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1、11CDMAWCDMA覆盖规划及室内外干扰协调0429CDMA2000/WCDMA覆盖规划及室内外干扰协调京信通信系统公司 苏华鸿2010.04.29一、概述2005年3月发表在通信产业报上的一篇强化室内覆盖 DoCoMo重回霸主宝座报道文章阐明了室内覆盖的重要性：“当NTT DoCoMo刚推出FOMA业务时，第一次尝到了失败的滋味。由于初期网络的覆盖问题，使得用户增长速度比对手慢了很多。经过仔细分析，DoCoMo发现，3G的室内业务使用量高达69.7%，而且多数是富有3G特色的新业务，因此，做好室内覆盖，是3G业务能否抓住用户的关键因素”。室内覆盖可以有两种实现方式:一是依靠室外宏基站对室内

2、的浅层覆盖；二是建设独立的室内分布系统对室内进行深层覆盖。根据我们对室内分布系统网络建设的经验，如果采用方法“二”，室外宏基站规划时不考虑室内覆盖，则仅考虑6-8dB的车体衰落储备余量。如果采用方法“一”，在网络整体规划时室外宏基站要兼顾室内覆盖，则至少需要考虑15-20dB的储备余量，那么，基站密度需要加大，将会带来投资成本的增加，以及大量的软切换区域，特别是高层建筑导频污染的问题尤其突出，影响整个系统的网络质量。如下图所示:大多数室内建筑并不是一个完全密闭的区域，那么，在室内分布系统建设时， 就必须考虑室外基站入侵信号对室内区域，以及室内外泄信号对室外周边小区的影响。室内分布系统主要由信源

3、部分和天馈系统部分组成，因此，在室内分布系统建设时，根据室外基站入侵信号的情况，采取不同的信源引入方式，合理的选择重发天线及重发天线的安装位置等，成为室内外干扰协调的研究重点。二、室外入侵信号的协调根据全国各地室外基站入侵信号在室内区域信号强度的测试结论来看，对于靠近窗边的房间，室外基站入侵信号强度大约分布在-70 -90dBm之间，对于室内其他房间、走廊、电梯、停车场等较封闭区域，室外信号强度一般在-90dBm以下。其中，对于靠窗边的房间，通常窗边室外信号强度较强(分布在-70 -80dBm左右的较多)，但房间中部及靠近房间门的区域，室外信号强度逐渐减弱，分布在-80dBm -90dBm的较

4、多。对于市区高层建筑物，入侵信号强度分布情况还有以下特点:一、中部楼层(室外基站天线高度)室外入侵信号最强，由于受天线高度限制，在高层室外入侵信号较弱，因为建筑物遮挡的原因，低层室外入侵信号也相对较弱；二、低层靠窗房间中间区域入侵信号强度比窗边低48dB，中层(室外基站天线高度)靠窗房间中间区域入侵信号强度比窗边低24dB， 高层靠窗房间中间区域入侵信号强度比窗边低811dB；三、低层室外基站入侵信号虽然较弱，但信号较干净，通常只有一个小区信号，而随着楼层越高，室外基站入侵信号越来越杂乱，尤其是建筑物中高层的窗边，导频污染严重。综合各种室外入侵信号强度测试的结论来看，室外基站入侵信号可以满足部

5、分建筑靠窗边房间的覆盖，但对于室内其他房间、走廊、电梯、停车场等较封闭区域，由于穿透多堵墙壁，需要很大的衰落储备，因此无法完成良好的覆盖。针对这种情况，在建设室内分布系统时，应该根据室外基站小区入侵信号的数量、强度、分布情况，室内容量需求及建筑物本身特点等信息，综合考虑网络质量和投资成本等因素，选择合适的室内分布系统的信源，设计合理的天馈分布系统，进行有效的室内外协同覆盖。室内分布系统的信源引入主要有三种方式:一是室内外信源同频不同PN的引入方式；二是室内外信源同频同PN的引入方式；三是室内外信源异频的引入方式。信源的引入方式不同，室内外协同覆盖时， 设计天馈分布系统的重点也有所不同。以下针对

