水平。

2.2 部分測試數(shù)據(jù)結(jié)果——站點2

測試結(jié)果如表1所示，數(shù)據(jù)表明，此新型天線及方案實現(xiàn)了一副天線覆蓋一幢高層建筑物的目標(biāo)，覆蓋效果很好，解決了網(wǎng)絡(luò)中的實際問題，LTE下載速率達(dá)到室分分布系統(tǒng)覆蓋水平，基本可替代這類單薄樓體的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)。對覆蓋樓宇周圍的小區(qū)內(nèi)道路測試，覆蓋也很好；同時進(jìn)行周邊路測，對大網(wǎng)無明顯影響。

2.3 部分測試數(shù)據(jù)結(jié)果——站點3

圖2 站點1的RSRP分布統(tǒng)計圖

圖3 站點1的12層打點圖

表1 站點2采用室外覆蓋室內(nèi)的方案前后對比

測試單元為2梯4戶，測試路線為住戶樓道和電梯前過道。開站后，實現(xiàn)了全部1～30層住戶樓道的LTE無線寬帶接入覆蓋。天線正對樓層（9層）的住戶過道達(dá)到40 Mbit/s；高層（30層）的住戶過道可以達(dá)到12 Mbit/s；低層（3層）的住戶過道可以達(dá)到27 Mbit/s。可以推斷，臨近天線方向?qū)嶋H用戶體驗將優(yōu)于測試數(shù)據(jù)，完全滿足室外覆蓋室內(nèi)方案的設(shè)想。測試結(jié)果表明，高層住宅場景適合新型天線的室外覆蓋室內(nèi)方案。新型天線可以提供水平和垂直方向均較寬的覆蓋波形，同時樓體內(nèi)電磁環(huán)境相對獨立，可實現(xiàn)具有一定RSRP的覆蓋場強，且具有較好SINR效果，使得整體接入速率保持在較好水平。

需要強調(diào)的是，針對具體的場景需要進(jìn)一步的優(yōu)化參數(shù)，如天線方位角、下傾角以及后臺的參數(shù)，圖4給出了站點3的優(yōu)化前后對比。

3 節(jié)約投資對比

針對某高樓樓宇的實際案例進(jìn)行投資對比分析。采用室分雙通道覆蓋方案，30層樓宇需要室分造價10～12萬，室分RRU8～10個。總費用在18～22萬之間。采用本方案只需要一個宏站RRU和一副新型天線，以及相關(guān)設(shè)計及測試優(yōu)化等十大步驟，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于20萬的常規(guī)室分投資。需要說明的是，這里的對比尚未增加物業(yè)協(xié)調(diào)成本。因此，可以推斷在同等條件下，能夠節(jié)約投資75%甚至更多。

4 結(jié)論

通過多個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用表明，本方案具有如下特點：總體上，本方案的建設(shè)周期短、投資小、易協(xié)調(diào)物業(yè)。同時便于選擇站址與方案推廣，由于天線外部接口未變，與當(dāng)前宏站各廠家的RRU都兼容，與當(dāng)前宏站的安裝方式兼容，此外天線尺寸小便于固定安裝，天線尺寸450×310×133（單位：mm）。

通過多個場景應(yīng)用，本方案建設(shè)成本低，投資回收期短，建議部署在以下場景：第一，難以協(xié)調(diào)，或者進(jìn)駐成本過大的物業(yè)點。即針對之前無法布放室內(nèi)分布系統(tǒng)的物業(yè)點優(yōu)先考慮本方案。第二，適用于對LTE有迫切需求的物業(yè)點。本方案建設(shè)周期短，能夠快速部署，可提升用戶感知。第三，待覆蓋物業(yè)點附近具備宏站資源時，優(yōu)先考慮本方案。這里宏站資源指對面有樓，且具備開通宏站的條件，或者能新建宏站。

圖4 站點3的優(yōu)化前后對比

[1]李曉明，董健，劉暢，等.一種適合高層建筑密集區(qū)域覆蓋的智能天線[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2012（5):P79-83.

[2]汪穎，程日濤，湯利民.TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)性能與建設(shè)策略研究[J].移動通信，2011:P17-21.

[3]王超，李悅，艾秀青.住宅小區(qū)深度覆蓋策略研究[J].電信技術(shù)，2013（12):P61-64.

[4]付威，譚展.TD-LTE室內(nèi)覆蓋建設(shè)解決方案研究[J].移動通信，2007,36（16):P17-22.

[5]張華鐸.TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2013.