高層建筑WCDMA室內分布系統的規劃與優化

高亞海 張威

【摘要】針對高層建筑WCDMA室內分布系統經常存在的問題，提出了在高層建筑建設WCDMA室內分布系統規劃時采用綜合規劃，即室內外協同覆蓋方案和異頻組網方案，同時對高層建筑室內分布系統優化從覆蓋和切換兩個方面解決導頻污染進行了探討。

【關鍵詞】高層建筑室內分布系規劃優化導頻污染

一、前言

根據運營商調查3G用戶70%的業務發生在室內，因此室內分布系統網絡質量對于用戶對網絡的感受至關重要。在室內分布系統的建筑類型中，高層寫字樓或辦公樓等高層建筑場景，因為其高端客戶較多，對語音、數據業務均有較高的要求，同時該場景無線環境復雜，成為室內分布系統規劃和優化的重點和難點。本文主要是對高層建筑室內分布系統綜合規劃，即協同覆蓋方案和異頻組網方案以及后期解決導頻污染的優化進行探討，提出高層建筑中WCDMA室內分布系統規劃和優化的思路和方案。

二、高層建筑室內分布系統存在的問題

高層建筑室內分布建設方式主要有微蜂窩+電直放站、傳統宏基站+數字直放站、BBU+RRU三種方案。第一種微蜂窩+電直放站因引入有源器件，對于WCDMA自干擾系統而言在放大下行信號的同時會對系統上行低噪產生較大抬升，如果反向增益設置不合理，其對系統上行噪聲的抬升將會降低施主基站的靈敏度，導致其反向覆蓋范圍的減少，造成用戶容量的降低；第二種和第三種方案為光分布系統，有效地克服了第一種方案的弊端同時又可簡化饋線走線設計復雜度與使用量；目前的高層建筑室內分布系統設計中多采用傳統宏基站+數字直放站和BBU+RRU方案。

通過對大量高層建設室內分布站點進行研究和問題統計，高層建筑WCDMA室內分布系統一般存在以下幾個問題：（1）覆蓋干擾問題。主要包括弱覆蓋、導頻污染、干擾等。（2）切換問題。室內外切換，2G/3G互操作以及切換帶來的其他問題。（3）數據業務問題。主要是HSDPA、HSUPA速率問題，即速率低不穩定等。（4）室內信號泄露問題。室內信號對室外信號存在外泄干擾。（5）室外信號入侵問題。室外信號對室內信號存在入侵干擾。

三、高層建筑室內分布系統規劃思路

高層建筑室內分布系統建設規劃是關鍵，應該與整網規劃相結合整體考慮、綜合規劃。在規劃時詳細勘察高層建筑和周圍無線覆蓋環境，以便于今后室內分布系統的運營和優化。高層建筑室內分布系統規劃時一般有以下兩種方案。

1、區域室內外協同覆蓋方案

區域室內外協同覆蓋是指對目標高層建筑進行覆蓋規劃時不單單考慮目標建筑，而是要把整片區域看做一個整體，室內外看做一個整體，在規劃之初綜合考慮整片區域的室外覆蓋情況。調查出周邊宏基站的站址、站高、天饋等參數，估算或者測試其在室內覆蓋的狀況，然后根據宏網情況再進行室內分布系統規劃。在規劃時應主要考慮一下四個方面的協同。

（1）室內外覆蓋協同：即規劃高層建筑室內分布系統的同時針對周邊宏基站參數預估其室外覆蓋范圍與強度，在不足處采用室外美化天線等小區覆蓋手段進行補充覆蓋。（2）室內外容量協同：即重點考慮室內覆蓋的容量，室外容量為輔。（3）室內外切換協同：即考慮切換區域的重疊范圍。預估宏基站、小區覆蓋、室內覆蓋切換區域帶，對信號覆蓋邊緣覆蓋范圍進行嚴格控制（4）室內外信源協同：即宏網弱覆蓋區域的小區覆蓋信源與覆蓋高層的室外美化天線信源采用同目標高層采用同一套信源，采用光纖拉遠或者微波拉遠的方式解決傳輸問題。

根據以上四個協同，在具體規劃時可采取如下措施。

（1）BBU或數字光纖拉遠協同覆蓋。（2）微波拉遠協同覆蓋。（3）小區美化天線面覆蓋。（4）天線反照高層覆蓋。

即在高層建筑中建設室內分布系統的同時，在其周邊進行小區覆蓋。選擇傳輸時，在有光纖資源的站址采用數字光纖拉遠方式，在無光纖資源的站址采用微波拉遠方式進行小區協同覆蓋；在路面和街道布放室外美化關系，達到精確覆蓋；同時通過光纖或者微波拉遠方式在高層建筑周邊或者臨近的另一高層建筑頂端架設美化天線，通過調整天線上下傾角對照目標建筑，實現高層補弱覆蓋。

2、高低層立體分區異頻組網規劃方案

高低層分區異頻組網規劃策略是針對WCDMA系統，在高層導頻污染嚴重的情況下針對高層建筑室內分布慣用的一種設計策略。其主要的思路是將高層建筑按室外宏基站考慮，或者將小區的覆蓋高度進行分層，低層與室外宏基站、小區覆蓋使用同一頻率，高層使用獨立頻率。

