LTE網(wǎng)絡(luò)室外穿透覆蓋室內(nèi)方案分析

趙康成　王國(guó)梁

【摘 要】為了解決LTE網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)深度覆蓋不足的問(wèn)題，綜合考慮覆蓋效果、投資成本和建設(shè)難度等因素，首選采用室外穿透覆蓋室內(nèi)的方案。針對(duì)室外穿透覆蓋室內(nèi)方案中的適用場(chǎng)景、站型選擇、天線部署方式、工程設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行詳細(xì)分析，提出了相應(yīng)的應(yīng)用建議，并結(jié)合工程實(shí)踐案例指出了方案應(yīng)用中的常見(jiàn)問(wèn)題，從而提升LTE網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)深度覆蓋。

【關(guān)鍵詞】深度覆蓋 穿透覆蓋 分布式宏站 天線對(duì)打

1 引言

LTE時(shí)代用戶(hù)體驗(yàn)為王，深度覆蓋已成為L(zhǎng)TE網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略高地。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，雖然室內(nèi)的覆蓋面積只占移動(dòng)通信覆蓋區(qū)域總面積的20%左右，但是卻貢獻(xiàn)了80%的業(yè)務(wù)量。由于當(dāng)前LTE網(wǎng)絡(luò)的頻段高、穿損大，宏站僅滿(mǎn)足室內(nèi)淺層覆蓋需求，加之室分建設(shè)又受限于物業(yè)糾紛、工程量大、成本較高等因素，導(dǎo)致廣大室內(nèi)的深度覆蓋無(wú)法得到滿(mǎn)足，因此探索和應(yīng)用室外穿透覆蓋室內(nèi)方案來(lái)解決LTE網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)深度覆蓋問(wèn)題勢(shì)在必行。本文從適用場(chǎng)景、站型選擇、天線部署方式、天線選型等方面入手，結(jié)合工程實(shí)踐案例，詳細(xì)分析了室外穿透覆蓋室內(nèi)方案的應(yīng)用方法和策略。

2 方案應(yīng)用分析

2.1 適用場(chǎng)景

室外穿透覆蓋室內(nèi)就是在覆蓋對(duì)象周邊選取合適的天線安裝位置，因地制宜，靈活選用各種站型、多種手段、立體分層的組網(wǎng)方式，有針對(duì)性地解決室內(nèi)覆蓋問(wèn)題，具體如圖1所示：

對(duì)于普通多層和中高層居民區(qū)、建筑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的寫(xiě)字樓、商業(yè)街、步行街、集貿(mào)市場(chǎng)等場(chǎng)景，由于其穿透損耗和覆蓋面積適中，可以?xún)?yōu)先考慮采用室外穿透覆蓋室內(nèi)方案；而對(duì)于大型寫(xiě)字樓、大型商場(chǎng)、地下停車(chē)場(chǎng)、黨政機(jī)關(guān)大樓等場(chǎng)景，由于其室內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且穿透損耗大，則建議考慮部署室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)。

2.2 站型選擇

在室外穿透覆蓋室內(nèi)的站型選擇上，主要受限于機(jī)房和傳輸條件。在有線傳輸?shù)臈l件下，建議優(yōu)先采用2通道宏站，其次選擇2通道分布式微站；在無(wú)有線傳輸?shù)臈l件下，并且周?chē)萘恳筝^高，建議采用一體化微站+非視距微波等提供無(wú)線回傳，周?chē)暾救萘恳蟛桓撸蛇x擇Relay等產(chǎn)品。具體對(duì)比如表1所示。

2.3 天線部署方式

室外穿透覆蓋室內(nèi)應(yīng)根據(jù)天線類(lèi)型和特性，并結(jié)合高層樓宇特點(diǎn)，選擇合適的天線部署方式。主要建議采用天線水平對(duì)打、天線向下對(duì)打、天線斜入射覆蓋、大張角天線覆蓋這4種覆蓋方式，具體應(yīng)用示例及場(chǎng)景建議如表2所示：

2.4 天線選型

天線選型應(yīng)根據(jù)覆蓋目標(biāo)樓體高度、樓體寬度、天線與樓體距離，以天線半功率覆蓋范圍與樓體匹配（保證覆蓋效果）且不超過(guò)樓體寬度為設(shè)計(jì)目標(biāo)（控制泄露），選擇合適的水平和垂直半功率角。半功率角的計(jì)算方法如圖2所示：