6、不同的室内分布系统信源的引入方式，比较各种引入方式的优缺点，适用范围，以及如何合理的选择天线及天线的安装位置，以便于在今后的cdma2000网络建设中指导室内分布系统的建设。1、 室内外同频不同PN室内外同频不同PN是指室内分布系统的信源采用宏基站、微蜂窝(或RRU)的引入方式。因此，室内信号与室外信号频率相同，但PN(SC)不同。如下图所示。1.1 特点基站+微蜂窝(或RRU)覆盖方案,室内分布系统信源可以提供容量；由于室内外信号同频，则可以节省有限的频谱资源；软切换成功率高。缺点是基站小区之间相互存在干扰；由于大量采用微蜂窝(RRU)，软切换比例大，系统容量利用率低；而且从上图可以看出，基

7、站需要配置大量的邻区列表，邻区列表资源紧张。中国联通在CDMA网络建设过程中,随着网络优化的深入,某些省份反应,室内分布系统信源过多使用微蜂窝,给网络优化带来了很大的困难,系统软切换比例大,软切换比例在80%以上，邻区表过多,尤其高层导频污染比较严重。1.2 室外入侵信号的协调当宏基站、微蜂窝作为室内分布系统的信源引入时，由于室内外采用同频不同扰码的小区信号，所以室外基站入侵信号对室内区域，室内外泄信号对室外周边小区都存在干扰。因此,协调室外入侵信号的原则是:降低室外入侵信号的强度，提高室内信号强度。1.2.1 降低室外入侵信号强度降低室外入侵信号强度是指对室外天线进行优化。主要有以下几种实现

8、方式:一是适当降低室外天线高度,增大室外天线的下倾角,及改变室外天线的方向角;二是室外天线选用赋形天线,电调天线;三是在满足室外覆盖要求下,适当降低基站输出功率。1.2.2 提高室内信号强度根据CDMA2000试验网关于室外入侵信号强度测试的结论，室外基站在室内靠窗房间的入侵信号强度通常在-70dBm -90dBm之间，尤其是靠近窗边区域，室外入侵信号强度较大，且信号杂乱，通常没有一个占主导的小区信号，因此，要保证室内信号在室内覆盖区域成为主导小区，通常要求室内小区信号在室内区域比室外基站入侵信号高8dB以上。主要有以下几种方式实现: 增加天线口发射功率在室内分布系统建设中，对抗室外同频不同扰

9、码小区的信号入侵，使室内小区成为主导小区，最直接的方法是提高室内天线口的发射功率，但由于隔墙覆盖损耗大，单纯提高天线口发射功率很难满足抑制室外入侵信号的要求。而且CDMA系统存在“远近效应”，即MCL取值必须满足一定要求，这就决定了室内分布系统天线口的发射功率不宜过大，否则因为距离天线口较近的用户上线时,容易导致基站上行闭塞，而且天线口功率越大，室内外泄信号就更难控制。因此，只建议在一些特殊情况下采用增加天线口发射功率的方式来抑制室外信号的入侵。 小功率，多天线的覆盖方式根据大量的模拟测试及试验网验证测试都表明，在cdma2000室内分布系统建设中，室内覆盖天线不宜穿透两堵以上的墙壁进行覆盖。

10、而且，实际工程测试也表明，在穿墙覆盖时，对天线口发射功率为0dBm的两副天线与天线口发射功率为10dBm的一副天线的覆盖能力进行比较，虽然天线口功率小，但由于天线覆盖半径减小，减少了穿透墙壁的损耗，所以发射功率为0dBm的两副天线比10dBm的一副天线的覆盖效果要好，而且两副小功率的天线覆盖时,室内信号强度分配更加均匀，同时由于天线口功率较小，室内信号外泄控制也就更易控制。因此，通常情况下，建议采用“小功率、多天线”的覆盖方式进行cdma2000室内分布系统的建设。 室外天线照射室内的覆盖方式因为一些安装条件的限制,如居民小区,或一些室内无法将天线安装到房间的情况,可以采用室外天线照射室内的覆

