（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)山西有限公司，太原 030032）

4G室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)難點(diǎn)解決方案

劉艷平

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)山西有限公司，太原 030032）

在分析運(yùn)營(yíng)商4G室內(nèi)覆蓋建設(shè)遇到的挑戰(zhàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)3類(lèi)新技術(shù)，光纖/5類(lèi)線分布系統(tǒng)（基帶拉遠(yuǎn)）、光纖/5類(lèi)線分布系統(tǒng)（射頻拉遠(yuǎn)）、變頻分布系統(tǒng)分別與傳統(tǒng)分布系統(tǒng)分析對(duì)比，結(jié)合窄巷子、高層住宅、大型寫(xiě)字樓等具體覆蓋場(chǎng)景的建設(shè)特性和難點(diǎn)分析，給出其解決方案以及建議。

室內(nèi)分布系統(tǒng)；光纖分布系統(tǒng)；基帶拉遠(yuǎn)；變頻分布系統(tǒng)

1 引言

4G技術(shù)的引入可以極大地提升運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)容量和用戶(hù)體驗(yàn)，但也給室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)和改造帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在 MIMO 技術(shù)的引入需要兩路獨(dú)立的射頻鏈路進(jìn)行傳輸，需要對(duì) 4G室內(nèi)分布系統(tǒng)的傳統(tǒng)建設(shè)方案以及新型的解決方案進(jìn)行研究。

2 傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)的挑戰(zhàn)

隨著4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的深入，以住宅小區(qū)、密集寫(xiě)字樓、城中村為代表的室內(nèi)深度覆蓋場(chǎng)景成為各運(yùn)營(yíng)商關(guān)注的重點(diǎn)，室內(nèi)分布系統(tǒng)作為解決室內(nèi)深度的有效手段，在深度覆蓋建設(shè)中面臨選址困難、維護(hù)困難、話務(wù)吸收不足等諸多難題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1) 傳統(tǒng)室內(nèi)分布質(zhì)量差，存在優(yōu)化問(wèn)題多。

(2) 在覆蓋問(wèn)題上，深度覆蓋不足、信號(hào)外泄、高層信號(hào)混雜、室內(nèi)外2G/3G協(xié)同性差。

(3) 多網(wǎng)合路設(shè)計(jì)室內(nèi)分布系統(tǒng)升級(jí)困難。以山西某運(yùn)營(yíng)商為例，其室內(nèi)分布系統(tǒng)大部分都是多系統(tǒng)合路的分布系統(tǒng)，包括GSM 和 3G 合路的分布系統(tǒng)以及部分 GSM/3G/WLAN 合路的分布系統(tǒng)。

(4) 密集建筑群覆蓋需求激增，建設(shè)美化程度要求高，選址困難。

面對(duì)上述挑戰(zhàn)，我們需要在 4G網(wǎng)絡(luò)的部署和運(yùn)營(yíng)中重點(diǎn)關(guān)注室內(nèi)弱覆蓋、室內(nèi)熱點(diǎn)覆蓋和室內(nèi)分布系統(tǒng)的技術(shù)問(wèn)題，給出切實(shí)可行的室內(nèi)覆蓋解決方案。

3 4G室內(nèi)覆蓋新技術(shù)及創(chuàng)新建設(shè)方式

3.1 光纖/五類(lèi)線分布系統(tǒng)（基帶拉遠(yuǎn)）

3．1．1 技術(shù)特點(diǎn)

光纖/5類(lèi)線分布系統(tǒng)（基帶拉遠(yuǎn)）是一種在室內(nèi)進(jìn)行光纖或5類(lèi)線布線的新型信源系統(tǒng)，由主設(shè)備BBU接入合路單元DCU、RHub、pRRU構(gòu)成，設(shè)備之間采用光纖或五類(lèi)線連接，目前支持4G，遠(yuǎn)期支持2G/3G/4G三模拼裝外加WLAN，可實(shí)現(xiàn)多制式功率自動(dòng)匹配同覆蓋，并實(shí)現(xiàn)對(duì)所有設(shè)備的監(jiān)控。

