利用多樣化TD-SCDMA設(shè)備及天線進(jìn)行靈活布網(wǎng)的研究

于淼， 鄭銳術(shù)

（中國移動通信集團(tuán)廣東有限公司珠海分公司，珠海 519013）

利用多樣化TD-SCDMA設(shè)備及天線進(jìn)行靈活布網(wǎng)的研究

于淼， 鄭銳術(shù)

（中國移動通信集團(tuán)廣東有限公司珠海分公司，珠海 519013）

3G移動通信業(yè)務(wù)正在蓬勃高速發(fā)展，常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)思路已經(jīng)不能滿足實(shí)際復(fù)雜的無線環(huán)境，隨著TDSCDMA網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的成熟，針對不同場景的覆蓋方案日益被重視；本項(xiàng)目研究思路是基于不同天線類型與不同通道數(shù)量的RRU組合，實(shí)現(xiàn)多樣化天線的設(shè)備組網(wǎng)的方案，從而達(dá)到適應(yīng)無線環(huán)境與降低施工難度的目的，給日后的網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)盲和擴(kuò)容帶來新的指導(dǎo)思想。

天線；弱覆蓋；立體覆蓋；共天線；超級小區(qū)

1 組網(wǎng)方案

1.1 概述

智能天線有著一些不可避免的缺點(diǎn)，跳線均需要做好接頭防水處理，施工給工程帶來極大的不便，使得安裝困難的同時(shí)還降低了設(shè)備的穩(wěn)定性，天線和RRU設(shè)備之間的線纜連接也使得基站室外美觀性大大降低，站點(diǎn)選擇及協(xié)調(diào)困難，周圍居民抵觸情緒較高；耗費(fèi)工時(shí)，安裝復(fù)雜，8個(gè)天線端口需要有很好的幅度和相位一致性，在實(shí)際應(yīng)用中，9根上跳線的幅相一致性以及長期戶外應(yīng)用中的穩(wěn)定性和可靠性都將難以保證等，智能天線很難滿足實(shí)際復(fù)雜的無線環(huán)境，雖然在TD-SCDMA系統(tǒng)中作用很大，但也不至于非它不可，本項(xiàng)目研究的是采用不同類型的RRU與多頻天線，研究多樣化天線與設(shè)備組網(wǎng)方案，通過多種方案的應(yīng)用，達(dá)到適應(yīng)無線環(huán)境、降低施工難度的目的，指導(dǎo)日后網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)盲和擴(kuò)容。

1.2 雙通道RRU結(jié)合平板小天線應(yīng)用

研究結(jié)果表明，在目前UE最大功率24dBm的情況下，下行2W/載波的功率可滿足業(yè)務(wù)信道的上下行鏈路平衡；從TD-SCDMA2期到3期，信源設(shè)備的輸出功率不斷增強(qiáng)，如中興的R21單通道輸出功率可達(dá)20W，R8918單通道輸出可達(dá)7W，在主設(shè)備功率充足的情況下，單載波可配置超過2W的功率，在弱場區(qū)域主要表現(xiàn)為上行受限，引起數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率低、掉話/掉線、切換失敗、無法接通等問題。

根據(jù)鏈路預(yù)算可知，CS64kbit/s業(yè)務(wù)覆蓋半徑最小，在單載波功率配置33dBm（2W），CS64kbit/s業(yè)務(wù)基本滿足上下行鏈路的平衡，在下行載波功率大于33dBm（2W）時(shí)，表現(xiàn)為上行受限，表1為載波功率配置33dBm，終端最大發(fā)射功率為24dBm時(shí)根據(jù)鏈路預(yù)算計(jì)算出來的覆蓋距離對比。

表1 上行鏈路預(yù)算覆蓋距離對比

可以看出，雙通道RRU由于上行的分集增益，使得上行覆蓋較單通RRU有不小改善，但是相對于傳統(tǒng)的智能天線，其覆蓋能力又有所欠缺，從設(shè)備靈活性考慮，一般把雙通道RRU應(yīng)用到智能天線難以布置的區(qū)域，往往也能起到意想不到的效果。

