TD-SCDMA室内分布系统优化分析

　　摘要：TD室内分布系统在TD业务覆盖和各项性能指标中起着举足轻重的作用。而且室内分布系统施工复杂，问题出现率高。本文根据福州地区TD室内分布系统测试情况，分析室内分布系统存在的 ，并根据发现的问题进行针对性的分析讨论，希望能对TD室内覆盖的优化起到抛砖引玉的作用。

　　一、引言

　　室内分布系统是TD系统非常重要的一个组成部分。在移动通信业务中，室内的覆盖面积只占总面积的20%左右，但却产生了70%的业务量，而且高价值的商务客户主要集中在室内。而在3G时代，预计将有90%的数据业务发生在室内，运营商必将争夺室内环境这一稀缺资源。因此，TD室内覆盖质量的好坏直接影响中国移动的收入和形象。

　　室内覆盖对TD网络建设意义重大。室内覆盖可以分担密集地区的话务量，降低室外基站的数目和配置。此外，室内覆盖降低了室外系统的负荷，也就降低了室外网络整体干扰水平，从而提高了整个TD系统的容量。

　　二、室内覆盖技术特性

　　1. 空间损耗分析

　　TD-SCDMA的频段为高频段，则衰落会比GSM900M要大，以下以2010MHz-2025MHz 频段作为比较，计算TD-SCDMA与当前2G系统在室内环境的传播损耗差值。

　　以自由空间模型作为频率差异带来的传播损耗的不同，如下：

　　Pathloss =-27.56+20lgD(m)+20lgF(MHz)

　　

 

 

 

 

 

 

 

 

图1 自由空间传播损耗对比图

　　可以看到，在自由空间里，TD的传播路径损耗约比GSM900高6.6dB，比GSM1800高0.8dB。

　　2. 天馈系统的损耗

　　与原有系统相比，在天馈系统中，功分器、耦合器、跳线、接头、天线增益等方面各系统损耗基本相同。而对于馈线，如果原系统使用的馈线为7/8与1/2的组合，TD系统的综合损耗约高于900M系统2～5dB，高于1800M系统约1dB;如果原系统中含有8D、10D等馈线，则分别高出为5～8dB和2dB。

　　3. 遮挡物典型损耗值

　　TD信号传播能力差，深层覆盖不理想，相对GSM900系统，TD网络将出现更多盲区和弱信号区。遮挡物典型损耗值如下表所示：

　　表1 遮挡物典型损耗值(dB)

　　建筑物类型2000MHz900MHz1800MHz

　　砖木结构151012

　　钢筋混凝土20~2517~2119~23

　　玻璃幕墙169~1210~15

　　车辆内151214

　　4. 有源设备的特性对比

　　TD建网时期，应从长远设备维护方面考虑，选择设备时不要只考虑设备的价格，更要考虑质量。

　　表2 TD有源设备特性对比

　　TD干放RRU

　　区别通用化的产品，脱离于基站设备厂家从属于某个基站设备厂家，为基站设备的延伸，独立于BBU设备。

　　优势成本低、功率等级多，工程改造实施方便。组网方式灵活，可根据需要分配容量。稳定性高。

　　劣势使用时会抬高施主基站噪声，降低上行灵敏度。

　　由于造价低，稳定性得不到有效保证。需要布放光纤，RRU造价比干放高。

　　三、室内覆盖解决方案

　　TD-SCDMA室内分布系统结构与传统的分布系统类似，可以与其他系统共享相同的单元。但是由于室内传播环境和工程上的考虑，智能天线并未引入到室内分布系统的覆盖中。BBU+RRU多通道室内覆盖解决方案将智能天线思想成功应用于室内，既规避了干扰，提升了系统容量，又降低施工难度节省建设成本。其原理是利用室内覆盖式天馈系统将基站的信号均匀分布在室内每个角落，从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。TD-SCDMA网络进行室内覆盖组网时，一般需要关注功率、切换区、同频干扰的网络优化问题。

　　在现网中一般采取BBU+RRU光纤拉远，末端合路的方案组合。该方案具有光纤传输数字信号，网络拓朴受限小;光纤施工难度与成本小于电缆，对走线井要求低;异系统信号末端合路，不影响原有系统链路与拓朴关系等特点。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