該系統(tǒng)比同軸電纜（饋線）易于布放；遠(yuǎn)端單元可以直接放裝、外接天線；不同級(jí)數(shù)的擴(kuò)展單元與遠(yuǎn)端單元相結(jié)合，便于靈活構(gòu)建較大規(guī)模的分布系統(tǒng)。

3．1．2 適用場(chǎng)景

在宏站設(shè)備可提供基于基帶的光拉遠(yuǎn)設(shè)備的覆蓋區(qū)域下，大型建筑群小區(qū)內(nèi)、樓宇間分散布放天線的小區(qū)分布場(chǎng)景，在僅有4G覆蓋建設(shè)需求時(shí)，可在成本不高于射頻拉遠(yuǎn)的光纖5類(lèi)線分布系統(tǒng)的情況下，采用該系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋。

針對(duì)同軸電纜部署困難、隱蔽性要求高、2G/3G/ 4G都具有較大覆蓋和容量需求的重要室內(nèi)大型場(chǎng)景，可在多模的基帶拉遠(yuǎn)型設(shè)備成熟后，綜合評(píng)估投資效益和業(yè)務(wù)發(fā)展預(yù)測(cè)進(jìn)行部署。

3.2 光纖/五類(lèi)線分布系統(tǒng)（射頻拉遠(yuǎn)）

3．2．1 技術(shù)特點(diǎn)

以光纖/五類(lèi)線為主要介質(zhì)，遠(yuǎn)端單元可以直接放裝、外接天線或者饋入末端同軸電纜分布系統(tǒng)；不同級(jí)數(shù)的擴(kuò)展單元與遠(yuǎn)端單元相結(jié)合，便于靈活構(gòu)建較大規(guī)模的拉遠(yuǎn)型設(shè)備。

光纖/5類(lèi)線分布系統(tǒng)（射頻拉遠(yuǎn)）由接入單元、擴(kuò)展單元和遠(yuǎn)端單元組成。接入單元與擴(kuò)展單元之間采用光纖連接，擴(kuò)展單元至遠(yuǎn)端單元之間采用光纖或網(wǎng)線連接。近端單元接入基站的射頻發(fā)射端，可靈活耦合2G、3G和4G多種制式。

3．2．2 部署場(chǎng)景

光纖/5類(lèi)線分布系統(tǒng)覆蓋（射頻拉遠(yuǎn)）主要可應(yīng)用在無(wú)法通過(guò)宏站或街道站解決的、建筑物離散的高功率需求場(chǎng)景、大型建筑群小區(qū)內(nèi)、樓宇間分散布放天線的小區(qū)分布場(chǎng)景，且除4G覆蓋外也有2G/3G覆蓋建設(shè)需求或若主設(shè)備廠家不提供基帶拉遠(yuǎn)的光纖分布系統(tǒng)的場(chǎng)景。

由于其射頻部分主要是由分布系統(tǒng)廠家提供有源設(shè)備組成，監(jiān)控能力弱于基帶拉遠(yuǎn)型設(shè)備和宏基站設(shè)備等，故障隱患高、基帶業(yè)務(wù)量較大或使用數(shù)量較多時(shí)會(huì)引入上行干擾，盡量控制使用場(chǎng)景和使用數(shù)量，主要應(yīng)用于同軸電纜部署困難、隱蔽性要求高、2G/3G/4G都具有較大覆蓋需求的較大的室內(nèi)的場(chǎng)景。

3.3 通道變頻分布系統(tǒng)

3．3．1 技術(shù)特點(diǎn)

變頻系統(tǒng)通過(guò)對(duì)4G RRU的一個(gè)通道進(jìn)行變頻，實(shí)現(xiàn)在一路天饋系統(tǒng)中傳輸兩路信號(hào)，達(dá)到4G雙流傳輸?shù)哪康?。變頻系統(tǒng)由有源合路器和有源天線組成，有源合路器支持多制式接入共用分布系統(tǒng)，并將一路4G變頻，利用一路分布系統(tǒng)傳輸4G雙流。有源天線實(shí)現(xiàn)反向變頻，并利用雙極化天線實(shí)現(xiàn)4G的雙流輸出。通過(guò)采用變頻系統(tǒng)，僅用一路分布系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)4G雙流，將有效提升4G吞吐量。