11、盖方式,但是若楼层太高,超过20层高后,该种覆盖方式的覆盖效果会受到影响,同时室外照射天线的水平半功率波瓣角要求要窄,否则容易外泄对周围小区造成干扰。室外天线照射室内的覆盖方式主要有两种:一是耦合室内小区信号，放大后在低层从室外照射室内；二是在高层采用室外天线相互照射，内外结合加强室内小区信号强度，抑制室外信号的入侵。 室外低层照射解决方案 高层天线互相照射解决方案2、 室内外同频同PN室内外同频同PN,是指室外基站小区同时上多个载波，容量大，负荷轻，基站站距大，软切换比例小，室内分布系统的信源采用直放站引入，室内信号与室外信号频率相同，扰码相同。如下图所示。 基站+直放站覆盖方案2.1特点基

12、站+直放站覆盖方案的特点是室内外采用同一信源，节省频谱资源，而且整网的软切换比例小，导频污染区域也少，系统容量利用率高。由于室内外信号同频同扰码，室外基站对室内的入侵信号和室内外泄信号对室外小区都不存在干扰，只相当于一个多径信号，而CDMA系统具有RAKE接收技术，多径信号不但不是干扰，带来的多径增益反而可以提高网络质量。但该方案使用的前提是室外基站容量足够大(一个小区多个载波的方式)。2.2室内外协同覆盖采用同频同PN覆盖方案时，室内外统一规划、协调建设。当室外基站一个小区提供多个载波时，容量大，而且由于基站站距大，软切换比例就小，容量利用率越高，系统负荷相对也较轻，室外基站主要完成室外区域

13、的覆盖，由于室内外是同一信源，因此可以充分利用室外基站的入侵信号，室内分布系统只需要覆盖走廊，电梯，停车场等一些较封闭的区域。而且一个小区多个载波的方式可以减少基站数量，机房、机架、电源等辅助设备也减少，整个网络建设的投资成本也相对减少。国外成功的经验如韩国SKT，其CDMA系统总共开通了16个载波(共约25MHz带宽)，单小区提供容量大，因此基站负荷极轻，基站站距大，汉城密集城区平均站距1-1.5Km，系统软切换比例小，室内充分利用室外基站的入侵信号，通常室内只需覆盖电梯和停车场，所以采用小功率的直放站就可以满足要求，根据SKT的统计，全国CDMA基站和直放站的使用比例为1:20，其中直放站

14、绝大数为小功率的直放站，所以直放站引入给基站带来的影响很小(理论上20个0.5W直放站与1个10W直放站的影响相同)。2004年中国联通网优人员到韩国学习后在文章中提到:SKT的网络质量特别好，体现在网络覆盖好，软切换比例小，郊区及郊区高速公路面上单导频占有相当大的比例，Ec/Io值基本在-3dB左右，汉城市区也很少看到有3、4个导频现象， Ec/Io值基本保持在-5dB左右，路面上导频污染少；手机发射功率特别低，分布在-20dBm和-30dBm间的比例居多；手机接续时间短，平均约4-5秒；通话质量好，语音清晰。3、 异频覆盖异频覆盖是指室内外信源采用不同的频率进行覆盖，主要有两种方式:一是室

15、内采用专门的频点f2进行覆盖；二是室内高层采用专用频点覆盖，室内低层采用与室外相同的频点进行覆盖。如下图所示。 室内专用频点f2覆盖方案 室内高层专用频点f2、室内低层与室外同频覆盖方案3.1 特点异频组网的优点是室内外相互干扰小，具有更高的容量，在导频污染严重区域(如高层建筑)的场景覆盖时优势尤其明显。缺点是浪费有限的频谱资源，硬切换成功率低，尤其是进出电梯时硬切换成功率更低。3.2室外基站入侵信号协调由于室内外采用不同的频率进行覆盖，因此室外基站入侵信号不会对室内信号构成干扰。同样室内天线不适宜穿两堵墙覆盖，因此，建议采用“小功率、多天线”的方式进行覆盖。三、室内信号外泄控制当室内外同频同