這樣的異頻組網方式能有效抑制因高站越區覆蓋、街道效應、強反射體等原因導致的信號畸變帶來的導頻污染。因為在自干擾的WCDMA系統中，高層導頻污染的產生是由于窗邊UE可以測量到包括本小區在內的多個小區的導頻信號，且沒有一個導頻信號的Ec/Io值足夠強。在采取高層異頻組網后，因頻點異于室外信號，室外信號不會對室內信號產生同頻干擾，室內信號的會達到較為理想的程度，通過一些相關參數的調整可使終端基本不發生重選和異頻測量，但是采用這種方式設計時需要注意以下問題。

（1）電梯覆蓋應合理設計分層處板狀天線間距離和傾角，使電梯覆蓋在頻點分層處形成一定范圍范圍的覆蓋重合。雖然分層處上下一段距離內S1、S2頻點均有覆蓋，但因為物理上的距離差引起的信號強度差異較小，通過適當調整網絡切換等參數，可使UE能在該范圍內保持原有駐留小區不發生切換。這樣可以避免因電梯采用單一頻點覆蓋造成的UE在通話過程中出入異頻點覆蓋樓層時因異頻硬切換造成的掉話。

（2）如上述方案施工較為困難，也可以變通為全樓使用異頻覆蓋，在出入目標建筑處適當擴大異頻覆蓋范圍，并通過調整鄰區列表以及其他切換參數保證良好的切換性能。

四、高層建筑室內外覆蓋相關優化

前文從整體規劃的角度宏觀介紹了高層樓宇室內分布系統規劃的相關思路，可作為高層建筑室內分布系統建設的工程指導，但因為實際網絡情況的復雜性和施工過程的不確定性，要求在系統建成入網后還需針對一些問題進行細微的調整與優化，使之實現設計之初的各項網絡性能。

優化的主要任務是通過優化覆蓋和切換問題解決高層建筑的導頻污染問題，對于WCDMA系統而言導頻污染往往會對系統帶來較大的影響，主要體現在以下兩個方面。

（1）Ec/Io惡化：由于多個強導頻對有用信號構成了干擾，導致Io升高，Ec/Io降低，BLER升高，網絡質量下降。（2）切換掉話：若存在3個以上強的導頻，或多個導頻中沒有主導導頻，則在這些導頻之間容易發生頻繁切換，從而造成切換掉話。

針對高層樓宇室內覆蓋發生導頻污染的原因，一般的應對策略為RF優化和室內頻率與參數優化兩部分。高層建筑首先因為其經營活動經常變化，裝修頻繁，天線容易被破壞或者挪動；其次樓層過多容易造成天線功率不足以及樓層高容易形成導頻污染，所以在高層建筑室內分布系統RF優化時首先要解決弱覆蓋問題，查找引起弱覆蓋的原因并選擇相應的調整方案解決。對于室外部分來講就是通過合理規劃網絡，調整室外宏基站可能照射到目標建筑的天線方位角、下傾角，來改變污染區域的各導頻信號強度，從而改變導頻信號在該區域的分布狀況，調整室外宏基站是需要注意對周邊其他區域的影響。總體來說調整的原則是增強主導導頻，減弱其他導頻。這也就是上文提到的對高層樓宇的覆蓋規劃需要做到區域內外覆蓋的協同。

對于高層建筑采用異頻組網方案時，需要合理設置相關參數，確保切換正常，一般采用高低層立體分區方式和室內全異頻方式。不論采用哪種方式，高層都會采用異于室外宏基站的頻點覆蓋，這樣只需要適當調整高層小區異頻切換參數就能很好地抑制導頻污染。

假設高層建筑內因某些原因覆蓋質量較弱，但還可以維持正常通信，室外異頻漂移信號較強，UE測量后將上報2D事件，RNC判決后開啟壓縮模式，為了避免發生切換可以在RNC側調整一下下列幾個參數。

Hystfor2D：通過調整該參數可以提高2D事件觸發遲滯。

Time～Trig2D：通過調整該參數可以改變切換判決時長，防止異頻乒乓切換。

對于室內外同頻的高層建筑，防止高層導頻污染的難度將會大大提高。針對室外漂移信號導頻強度較高的情況，尤其是該漂移信號來自未添加鄰區關系的小區，一般可以調整1A事件的觸發門限。1A事件的觸發條件為：

MNew+CIOnew≥MBes-（R1a- H1a/2）

式中：M———測量量

R———報告范圍

H———遲滯

W———權重因子

CIO———小區獨立偏執，分本小區和鄰小區

由上面的判決公式可以看出，通過增加本小區的CIO值，調整遲滯可以人為增加1A事件的觸發難度，從而防止UE因檢測到某一未增加鄰區關系、導頻強度較高的漂移信號，UE重選在其上后發起主叫，因沒有鄰區關系而發生掉話。

對于區域無主導頻的情況可以通過調整R準則中的相關參數避免UE發生頻繁重選。

五、結束語

室內分布系統網絡性能受規劃、物業、建筑結構、周圍環境等因素的影響較大，而高層建筑室內分布系統受該方面的影響更嚴重，因此在規劃建設的時候應該盡量做到統籌兼顧，詳細勘察樓宇內部結構，把握現網周邊覆蓋情況。優化時盡量以調整室內信號為主，優化方案也應以簡單易實施為原則，同時考慮周圍的無線環境和未來的用戶變化。

參考文獻

[1]王瑩，劉寶玲. WCDMA無線網絡規劃與優化，人民郵電出版社，2007

[2]陸建賢，葉銀法，盧斌.移動通信分布系統原理與工程設計，機械工業出版社，2008