變頻系統(tǒng)需在原分布系統(tǒng)中替換原合路器及天線，并對(duì)新增加的有源天線進(jìn)行供電，主要改造內(nèi)容包括替換原系統(tǒng)的合路器為有源合路器，天線改為有源天線。鑒于上述改造要求，變頻分布系統(tǒng)在室內(nèi)分布器件集中式布放的場(chǎng)景下具有更好的可實(shí)施性。

3．3．2 部署場(chǎng)景

變頻系統(tǒng)需要對(duì)天線、耦合器、功分器進(jìn)行替換，具有一定的改造量，在某種程度上降低了現(xiàn)有分布系統(tǒng)改造支持MIMO系統(tǒng)的建設(shè)難度，提高了改造質(zhì)量，是對(duì)現(xiàn)有分布系統(tǒng)進(jìn)行4G MIMO改造的補(bǔ)充建設(shè)方式，它主要適用于TD-LTE數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)容量需求高、雙路改造實(shí)施難度大、雙路改造效果難以保證且室內(nèi)分布器件集中式布放的改造場(chǎng)景。

幾種新技術(shù)建設(shè)方式如表1所示。

4 4G室內(nèi)覆蓋建設(shè)難點(diǎn)解決案例

針對(duì)傳統(tǒng)室分覆蓋遇到的難題，結(jié)合以上介紹的分布系統(tǒng)新技術(shù)，我們對(duì)部分場(chǎng)景遇到的建設(shè)困難進(jìn)行案例研究，并提出相應(yīng)覆蓋方式的建議。

表1 幾種新技術(shù)建設(shè)方式下對(duì)比

4.1 窄巷子、高層住宅小區(qū)等深度覆蓋

該類(lèi)場(chǎng)景普遍具有低業(yè)務(wù)、建筑物相對(duì)密集等特點(diǎn)，主要為窄巷子、密集型棚戶(hù)區(qū)、城中村、別墅小區(qū)、多層小區(qū)、高層/環(huán)抱型小區(qū)、獨(dú)棟高層等室內(nèi)外覆蓋嚴(yán)重不足的住宅區(qū)，普遍存在通話質(zhì)差、話音斷續(xù)、接通率低、掉話、脫網(wǎng)等的問(wèn)題，在網(wǎng)絡(luò)覆蓋中體現(xiàn)無(wú)覆蓋或覆蓋很差的現(xiàn)象，這些盲區(qū)無(wú)法通過(guò)調(diào)整現(xiàn)有基站天線或加站來(lái)解決。如果按照傳統(tǒng)的方式加裝室內(nèi)分布系統(tǒng)，工程造價(jià)很高且協(xié)調(diào)困難。

新型解決方案：可考慮巷子兩側(cè)采用光纖分布系統(tǒng)+美化板狀定向天線覆蓋，通過(guò)信號(hào)反射、繞射傳播路徑對(duì)巷子兩側(cè)和棚戶(hù)區(qū)以及住宅小區(qū)進(jìn)行覆蓋，能解決重點(diǎn)商鋪和住戶(hù)弱覆蓋，施工相對(duì)簡(jiǎn)單、協(xié)調(diào)容易。

4．1．1 案例分析：棚戶(hù)區(qū)改造

大同某棚戶(hù)區(qū)，覆蓋區(qū)總占地面積約1.5 km2，小區(qū)超過(guò)835棟多層住宅樓，2 000多個(gè)商鋪，居民總?cè)藬?shù)在30萬(wàn)左右。

根據(jù)棚戶(hù)區(qū)樓宇規(guī)模和人口分布情況，將棚戶(hù)區(qū)劃分成6個(gè)小區(qū)，每個(gè)區(qū)域引入一套信源設(shè)備與光纖分布系統(tǒng)接入單元對(duì)接，擴(kuò)展單元和遠(yuǎn)端單元安裝在棚戶(hù)區(qū)室內(nèi)或者外墻上，通過(guò)光電復(fù)合纜與接入單元對(duì)接，遠(yuǎn)端單元可自帶外接美化天線和外接普通室外天線。該小區(qū)的分布系統(tǒng)解決方案見(jiàn)圖1所示。