1.2.1 居民小區(qū)深度覆蓋

小區(qū)覆蓋的深度可以采用雙通道RRU覆蓋解決方案。該方案是采用一個(gè)雙通道的RRU外接兩根單極化天線或者一根雙極化天線進(jìn)行居民小區(qū)的覆蓋，發(fā)射端和接收端均采用多天線（或陣列天線）和多通道，多天線接收機(jī)利用空時(shí)編碼處理能夠分開并解碼數(shù)據(jù)子流，從而實(shí)現(xiàn)最佳處理。板狀天線對小區(qū)深度覆蓋如圖1所示。

圖1 板狀天線對小區(qū)深度覆蓋

1.2.2 街角拐彎增強(qiáng)覆蓋

對于城區(qū)內(nèi)由于站點(diǎn)選擇、天線掛高、樓宇遮擋等各方面原因覆蓋不能遍及的非主干道，通過方位角無法解決的覆蓋盲點(diǎn)，為了節(jié)約建站成本和施工便利，可以通過布置雙通道RRU進(jìn)行拉遠(yuǎn)解決。

在街頭轉(zhuǎn)角處，通過在拐彎處布置雙通道RRU進(jìn)行接力轉(zhuǎn)換，有效化解由于速度較快造成的信號抖動較大而導(dǎo)致掉話的問題。

1.2.3 地下隧道延伸覆蓋

隧道、地下通道的特點(diǎn)是流動性強(qiáng)，由于活動空間處于地下，無線信號難以穿透，造成覆蓋盲點(diǎn)或者弱覆蓋，當(dāng)隧道距離超過400m，樓面上的宏站更是難以保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性，傳統(tǒng)的隧道覆蓋采用泄露電纜進(jìn)行布網(wǎng)，但是這種方案的缺點(diǎn)是施工難度大，而且成本高，維護(hù)困難，為了解決這個(gè)問題，可以使用雙通道RRU進(jìn)行覆蓋，對于超過一公里較長的隧道，還可以將RRU布置在隧道中部位置，由單極化板狀小天線向隧道兩邊出口實(shí)現(xiàn)背對覆蓋。

1.3 室外TD-SCDMA與GSM共天饋系統(tǒng)應(yīng)用

隨著群眾環(huán)保意識日益增強(qiáng)，無線輻射倍受關(guān)注，站點(diǎn)施工協(xié)調(diào)越來越困難，為了避免共站天線TDSCDMA無法安裝的問題，已有廠家生產(chǎn)出10通道的TD-SCDMA與GSM一體化天線，TD-SCDMA和GSM天線安裝在同一根抱桿上；對于條件更加惡劣的樓面，可能安裝的是美化天線，美化罩內(nèi)無法容納一體化天線，還可以考慮TD-SCDMA與GSM共天饋系統(tǒng)，由雙通道RRU提供與GSM雙極化天線匹配的兩通道輸出。

共站共天線最大問題就是兩個(gè)系統(tǒng)間的相互干擾的問題，多網(wǎng)合一系統(tǒng)共用基于系統(tǒng)間互干擾理論分析以及驗(yàn)證，干擾分為干擾源產(chǎn)生加性噪聲干擾、引起被干擾接收機(jī)的阻塞和互調(diào)干擾。解決干擾的措施是降低干擾源的功率、采用隔離的方法。常用的隔離方法是空間隔離和增加濾波器隔離。系統(tǒng)應(yīng)用中，采用MCI(POI)平臺進(jìn)行合路，達(dá)到多系統(tǒng)間隔離度的目的。MCI(POI)由電橋和合路器組成，電橋進(jìn)行制式系統(tǒng)的合路，合路器進(jìn)行異系統(tǒng)的合路。

理論分析的結(jié)果是兩系統(tǒng)共存需要40dB的隔離度來規(guī)避干擾，根據(jù)實(shí)際測試的情況， GSM和TDSCDMA單基站共存只需要15dB左右的隔離度即可規(guī)避干擾，考慮網(wǎng)絡(luò)中的多基站影響留5dB余量取20dB。根據(jù)系統(tǒng)仿真結(jié)論，因?yàn)榇祟l段下TD-SCDMA的ACIR比仿真要求的ACIR高30dB以上，因此隔離度要求也可以相應(yīng)降低到20dB以下；理論分析是基于確定性計(jì)算，會有一定的誤差，因此我們可以將測試和仿真的結(jié)論作為最終結(jié)果：因此在網(wǎng)絡(luò)中，TD-SCDMA和GSM系統(tǒng)共存需要20dB左右的隔離度，只要兩系統(tǒng)天線保證0.5m的距離即可達(dá)到要求，天線主瓣不要正對。

