 图为:华信咨询设计研究院副总工程师朱东照演讲(骆磊 摄)
2007年6月12日,“2007 3G室内覆盖研讨会”在北京召开。会议就3G室内覆盖的策略、技术要求、产品需求、技术解决方案等方面,与业界专家、一线专业技术人员等一起深入、全面地探讨如何构建优质、精品的3G室内覆盖网络。会议由中国泰尔实验室、《移动通信》杂志社共同举办。
图为:华信咨询设计研究院副总工程师朱东照演讲(骆磊 摄)
以下为其演讲全文:
朱东照:各位领导、各位专家,大家上午好!今天我与大家交流汇报一下TD-SCDMA室内分布系统的综合规划,因为这次中国电信在保定的TD-SCDMA项目,都是我们华心设计院在承担规划设计任务,所以在这里也有一些经验和大家一起共享。
我这里主要讲一些建设TD-SCDMA的重要性、必要性、可行性以及TD-SCDMA的规划,目前TD-SCDMA分布系统中存在的问题,和大家做一探讨。
首先我介绍一下建立TD-SCDMA的必要性,刚才各位专家、学者也做了大量的陈述,我不过多做说明。关键的一点,怎么提高网络覆盖,提高质量。比如说在电梯、停车场没有信号,如何增强信号。还有就是颠簸很强但干扰很严重,没有主导信号的场所,如高层建筑。还有就是吸收室内话务量,均衡室内外网络话务负荷。目前,中国移动和 中国联通共计有40个室外宏蜂窝基站,10多万个室内分布系统,而且每年在以20%的速度递增,这个增长速度很快。室内分布系统增长速度更快,主要是2000年以后,现在每年负荷增长超过20%。如果中国真正建3G上来,在短短三年的时间,我估计有十万多套是需要建设的,或者是利用2G改造,或者是新建。而且和2G网络相比,3G室内分布系统更具必要性,首先3G网络工作频段比2G网络的高,颠簸传播损耗更大,室内覆盖效果更差。其次,3G网络的数据业务更多的发射在室内。因此,室内分布系统是3G网络建设的主要内容之一,TD-SCDMA商用网络必然需要建设大量的室内分布系统。比如说北京五环内的基站数不超过1千个,但是室内分布系统了3千多个,整个北京市室内分布系统移动有5千多套,联通有4千多套,但基站数量也就是两三千个,所以说对于特大型城市来说,室内分布系统的数量大大超过了基站数,全国来看是25%。
建设TD-SCDMA室内分布的可行性,我们一般都知道,大家看到外面TD-SCDMA的天线很大,有1.3米长,700多公分宽,像个小门板,如果覆盖里面用智能天线的话,没法建成室内分布系统。所以在室内分布的时候可以不用智能天线。总的来说,室内电波传播环境相对简单,不同楼层,不同区域之间有较好的隔离度。在室内外良好隔离的情况下,目前大量测试表明,TD-SCDMA室内分布系统不采用智能天线,仅依赖联合检测算法,也能获得良好网络质量,使室内分布系统满码道工作。这是TD-SCDMA建设室内分布系统的前提条件。
建设TD-SCDMA室内分布系统的特殊性,和2G相比,TD-SCDMA系统工作于更高的频段,电波传播损耗加大了,因此天线需要更密集的分布。和FDD系统相比,TD-SCDMA信号源基于智能天线设计,功率处处方式有别于其他系统,具有小功率、多通道的特点,WCDMA、CDMA2000有20W、40W的都有,但单通道功率一般只有1W或2W,因此需要更多的通道来满足大区域的覆盖。由于TD-SCDMA室内分布系统不使用智能天线,仅仅依赖联合检测,如果室内外干扰控制不当,更易于导致室内网络自量的恶化。