　图2 典型TD室内分布解决方案

　　对于比较大型的楼宇，一般会有多个小区来进行覆盖，小区的设计划分就显得比较重要。首先，在满足容量的前提下，多个RRU级联应尽可能地考虑合并为一个逻辑小区。对于大型场馆，按照区域划分小区，小区与小区的重叠区尽可能的划在用户流量少的地方。其次，对而于初期容量要求不高多个RRU合并为一个小区的情况，在规划时尽量规划好各个RRU的覆盖分界，便于将来扩容时将各个RRU分裂为多个小区时避免整改小区间的切换区域。此外，小区间的切换问题也是必须关注的。对于进出电梯的切换，建议将电梯井和电梯厅设成同一个小区。如果大楼由两个小区覆盖，建议采用低楼层小区覆盖电梯井的方法，在低楼层及一楼电梯出口处，手机处在同一小区，不发生切换。而用户通常在室外和一楼大厅之间频繁移动，出入口切换区域一般向室外延伸一定的距离(比如在室外距离门口5～7米的范围内)，以减少室外小区的负荷。为了保证手机在进入室内前进行切换，一般会在出入口位置安置一个天线。

　　在功率配置上，通常,TS0 时隙配置为2PCCPCH + 4S-CCPCH (与PICH复用) + 1FPACH。要求TS0时隙 的总发射功率不超过基站RRU额定最大发射功率。若PCCPCH功率设为32dBm,则TS0总功率为 37.5dBm;若PCCPCH功率设为30dBm,则TS0总功率为35.5dBm;若PCCPCH功率设为35dBm, 则TS0总功率为40.5dBm; 以诺西产品为例，目前产品TRRU261 TS0最大发射功率可达40.7dBm,TRRU268 TS0最大发射功率可达 37dBm,完全能满足要求。从覆盖角度考虑，PCCPCH双码道功率可设为32dBm(AMR为规划目标业务)或 30dBm(VP为规划目标业务)或35dBm(PS64为规划目标业务)。

　　四、室内覆盖网络优化分析

　　室内覆盖存在施工难度大，走线复杂，容易造成覆盖盲区等特点。因此很容易造成问题，从而严重影响网络质量。通过福州地区室内分布系统的测试发现，室分系统存在比较严重的问题，如果不预先防范，将对后期优化工作带来很大的障碍。

　　1. 室分系统问题定位

　　本次测试取样点共100个室分系统，其中存在问题数目为86个，问题出现率为86%。经过整理归类，测试问题汇总如下表所示：

　　表3 室分测试问题列表

　　出现问题问题点数目

　　部分楼层无信号66

　　电梯间内无信号11

　　部分天线无信号4

　　出现比较严重的泄漏问题1

　　邻区未设置1

　　在某区域出现乒乓切换3

　　通过与工程部门的密切配合进行排查，发现问题主要出在RRU和馈线上。排查问题总结如下：

　　l RRU配置问题

　　l RRU驻波比告警

　　l 馈线未做好

　　l 光缆故障

　　l RNC功率问题

　　l 器件问题

　　2. 典型案例分析

　　(1)RRU故障类问题

　　从测试情况来看，RRU故障是导致问题最主要的原因，可直接导致部分区域甚至整个楼层无信号覆盖，以福州阿波罗大酒店室分系统为例，其室内覆盖设计图如下图所示：

　　图3 阿波罗大酒店室内覆盖设计图

　　可以看到，此室分系统采用RRU级联的方式，使用TRRU261。在测试中发现南楼整栋楼都没有TD信号，经检查发现，RRU1和RRU4出现故障，以致于其下级的RRU都无法正常工作，使整栋南楼无覆盖。从此案例中我们可以看到，RRU级联将会导致问题的扩大化，上级RRU的故障会影响下级所有RRU。因此建议尽量不采用RRU级联，主要有以下几个注意事项：

　　① RRU级联会导致网络故障率上升，串联多个RRU的系统，任何一级光纤的故障都会影响下属设备工作，整体故障率将会累加，增加了系统的不稳定因素。

　　② 工程开通时间长，RRU级联势必增加工程施工的复杂度，判断故障点不易。

　　③ 级联工程便利性实际并不大;长距离时使用8或12芯传输硬光缆进行星 型连接更为便捷，可靠。

　　④ 诺西TRRU261不要和TRRU268级联合并，两者合并会导致TRRU261功率降额使用。

　　综合以上因素，一般RRU的级联不宜超过四级。

　　(2)馈线故障类问题

　　馈线故障产生问题的数量仅次于RRU故障。其问题产生的现象也是导致部分楼层无覆盖或者弱覆盖。比较典型的案例包括粮食大厦8楼弱覆盖，华都酒楼7-9楼弱覆盖，晋安国税7-12楼弱覆盖等。