1.3.1 TD-SCDMA&GSM共多通道合體天線

11通道的TD-SCDMA&GSM一體化天線，雖然是共用一副天線，但是兩個(gè)系統(tǒng)的天線是分開的，原理分析TD-SCDMA與GSM共存需要20dBm的隔離度，很明顯，合體天線垂直隔離度或者水平隔離度均達(dá)不到要求共系統(tǒng)要求，為了避免系統(tǒng)間的相互干擾，必須安裝帶寬濾波器解決，在目前G網(wǎng)比重還是遠(yuǎn)高于T網(wǎng)的情況下，該類型天線的應(yīng)用使得T網(wǎng)天線的方位角和下傾角不能按照TD-SCDMA的實(shí)際覆蓋進(jìn)行調(diào)整。

1.3.2 TD-SCDMA&GSM共多頻雙極化天線

多頻雙極化天線是指支持GSM900和TD-SCDMA頻段的雙極化天線，這種天線原本是GSM900與GSM1800應(yīng)用的雙頻天線，由于現(xiàn)網(wǎng)上有很多天線也支持TD-SCDMA的頻段，在樓面不能立桿，并且美化天線箱無法安裝大型天線這種迫不得已的情況下，可以考慮采用這種天線解決小面積覆蓋問題。

1.4 多天線合并的超級小區(qū)應(yīng)用

小區(qū)合并技術(shù)，是一種原來幾個(gè)小區(qū)合并成一個(gè)被稱作“超級小區(qū)”的技術(shù)，超級小區(qū)將多個(gè)通道RRU覆蓋合并為一個(gè)小區(qū)，原來多個(gè)小區(qū)間的切換區(qū)域變成了同小區(qū)接力點(diǎn)，減少了切換，無需預(yù)留信號重疊區(qū)域，擴(kuò)大了單站的覆蓋范圍，降低網(wǎng)絡(luò)中UE重選和切換的概率，提升終端用戶的呼叫成功率，降低掉話率，有效提高高速移動條件下的用戶體驗(yàn)。另外，超級小區(qū)也適用于建筑物阻擋、陰影衰落嚴(yán)重的室外盲區(qū)補(bǔ)盲。

超級小區(qū)技術(shù)主要應(yīng)用于高速鐵路和室外補(bǔ)盲場景，原來多小區(qū)間的切換區(qū)域變成了同小區(qū)的切換點(diǎn)，減少了切換，無需預(yù)留重疊區(qū)域，擴(kuò)大小區(qū)覆蓋范圍，較少網(wǎng)絡(luò)中UE重選、切換的幾率，提升起呼成功率，降低掉話率，有效提高高速移動用戶的體驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

1.4.1 高速公路超級小區(qū)

高速路場景是線性覆蓋區(qū)域，同時(shí)所服務(wù)的對象具有運(yùn)動速度快，車體密閉，穿透損耗大的特點(diǎn)。要確保車體內(nèi)能夠被良好信號覆蓋，需要在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃上采取必要措施；高速移動時(shí)，UE最佳的服務(wù)小區(qū)變化較快，小區(qū)選擇與重選，切換發(fā)生的頻率明顯加快，如果按照普通場景的小區(qū)選擇與重選，切換參數(shù)默認(rèn)配置，則容易導(dǎo)致小區(qū)重選，切換不及時(shí)，導(dǎo)致重選失敗或切換掉話等現(xiàn)象。

高速移動場景下，需要加快小區(qū)切換和重選對速度，因此一方面切換遲滯和測量上報(bào)時(shí)延以及小區(qū)重選對遲滯和測量時(shí)間都需要相應(yīng)的縮短，另一方面在物理上利用多個(gè)小區(qū)合并為超級小區(qū)來減少小區(qū)間的切換。

