WCDMA室内分布系统设计简介(免费)

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WCDMA 分布系统设计策略
由于 WCDMA 系统的自干扰特性， 要求 WCDMA 室内分布系统在系统设计时比 GSM 分布系统 要求更加严格，更加细致。 3.1 室内传播模型 室内传播环境 （图 4） 与室外微蜂窝、 宏蜂窝不同， 原先的 Okomula-Hata 模型、 COST-231 模型已不再适用，应使用 Keenan-Motley 模型。修正后的 Keenan-Motley 预测模型如下： PathLoss(dB)=32.5+20*logF+20*logd+k*F(k)+p*W(k)+D(d-Bd) 其中，F 频率（MHz） ，d 收发距离（km） ，k 收发之间楼层数，F 楼层损耗（dB） ，p 收发 之间墙体数量，W 墙体损耗因子（dB） ，D 线性衰减因子（dB/m），距离超过拐点后每米增加 0.2dB，Bd 室内传播拐点（m），典型值为 65m。
1 概述
WCDMA 系统是干扰受限系统，从某种意义上说，WCDMA 的网络规划可以认为是减少和控 制系统干扰，使网络容纳更多用户或提供更大数据流量的一项工作。由于 3G 更侧重于数据 业务，而数据业务更多发生在室内。据国外运营商统计，3G 系统室内话务量占总话务量的 70%左右（如图 1） ，室内覆盖直接影响到系统的质量。
6.10% 5.60% 4.40%
室外, 30.3% 室内, 69.7%
25.10%
4%
29.10%
25.80%
home Station Office Shopping center Amusement center Underground Restaurant
图1 3G 业务区域分布 由于大量室内用户的存在以及这部分用户相应的高穿透损耗的无线传播特性， 在室外宏 蜂窝提供覆盖的情景中，室内区域的覆盖问题尤为突出，难以获得满意的覆盖。为保证一定 的服务质量，必将使发射功率大幅提高，增加系统干扰水平，导致系统容量和覆盖降低。可 见，在考虑整个系统性能时，室内区域的覆盖是一个重要的影响因素。在 WCDMA 网络建设初 期，就应该考虑进行室内分布系统的实施，从而提高系统整体运行质量。从国外运营经验来 看，初期建设时室内覆盖对网络影响很大，NTT DoCoMo 在建网初期并没有考虑室内分布系 统，但网络投入运行后发现由于室内的话务量比例很高，导致系统干扰很大，严重影响了系 统质量而不得不在后期加大投入建设室内覆盖系统。 室内分布系统是移动通信网络在建筑物内部的延伸， 是提高网络覆盖广度和深度， 吸收 室内话务和提高通信质量的有效手段， 同时也是提高网络容量的有效解决方案。 室内分布系 统的构建不但对于 GSM、CDMA 等第二代移动通信系统的进一步发展至关重要，而且也为 3G 网络的奠定了坚实的基础。
图5
室内传播路径损耗预算

（2000MHz，墙体损耗 0.5dB/m，适用范围 10～50m；拟合公式 L=55+0.9*d） 3.2 信源选择 室内分布系统覆盖区域一般有两种类型： 覆盖盲区和话务热点， 也可能同一分布系统同 时覆盖这两种场景。 （1）在室内信号较弱或为覆盖盲区的环境中，如果覆盖区域面积较小，有明显的主控 小区，可考虑采用直放站作为室内分布系统的信号引入。例如对于隧道、地铁车站、地下商 场、 地下酒吧等餐饮娱乐场所以及其它信号屏蔽严重的场所， 可以考虑用室内直放站引入基 站信号，但必须考虑基站的容量和直放站对室外覆盖的干扰产生的容量下降等问题。 （2）对于大型建筑，如星级宾馆、写字楼等，由于室内用户集中，话务量较高，可以 考虑通过建设微蜂窝室内分布系统来承担室内部分话务量， 改善用户通信质量， 同时避免由 于室内用户的高功率发射而引起室外网络的容量下降。 （3）对于话务需求量大的特大型场所，如商场、机场、展览中心、会议中心等场所， 宜宏蜂窝基站作室内分布系统的信号源。 （4）对于一些设计中线缆较长的场所中，可以考虑采用射频拉远（RRU）设备来减少线 缆的损耗，从而减少因线缆损耗而增加的干放，保证高质量的覆盖效果。 3.3 方案设计 从室内传播模型来看， WCDMA 室内环境传播损耗较大， 一般比 GSM900 的损耗大 8～12dB （链路损耗） ，在与 2G 共用系统设计时要特别注意这一点。因为 2G 分布系统基于 GSM900 的路径衰耗进行设计，天线使用能满足 2G 覆盖要求，而在 WCDMA 系统中可能会产生覆盖不 足的情况。由于 WCDMA 受远近效应的影响较大，严重时会对系统容量产生较大的负面作用， 因此设计时应平衡考虑每个天线的覆盖范围， 同时要考虑中、 高层建筑物的窗口区域的信号 覆盖及与室外网络的切换和干扰。 （1）系统设计 由于目前 2G 分布系统已具有较大的建设规模，因此在 3G 建设初期，绝大部分会与 2G 共用分布系统， 即在 2G 分布系统的基础上进行改造而使之符合 3G 的要求。 根据上文所描述 的 MCL 要求及室内传播模型，可以计算出天线口的最大功率。 假设微蜂窝输出功率为 5W，天线增益为 2dBi，频率为 2100MHz。根据一般配置，CPICH 功率为 0.5W，即 27dBm。假设用户在天线下面正对 1.5m 处，不存在穿墙损耗，可以计算出