刚才我们讲到建设的必要性、可行性和特殊性。下面我们讲讲TD-SCDMA室内分布系统信号源的选择,刚才几位专家也讲到目前TD-SCDMA的信号源是有一定数量的,可采用宏蜂窝基站,也可采用微蜂窝,刚才有专家介绍微蜂窝有1W、2W,还可开发4W,但我们20W、40W的不可能用,因为损耗太高。基带拉远设备,如中兴的ZXTR B328+R04、大唐的TDM144A。传统的标准宏蜂窝基站,如鼎桥的TNB610。直放站设备,包括光纤直放站、天线直放站。不同的场合可以选择不同的信号源,有多种渠道。不同的场合选择合适的信号源,确保网络建设的经济性,有直放站、微基站,标准红基站,BBU+RRU无,标准红基站作为信号源的概念需求是比较低的,因为配套条件是比较高的,因为需要专用机房、蓄电池。对于一些厂家,目前还没有推出RRU,只能用标准红基站。一般来说是直放站用的比较多,在一些封闭性好的空间,比如说电梯、地下室。微基站是中小规模的楼宇用。还有就是BBU+RRU,这是大家都比较认可和推荐的方式之一。包括室外宏基占也会大量用BBU+RRU。
室内外协调规划,溶液干扰控制不当的话,就会出问题。由于TD-SCDMA在室内分布系统中没有使用智能天线技术,仅依赖联合检测技术,因此室内外干扰控制尤显重要。当存在室外干扰时,室内的网络质量集聚下降,例如在高层建筑中,往往会收到大量的室外宏基站的信号,如果室内外同频,那么干扰很难控制,室内终端发起呼叫困难,掉话率也高。为了确保室内外干扰的隔离,目前主张室内外异频组网。在2010赫兹—2025赫兹的9个频点中,建议预留3个频点用于室内,其他6个频点用于室外,当室内分布系统使用1个以上频率时,应采用7频点技术进行组网。鉴于3G室内分布系统的重要性,TD-SCDMA室内外应统一规划,同步建设,确保网络总体质量要求。
功率配置,室外宏蜂窝网络使用的是智能天线技术,其业务信道下行方向具有多天线功率叠加增益和智能天线赋形增益,因此,网络覆盖王问是上行受限,室内分布系统不适用智能天线,业务信道下行功率要低10dB左右,应注意控制链路损耗,合理配置器下行方向的业务信道功率。同时,为了确保室内用户主流在室内分布系统中(特别是在建筑物的高层,可以接收到大量的室外红基站的信号),应有意识地加大导频信号的功率。
不同无线通信室内分布系统的功率配置要求(幻灯片)
码规划和时隙配置,既然室内外异频组网,那么室内分布系统可以独立进行码组规划,和室外网络的码规划无关,码组规划相对简单。室内外的话务模型是不一致的,在一些 写字楼中,数据业务量大。由于室内外异频,不存在室内外时隙干扰问题,室内外时隙配置可以不一致,对于大数据业务两的室内分布系统,特别是引起HSDPA技术的室内分布系统,建议采用非对称性时隙配置,如2:4,1:5,进一步提高频谱小和系统容量。
室内外切换规划,合理进行室内外切换规划,是提高室内网络质量的重要措施。建有室内分布系统的建筑物内的用户,应尽可能地主流在室内分布系统内(如加大导频信号强度,减少邻区设置等),避免室内外频繁的乒乓切换,如高层建筑建筑物的窗口、露台等,避免室内外频繁的乒乓切换,尽可能设置在建筑物一楼的主要出入口,合理控制室内外信号强度,减少切换区域的范围。
室内分布系统的质量要求,特别是信号强度要求,室内信号要占主导地位,有室内外异频组网和同频组网,异频组网一般PS数据业务和HSDPA是-90dBm。除了规定室内边缘信号电平之外,室内覆盖系统不得过度覆盖室外,距建有室内分布系统的建筑物10米处,室内信号比室外最强信号的电平低9dBm以上;或者室内信号泄漏至室外10米处的到频信号强度不高于-95dBm。
建设综合室内分布系统的必要性
运营商已经建立了大量的2G室内分布系统(前部有10万多套)如何最大限度地利用现有室内分布天馈线资源,保护运营商的既有投资,是对TD-SCDMA室内覆盖解决方案的最大挑战。
随着天线通信室内分布系统的增多,室内安装空间越来越有限,在某些场合不得不采用多系统合路。在一些重要的、大型的建筑物内(如地铁、会展中心、机场等),必须建设综合的室内覆盖系统,包括各类无线通信系统。