1.4.2 超級小區(qū)立體覆蓋

對于室內(nèi)分布系統(tǒng)，一般來說，吸頂天線都是布置在建筑物中間的位置，如果墻體較厚，或者屋內(nèi)多重阻擋，就會造成室內(nèi)覆蓋邊緣信號較弱，容易引起乒乓切換和重選，嚴(yán)重影響用戶使用感知，鑒于這種情況，如果想改造室內(nèi)分布的天線位置來加強(qiáng)覆蓋，改造成本和工程量無疑是巨大的，而且業(yè)主協(xié)調(diào)也很難。為了攻克這個(gè)難題，提出立體覆蓋的概念，即使室內(nèi)室外小區(qū)一體化，原來兩個(gè)相互獨(dú)立的小區(qū)變成同一小區(qū)，由于信號的衍射、反射疊加一起，室內(nèi)邊緣信號得到有效增強(qiáng)，從而避免弱場掉話和乒乓切換的現(xiàn)象。超級小區(qū)立體覆蓋如圖2所示。

圖2 超級小區(qū)立體覆蓋

超級小區(qū)立體覆蓋采用宏蜂窩+微蜂窩合并覆蓋的思路，宏蜂窩滿足廣域覆蓋，微蜂窩實(shí)施對建筑物室內(nèi)深度覆蓋，吸收業(yè)務(wù)量。宏、微蜂窩結(jié)合實(shí)現(xiàn)居民區(qū)的立體覆蓋；立體覆蓋實(shí)施后建筑物邊緣的信號明顯加強(qiáng)，重選、切換次數(shù)減少，業(yè)務(wù)質(zhì)量有一定的提升，掉話率改善。立體覆蓋方案優(yōu)劣對比如表2所示。

表2 立體覆蓋方案優(yōu)劣對比

立體覆蓋不足在于小區(qū)合并和容量比合并前要小，因此立體覆蓋方案不適合話務(wù)量較高的場所。

2 場景應(yīng)用

研究方案在珠海已有多個(gè)場景經(jīng)過落地驗(yàn)證，測試效果良好，能夠有效解決弱場、導(dǎo)頻污染、無主導(dǎo)小區(qū)等一些疑難問題，且建設(shè)成本非常低，值得推廣，針對各種不同的無線環(huán)境，項(xiàng)目提出如表3所示的覆蓋方案，給后期網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、擴(kuò)容提供指導(dǎo)思路。

3 方案效益

多樣化的方案，針對各種特殊的無線環(huán)境進(jìn)行定制，有效解決無覆蓋、盲點(diǎn)等問題，避免弱場造成未接通和掉話，大大提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

靈活的組網(wǎng)方式，無需建立專門的機(jī)房，甚至無需另立抱桿，給工程施工帶來極大的便利，給維護(hù)優(yōu)化提供的極大空間，大大節(jié)約網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。

表3 各種場景推薦方案

首次提出室外TG天線共享的建網(wǎng)方案，為后期網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供指導(dǎo)思想，有效解決資源緊張帶來的問題。

[1] MENG X P. GAO Y. Electric systems analysis[M]. Beijing： Higher Education Press， 2004.3-21.

[2] Li Y， Liu J S， Mechanism and improvement of direct anonymous attestation scheme[J]， Journal of Henan University， 2007， 37(2)，P195-197 (Ch).

[3] 李煜，劉景森，直接匿名證言方案的實(shí)現(xiàn)機(jī)制與改進(jìn)思路[J]，河南大學(xué)學(xué)報(bào)，2007， 37(2)，P195-197.

TD-SCDMA network coverage research on flexible using of equipments and antennas

YU Miao, ZHENG Rui-shu
(China Mobile Group Guangdong Co., Ltd. Zhuhai Branch, Zhuhai 519013, China)

Along with the development of TD network equipment, the coverage projects of the different scene are payed more attention. This research is based on the combination of different antenna types and RRUs, we made different solutions to adapt to the wireless environment and reduce the difficulty of the construction, to bring new guide for network supplement and expansion.

antenna; weak coverage; solid coverage; antenna merge; super cell

TN929.5

A

1008-5599（2012）11-0021-04

2012-09-10