2.5 工程設(shè)計(jì)

室外穿透覆蓋室內(nèi)工程中應(yīng)避免過(guò)多使用功分器和耦合器，盡量減少射頻饋線使用。對(duì)于高樓體應(yīng)部署高、低兩（多）幅天線分別覆蓋高層和低層，超寬樓體則應(yīng)部署水平多副天線來(lái)解決樓體超寬問(wèn)題。當(dāng)天線無(wú)法正對(duì)樓體部署時(shí)，可采用斜射部署，但建議斜射角度不高于70°。樓體厚度20 m以上的“塔樓”需要雙側(cè)對(duì)打，電梯井位于樓體中間的建筑結(jié)構(gòu)，需要在電梯走廊過(guò)道加裝室分系統(tǒng)以保證覆蓋效果。另外，天線應(yīng)盡量下傾部署，自上向下覆蓋，控制信號(hào)泄露，實(shí)際工程設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合天線數(shù)量、覆蓋范圍等因素確定天線的下傾。工程設(shè)計(jì)建議具體如表4所示。

2.6 鏈路預(yù)算

對(duì)于由室外穿透覆蓋室內(nèi)的場(chǎng)景，室內(nèi)RSRP（Reference Signal Receiving Power，參考信號(hào)接收功率）高于-115 dBm覆蓋面積比例應(yīng)大于95%。鏈路預(yù)算中路損模型一般為：

路損=自由空間損耗（20lgF+20lgD+32.4）+天線水平和垂直角度損耗（L（α， β））+斜入射損耗+穿透損耗 （1）

（1）天線水平和垂直角度損耗L（α， β）=L（α）+L（β），

α、β分別表示與天線水平和垂直法線方向的夾角，L（α）、L（β）分別表示對(duì)應(yīng)角度的天線增益損失；

（2）斜入射損耗=20log10（1/COSθ），θ表示天線和樓體之間的斜入射角度，使用余弦倒數(shù)的10倍log值作為理論評(píng)估值；

（3）穿透損耗可由測(cè)試得到，可以選擇斜入射角度為0、天線水平和垂直角度為0的樓層進(jìn)行測(cè)量得到，一般為30 dB左右。

此外，對(duì)于由多個(gè)RRU（Radio Remote Unit，射頻拉遠(yuǎn)單元）組成的室外穿透覆蓋室內(nèi)場(chǎng)景，在容量允許的條件下，一般采用小區(qū)合并功能來(lái)提升覆蓋和上下行吞吐性能。

2.7 無(wú)線參數(shù)

在室外穿透覆蓋室內(nèi)的無(wú)線參數(shù)規(guī)劃中，需主要注意以下兩點(diǎn)：

一是盡量選擇與周?chē)暾井愵l組網(wǎng)以規(guī)避干擾，若必須同頻組網(wǎng)，則需要在工程設(shè)計(jì)階段嚴(yán)格控制信號(hào)泄露，方案部署后應(yīng)對(duì)周?chē)缆愤M(jìn)行細(xì)致的掃頻測(cè)試，客觀了解信號(hào)在周?chē)缆返膹?qiáng)度并進(jìn)行針對(duì)性?xún)?yōu)化；

二是與覆蓋室外的宏站間配置完善的鄰區(qū)關(guān)系和合理的移動(dòng)性參數(shù)，以保證室內(nèi)外信號(hào)的無(wú)縫銜接。

3 案例分析

3.1 樓間對(duì)打

場(chǎng)景介紹：高檔小區(qū)，小區(qū)樓層較高，多為32～37層，厚度為17 m，樓宇密集，樓間距為30～50 m。

場(chǎng)景特點(diǎn)：居住人員智力高、密度高、潮汐嚴(yán)重，對(duì)4G需求迫切，且對(duì)綠色環(huán)保人員要求非常高，物業(yè)管理嚴(yán)格，小區(qū)內(nèi)普通宏站和室分建設(shè)都十分困難。