多系统之间的干扰协调,建设综合室内分布系统的关键是确保系统间的干扰隔离,以确保多个系统在同一个室内分布系统内不会相互干扰。系统间干扰主要可以分为三个方面:杂散干扰、阻塞干扰和互调干扰。阻塞干扰和互调干扰,分析结果显示:只要合理地设置合路器(POI)的系统间隔离度,系统间干扰引起的容量损失是可忽略的。
综合室内分布系统的建设方式(末端合路)对于一些中大型建筑物,分布系统结构负责,各个系统由于容量和功率匹配的需要,在干路上要做不同的处理,干路很难共用,只能采用主干分路,末端合路方式,针对TD-SCDMA输出功率小、通道多的特点,TD-SCDMA的主干独立敷设,在支路上和其他系统实现末端合路,将每一通道信号在覆盖区前与其他制式合路。
对原有系统的改造。无线密度:根据功率匹配情况增加天线密度,满足TD-SCDMA系统的覆盖要求,同时尽量减少对现有分布系统天线的变动。出口功率:由于天线密度增大,减少GSM/CDMA系统天线输出口功率。无源器件改造:TD-SCDMA信号的馈线损耗较大,应根据天线口功率需要调整馈线类型。已建GSM/CDMA室分系统中,不能同时兼容。
TD-SCDMA室内分布技术存在的问题,缺少大功率设备,目前TD-SCDMA是基于智能天线设计的,单通道输出功率只有1—2W,生产大功率TDD供销的成本高,而WCDMA和CDMA天线口输出功率一般是10W。这制约了室内分布系统的共享程度,在多网络共用POI系统中,覆盖能力不足。对于一些大型建筑物,或者需要更多的信号源,或者需要更多的干线放大器,这都增加了网络建设和维护的成本。
直放站运用受限,为了确保室内外信号相互隔离,要求室内外异频组网,从而不能采用室外基站做施主鸡蛋。直放站时延5us,联合检测窗只有16chip(10us),当主径变化时(室外施主基站直达径+室内直放站转发径),信号主径有可能出了信号检测窗,从而引起掉话。
目前全国有15万多套不同类型的直放站应用于2G网络中,约75%作为室内分布的信号源。如果不能有效地利用直放站作为信号,那么室内分布系统的建设成本将会大幅度提高,特别是一些狭小封闭的区域,如电梯、底下停车场等。
链路平衡问题,室内分布系统没有智能天线,单通道功率有限,下行功率不足,数据业务的吞吐量会(如HSDPA)受到影响。
其他频段,现在TD信号源、有源设备、甚至合路器都是机遇2010—2025赫兹设计的,其他两个频段暂不考虑。今后网络启用其他两个频段,增加了系统改造工作量。
大型建筑物大话务量的承受能力有待进一步验证,尽管在去年TD-SCDMA试验网中测试了一些室内分布系统,但数量有限,规模不大,因此TD-SCDMA室内分布系统的性能还有待于大型建筑物大话务量冲击的考验。例如在大型展馆、会馆,在封闭空旷区域内用户密集、话务量大的前提下,不使用智能天线,是否能够确保良好的网络质量?
扩大的TD-SCDMA规模网络应用试验,2007年又迎来的扩大的TD-SCDMA规模网络技术应用试验,试验网进一步扩大到十城市,包括北京、天津、秦皇岛、沈阳、青岛等五大奥运城市,有大量的室内分布系统需要建设,特别是奥运场馆的大型室内分布系统建设。
2006年试验网所建的室内分布系统数量有限,规模不大,因此TD-SCDMA室内分布系统并没有经受多种长颈的考验,特别是特大建筑物大话务量的冲击考验。TD-SCDMA的室内分布技术还有待进一步完善和提高,特别是针对室内分布系统的一些算法,以及室内外统一规划,干扰协调等方面。
经过2007年扩大试验网的再一次锻炼,相信TD-SCDMA室内分布系统技术必将取得更大的进展。
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