16、PN组网时，由于室内外采用同一信源，室内外泄信号与室外小区信号属同一基站小区，只相当于一个多径信号，不会构成干扰；当室内外采用同频不同PN组网时，需要考虑室内信号外泄对室外周边小区的干扰,定义室内信号外泄的目的是防止在室外区域占用室内资源，而且如果在地面主用室内分布系统的信号，容易发生掉话现象。所以，只要室内外泄信号在室外区域不能进入激活集就可以达到控制信号外泄的目标。对于CDMA系统，能否进入激活集的主要衡量指标是Ec/Io，通常情况下，当室内外泄信号在室外区域的Ec/Io与室外第一主导小区信号的Ec/Io之差小于3dB时，在室外该区域通话将会占用室内资源，因此，建议室内信号外泄指标为：室外

17、10米处，(室外第一导频的)Ec/Io(室内外泄信号的)Ec/Io5dB，在室外Ec/Io值较弱时室内外泄Ec/Io-15dB。 根据无线信号空间衰减公式及室内分布系统建设的工程经验，建筑物高层(通常8层以上)泄漏到地面的信号一般较小，不会参与市区地面信号的软切换，但建筑物低层(通常8层以下)的信号如果过强，常常会泄漏到地面上，加入激活集,对室外小区造成干扰。控制室内信号外泄的方法主要有:1、“小功率、多天线”的覆盖方式室内天线口的功率越小，泄漏到室外的信号就越弱，室内外泄信号在室外区域的Ec/Io就越小，进入激活集的可能性就越小，就不会造成对室外小区的干扰。2、采用定向天线进行覆盖在室内分布

18、系统建设中，如果工程安装条件许可，在建筑室内靠窗位置安装定向天线，从窗边向室内进行覆盖或内壁向外，借助窗边墙体遮挡，可以有效的防止室内信号外泄对室外小区造成干扰。3、合理设计天线口功率及天线安装位置由于室内低层信号泄漏容易对室外小区构成干扰，因此，在室内分布系统设计时，需要注意以下事项:低层天线位置不应安装在太靠近窗口的地方；在信号可能外泄的位置，尽量用定向天线代替全向天线，或将吸顶天线转动90进行覆盖；巧妙利用室内建筑的结构特点选择天线安装位置；天线口发射功率也不应过强，有效防止室内信号外泄造成对室外小区的干扰。四、室内外干扰协调建议综上所述，通过对室外入侵信号和室内外泄信号的干扰协调分析，

19、对于室内分布系统的信源引入，各种引入方式都有其优缺点，过多采用微蜂窝作为室内分布系统信源都会给网优带来较大的问题,因此,应该合理利用微蜂窝和直放站,建议综合的解决方案如下图所示:在室内分布系统的建设中，建议信源引入遵循以下原则: 对于低话务密度、小规模覆盖且较为封闭的场景，优先选用直放站作为信号源(可充分利用室外宏基站的容量)； 对于中等话务密度和中等覆盖规模的场景，优先选用CRRU作为信号源； 对于高话务密度和大覆盖规模的场景，优先选用宏基站+RRU作为信号源(单个RRU的容量与单个宏小区的容量等同)。对于同异频组网，建议组网原则:同频组网为主，异频组网为辅，如果能够控制室内外干扰，建议采用同频组网；干扰难以控制的场景，建议采用异频小区，自然隔离比较好或干扰易控制的场景建议采用同频小区；建议电梯内单小区覆盖，电梯内外采用同频组网；如果电梯内外需要采用异频组网，建议设计时保证在电梯厅完成切换，否则进电梯时很容易掉话。室内覆盖天线设计应遵循“小功率、多天线”的原则，根据现场环境合理选择天线及天线安装位置，抑制室外入侵信号和控制室内信号外泄，实现室内外协同覆盖，建设一个高质量的CDMA2000网络。