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图6
表 2 为调整后各天线口的功率。 表2 天线编号 A001-5F A002-5F A003-5F A001-6F A002-6F A003-6F A001-7F A002-7F A003-7F A001-9F A002-9F A003-9F A001-10F A002-10F A003-10F A001-11F A002-11F A003-11F A001-12F A002-12F A003-12F A001-14F A002-14F A003-14F 原功率 5.8 3.7 3.7 6.7 4.6 4.6 6.2 4.1 4.1 1.7 -0.1 -0.1 2.6 0.8 0.8 2.1 0.3 0.3 4.9 3.1 3.1 5.4 3.6 3.6 4.8 2.7 2.7 5.3 3.3 3.3 4.9 2.9 2.9 4.3 2.2 2.2 4.1 2.0 2.0 4.6 2.6 2.6 4.1 2.0 2.0 3.8 1.7 1.7
图 2 路径损耗与底噪提升关系图 如图 2 可见，当 Nr 接近 0 时，路径损耗为 65～70 之间。当 MCL 高于 65dB，由 UE 最小 发射功率所引起的噪声电平的抬高将忽略不计。由 MCL 而产生的干扰类型有两种： 类型 1：室内小区“上行拥塞” 。用户从运营商 A（室外宏蜂窝）接近运营商 B（室内基 站）的基站，会引起室内小区的拥塞。因为该用户处于运营商 A 室外宏蜂窝小区的边缘，手 机处于满发射功率状态，具体可见下图 3：
天线
传播路径
图4 典型计算图（图 5）如下：
室内传播环境示意图
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110 100
Keenan-Motley 拟合公式 自由空间
室内传播路径损耗预算
总路径损耗(dB)
90 80 70 60 50 40 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
距离(m)
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空 中 路 径 损 耗 L=32.5+20*log(2100)+20*log(1.5/1000)=42.5dB ， 线 缆 损 耗 ＝ 65-2-42.5=20.5dB，因此天线端的功率为 6.5dBm。也就是说，如果天线端设计功率不大于 6.5dBm，从理论上认为可以满足 MCL 的要求。 下面以一个分布系统的设计改造为例， 描述分布系统的改造。 表 1 为未改造前直接接入 3G 微蜂窝后部分天线口功率。可以看出，5F、6F、7F 三层的功率明显大于其他标准层的功 率： 表 1 未改造前直接接入 3G 微蜂窝后部分天线口功率 天线编号 Ant001-5F Ant002-5F Ant003-5F Ant001-6F Ant002-6F Ant003-6F Ant001-7F Ant002-7F Ant003-7F Ant001-11F Ant002-11F Ant003-11F Ant001-12F Ant002-12F Ant003-12F Ant001-14F Ant002-14F Ant003-14F 输出功率(dBm） 5.8 3.7 3.7 6.7 4.6 4.6 6.2 4.1 4.1 2.1 0.3 0.3 4.9 3.1 3.1 5.4 3.6 3.6 天线编号 Ant001-15F Ant002-15F Ant003-15F Ant001-16F Ant002-16F Ant003-16F Ant001-9F Ant002-9F Ant003-9F Ant001-18F Ant002-18F Ant003-18F Ant001-19F Ant002-19F Ant003-19F Ant001-20F Ant002-20F Ant003-20F 输出功率(dBm） 4.5 2.7 2.7 2.7 0.9 0.9 1.7 -0.1 -0.1 1.4 -0.4 -0.4 1.9 1.1 1.1 1 -0.8 -0.8
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图3
“上行拥塞”示意图
室外宏蜂窝的 UE 对于室内基站的上行干扰可表达为： UEmaxPwr-MCL-ACLR(邻道泄漏比)=21dBm-63dB-32.7dB=-74.7dBm 当一个室外宏基站的用户进入另一个运营商的室内基站时，如果背景噪声为-103dBm， 那么室内基站将有 28.3dB 的噪声提升值，该用户极有可能对室内基站造成拥塞。 类型 2：下行“死区” 。是指在该区域内无论上行或者下行，都没有足够的功率保持服 务质量(QoS)。当用户进入该区域时将发生掉话，并且不能在该区域建立新的呼叫。在多运 营商的环境下，运营商 B 的室内基站的高发射功率会造成运营商 A（宏蜂窝）在某一区域有 过多的干扰， 从而在这些区域对运营商 A 由于噪声提升而引起拥塞。 例如当运营商 A 的手机 用户处于其小区边缘，发射功率达到最大，而它又很接近运营商 B 的室内基站，运营商 B 的室内基站将没有足够的功率来克服干扰。