覆蓋情況：小區(qū)周邊有宏站，但受到高樓阻擋，小區(qū)室內(nèi)基本無(wú)覆蓋。

站型選擇：2通道宏站RRU。

部署方式：樓間對(duì)打。

天線選型：8 dBi（垂直半功率角65°）、11 dBi（垂直半功率角30°）。endprint

工程設(shè)計(jì)：在覆蓋對(duì)象前后相鄰樓體的37層樓頂（雙側(cè)）和11層（雙側(cè)）分別部署RRU及天線，距覆蓋對(duì)象40 m，具體如圖3所示。

頻段選擇：F頻段，與周?chē)暾井愵l組網(wǎng)。

結(jié)果分析：方案部署完成后，按照多種方案進(jìn)行室內(nèi)遍歷測(cè)試，如表5所示。僅單側(cè)的1號(hào)或2號(hào)RRU開(kāi)啟，覆蓋達(dá)標(biāo)樓層不足30%；單側(cè)2個(gè)RRU開(kāi)啟，覆蓋達(dá)標(biāo)樓層在50%左右；雙側(cè)4個(gè)RRU全部開(kāi)啟后，達(dá)標(biāo)率提升至80%左右；雙側(cè)4個(gè)RRU全部開(kāi)啟并進(jìn)行小區(qū)合并后，達(dá)標(biāo)率更是提升至90%以上。

應(yīng)用建議：高層樓間對(duì)打方案中應(yīng)部署高、低雙層天線，并且根據(jù)實(shí)際情況在樓體兩側(cè)部署RRU，在容量允許的情況下優(yōu)先開(kāi)啟小區(qū)合并，進(jìn)一步提升覆蓋達(dá)標(biāo)率。

3.2 大張角天線覆蓋

場(chǎng)景介紹：某物業(yè)點(diǎn)，樓高25層，寬度40 m，厚度40 m，塔樓結(jié)構(gòu)，電梯井位于樓體中間。

場(chǎng)景特點(diǎn)：獨(dú)棟寫(xiě)字樓，人員密集，室分建設(shè)投資巨大。

覆蓋情況：小區(qū)周邊有宏站，但相對(duì)高度較低，寫(xiě)字樓中、高層基本無(wú)覆蓋。

站型選擇：2通道宏站RRU。

部署方式：大張角天線覆蓋。

天線選型：根據(jù)樓體高度、寬度以及天線與樓體的距離，選擇垂直半功率角65°、水平半功率角25°的垂直面大張角天線進(jìn)行覆蓋，天線增益12 dBi。

工程設(shè)計(jì)：利用周邊宏站抱桿，站高35 m，距離樓體45 m，具體如圖4所示。

頻段選擇：F頻段，與周?chē)暾井愵l組網(wǎng)。

結(jié)果分析：正對(duì)天線的一單元覆蓋達(dá)標(biāo)樓層為87.5%，基本滿(mǎn)足覆蓋要求；而背側(cè)二單元以及電梯走廊無(wú)法滿(mǎn)足覆蓋要求，其中電梯覆蓋達(dá)標(biāo)率為0。

應(yīng)用建議：厚度較大的板樓僅靠單側(cè)的室外穿透覆蓋室內(nèi)方案無(wú)法滿(mǎn)足需求，還需要應(yīng)用“雙向?qū)Υ?電梯走廊部署室分”的綜合覆蓋方案。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要對(duì)室外穿透覆蓋室內(nèi)方案進(jìn)行分析，該方案具備覆蓋較好、部署靈活、成本低等優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用中需要綜合考慮建筑物的面積、結(jié)構(gòu)、用途、用戶(hù)數(shù)量等因素，選擇合適的站型、天線型號(hào)、天線部署方式、無(wú)線參數(shù)以及工程設(shè)計(jì)方案，同時(shí)還需考慮控制信號(hào)外泄、減少干擾等問(wèn)題。此外，在規(guī)模化應(yīng)用室外穿透覆蓋室內(nèi)方案中，還應(yīng)遵循室內(nèi)外覆蓋協(xié)同規(guī)劃、協(xié)同建設(shè)與協(xié)同優(yōu)化的原則，通過(guò)更加合理的移動(dòng)性管理機(jī)制、更加有效的負(fù)荷均衡手段，進(jìn)一步提升室內(nèi)用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。

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