　　室内分布系统中所用馈线主要有8D、10D、1/2’、7/8’四种，对于不同频段的无线电波，馈线损耗的差异决定了TD和GSM的信号合路方式，即采用末端合路方式。它们的100米传输损耗值如下表：

　　表4 馈线典型传输损耗值

　　传输频段900MHz2000MHz2400MHz

　　8D馈线14.0dB23.0 dB26.0 dB

　　10D馈线11.1 dB18.0 dB21.0 dB

　　1/2’ 馈线6.9 dB10.7 dB12.1 dB

　　7/8’ 馈线3.9 dB6.1 dB7.0 dB

　　在室内分布改造中，要注意原有GSM分布系统中，长度超过5米的8D/10D馈线均需更换为1/2馈线;并在主干馈线中不再使用8D/10D馈线，而长度超过50米的1/2馈线均需更换为7/8馈线;并在主干馈线中，长度超过30米的1/2馈线均需更换为7/8馈线。

　　此次室内分布测试的问题很多是由于馈线线头造成的，馈线线头松动和规格不匹配是比较突出的问题。目前线缆分为普通型线缆和超螺型线缆两种。由于线头问题将会导致信号的严重衰落，从而影响部分区域覆盖。

　　(3)室内小区切换问题分析

　　室内分布系统由于楼道，墙壁，电梯等诸多相对隔离空间的存在，因此其信号分布状况相对复杂，对于切换带的设计须加慎重考虑。在此次测试中，省煤炭厅第13楼楼梯口覆盖室内的两个小区会频繁发生乒乓切换。究其原因，该区域位于两个小区的交界带，俩小区信号强度差不多所致。因此，在室内覆盖时，要避免切换带位于人员活动密集的办公生活区域，要设置在人员活动相对较少的角落地带。

　　① 高层小区的室外邻区设置

　　由于高层小区地处较高的位置，在窗口处可能接收到来自很远处传过来的宏站信号，容易造成“孤岛效应”。因此采用高低层分层覆盖的方式。高层小区和室外宏站只设置单向切换(或通过参数控制使得高层室分小区较难切出至室外宏站)，和低层小区设置双向切换;低层小区和室外宏站设置双向切换。这种分层覆盖的方式带来的好处就是即使室内局部存在有较强的室外宏小区信号，也不会造成乒乓切换，只有从高层到低层才会触发切换。

　　

 

 

 

 

 

图4 室内外小区切换带设置

　　② 电梯间切换带设置

　　电梯覆盖一直是室内覆盖较难处理的一块内容，由于电梯相对封闭的空间特性，在人员进出电梯的时候信号会出现较大的起伏，因此一定要避免切换带落入电梯内。

　

 

 

 

 

 

 

　图5 室内小区电梯区域切换设置

　　由上图可以看到，第一种情况没有发生切换是最理想的状态。第二种情况切换带位于大厅里也不会产生问题，因为大厅里的信号强度处于缓变的过程。第三种情况，切换带位于电梯间内，当人员进入电梯，电梯门关闭时，室外小区的信号快速衰落，可能在还没有来得及切换的时候原服务信号已经消失，从而产生切换失败，掉话等。因此要尽量避免此类情况的出现。

　　③ 低层小区的室内外切换设置

　　低层小区由于需要与室外小区间进行互操作，因此切换带的设置也很关键，室内大堂出入口切换区域的大小由切换参数设置和边缘场强RSCP，C/I决定。为了避免室内信号泄漏过大，建议在室外离门口5～7米范围内导频RSCP<-90dBm。一般建筑物大堂出入口切换区域建议在室外离门口5～7米范围内。切换区域不宜离马路太近或进入室内过深。

 

 

 

 

 

 

　　图6 低层小区的室内外切换设置

　　五、总结分析

　　现代通信业务的分布决定了室内覆盖的好坏将直接决定运营商给客户使用的体验。因此室内覆盖问题也成了影响网络质量的重中之重。通过测试发现，由于施工，设计等原因，室内覆盖存在或多或少的问题。为了保证能提供优质的通信网络。在设计阶段，设计人员应统筹考虑覆盖，切换等关键问题，而在施工阶段，要特别注意容易产生问题的关键部件。网优人员也应及早介入室内分布系统的优化测试中，不要将室内优化工作堆积于后期解决。在TD建设刻不容缓的情况下，要充分意识到室内覆盖系统对各项指标和影响客户使用的重要性。