圖1 大同某棚戶(hù)區(qū)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

4．1．2 案例分析2：高層住宅小區(qū)

太原千禧龍城新居二期住宅小區(qū)由12棟33層住宅組成，室內(nèi)戶(hù)型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，建筑規(guī)模較大，有地下停車(chē)場(chǎng)和電梯樓，間距約為50 m。該小區(qū)高層樓宇的覆蓋解決方案如圖2所示。

圖2 太原千禧龍城新居二期分布系統(tǒng)覆蓋示意圖

本方案采取室內(nèi)外協(xié)同覆蓋，10層以下在小區(qū)內(nèi)部公共綠地，使用室外美化射燈天線和室內(nèi)天線組合覆蓋電梯廳、電梯、地下室，10～20層采用壁掛美化天線覆蓋中層，20層以上樓頂采用射燈型定向天線下傾覆蓋中高層。結(jié)合光纖分布系統(tǒng)、美化天線覆蓋，可大大降低走線和物業(yè)協(xié)調(diào)的難度，實(shí)現(xiàn)從樓頂?shù)降孛媪Ⅲw覆蓋。

4．1．3 網(wǎng)絡(luò)性能提升

通過(guò)對(duì)以上兩個(gè)案例進(jìn)行測(cè)試，光纖分布系統(tǒng)TD-LTE測(cè)試RS-SINR略差于傳統(tǒng)室分系統(tǒng)，測(cè)試速率略差于傳統(tǒng)雙路室分系統(tǒng)15%以?xún)?nèi)。表2是在不同電平下，光纖分布與傳統(tǒng)室分的上傳和下載速率表。

表2 光纖分布與傳統(tǒng)室分的上傳和下載速率表

結(jié)合上述兩個(gè)案列，從10個(gè)方面對(duì)傳統(tǒng)分布系統(tǒng)和光纖分布系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，其主要表現(xiàn)在以下方面。

(1) 擴(kuò)展性和健壯性。光纖分布系統(tǒng)除可融合2G/3G/WLAN外，4G 引入后增加部分硬件并升級(jí)后即可實(shí)現(xiàn)其擴(kuò)展性；而傳統(tǒng)分布系統(tǒng)均為無(wú)源器件，系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定，而光纖分布系統(tǒng)則多為有源設(shè)備，故障點(diǎn)較多，穩(wěn)定性有待驗(yàn)證。

(2) 設(shè)備成熟度。光纖分布系統(tǒng)各廠家技術(shù)實(shí)現(xiàn)不盡相同，還處于試商用階段，設(shè)備性能、組網(wǎng)能力和可靠性等有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

(3) 設(shè)計(jì)方案和施工難度。傳統(tǒng)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)上鏈路預(yù)算較復(fù)雜，因器件個(gè)體差異導(dǎo)致天線口功率有一定誤差，施工上同軸電纜重量大，彎曲、布放和穿線不方便，隱蔽性較差，饋線傳輸有一定功率損耗。

光纖分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)單，端到端即插即用，網(wǎng)線和超5類(lèi)線易彎曲、易布放，施工方便，借助寬帶名義隱蔽性強(qiáng)，數(shù)字信號(hào)傳輸為主，損耗小。

(4) 系統(tǒng)優(yōu)化與維護(hù)。傳統(tǒng)分布系統(tǒng)的調(diào)整、調(diào)試及優(yōu)化余地較小，往往需要改造；無(wú)源器件和饋線使用量較大，會(huì)引起互調(diào)問(wèn)題；可監(jiān)控到設(shè)備，器件、饋線、天線無(wú)法監(jiān)控；信源集中供電，RRU就近引電或遠(yuǎn)程供電；光纖分布系統(tǒng)遠(yuǎn)端功率可調(diào)，優(yōu)化調(diào)整方便；無(wú)源器件和饋線用量少，互調(diào)影響小，分布系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)均可實(shí)時(shí)監(jiān)控；可本地取電，POE 供電，也可采用光電復(fù)合纜供電。

4.2 大型酒店、高檔寫(xiě)字樓雙路改造

大型酒店、高檔寫(xiě)字樓作為體現(xiàn)各省形象的重要場(chǎng)所，也是各運(yùn)營(yíng)商市場(chǎng)發(fā)展的價(jià)值區(qū)域，而且此類(lèi)場(chǎng)景經(jīng)常要求建設(shè)雙路提升用戶(hù)感知，提升品牌價(jià)值和競(jìng)爭(zhēng)力，也因其物業(yè)協(xié)調(diào)以及施工困難為普遍性。

我們通過(guò)變頻技術(shù)，在不改變?cè)蟹植嫉幕A(chǔ)上，通過(guò)新增或替換為有源合路器、有源雙極化天線、直流饋電單元、過(guò)流耦合器等少量設(shè)備，實(shí)現(xiàn)樓宇的雙流覆蓋。

4．2．1 案例分析：寫(xiě)字樓

太原大南門(mén)某公司辦公樓共5層，現(xiàn)網(wǎng)已有2G/3G分布系統(tǒng)，鑒于業(yè)主拒絕大規(guī)模改造，而我們需要通過(guò)新增一路射頻鏈路實(shí)現(xiàn)MIMO功能，故通過(guò)變頻分布方案實(shí)現(xiàn)，在一層機(jī)房RRU處加裝饋電單元，并將2層的原分布系統(tǒng)21個(gè)單極化天線、6個(gè)耦合器改造為21個(gè)有源雙極化天線和6個(gè)饋電耦合器。

4．2．2 網(wǎng)絡(luò)性能提升

經(jīng)過(guò)測(cè)試并統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，覆蓋2層平均電平值為-71.09 dBm，平均下載速率為99.51 Mbit/s。能滿(mǎn)足快速建網(wǎng)的需求，同時(shí)改造后的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙極化覆蓋，使得下載速率更加平穩(wěn)，信號(hào)衰落減小，抗干擾能力增強(qiáng)。變頻分布系統(tǒng)與傳統(tǒng)分布系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的對(duì)比見(jiàn)表3，是在不同點(diǎn)位下變頻分布與傳統(tǒng)室分的測(cè)試對(duì)比情況。

表3 變頻分布系統(tǒng)與傳統(tǒng)的分布系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試對(duì)比表

相對(duì)于常規(guī)雙路系統(tǒng)，變頻系統(tǒng)下行吞吐量損失在5%左右，上行吞吐量具有約10%的增益，系統(tǒng)可監(jiān)控性有了大幅提升，可以監(jiān)控到每個(gè)天線狀態(tài)，工程調(diào)試簡(jiǎn)單。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文從山西某運(yùn)營(yíng)商室內(nèi)覆蓋面臨的挑戰(zhàn)出發(fā)，研究了目前室內(nèi)分布系統(tǒng)改造和升級(jí)的主要解決方案，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋、變頻分布系統(tǒng)、數(shù)字光纖分布系統(tǒng)和光纖/5類(lèi)線（基帶拉遠(yuǎn)）技術(shù)進(jìn)行分析和研究，給出了室內(nèi)覆蓋建設(shè)難點(diǎn)解決方案的應(yīng)用建議。

[1] 王映民， 孫韶輝． TD-LTE技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]． 北京： 人民郵電出版社， 2010．

[2] 汪穎， 程日濤， 張海濤． TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)思路和方法解析[J]． 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化， 2010，11．

Solution of 4G in indoor distribution antenna system construction difficulties

LIU Yan-ping
(China Mobile Group Shanxi Co., Ltd., Taiyuan 030032, China)

In the challenge of basic analysis of operators of 4G in indoor distribution antenna system constructions encountered, through the distribution line on three kinds of new technology in optical fiber / five class (Baseband), f ber / f ve lines distribution (RRU), frequency distribution system respectively analysis and comparison with the traditional distribution system, combining with the construction characteristics and analysis of difficulties in alleys, high-rise residential, large office building and other specific coverage, presents the solutions and suggestions.

indoor distribution system; digital f ber optic distribution system; baseband pull away; frequency distribution system

TN929.5

A

1008-5599（2014）10-0033-05

2014-08-25