常爽

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)四川有限公司，成都 610041）

2013年12月4日，工信部向三大電信運(yùn)營(yíng)商發(fā)放了TD-LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)牌照，標(biāo)志著中國(guó)移動(dòng)通信進(jìn)入4G時(shí)代。LTE是由3GPP制定的高數(shù)據(jù)速率、低時(shí)延、面向分組域的新一代寬帶移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。LTE分為FDD和TDD兩個(gè)版本，其中TD-LTE是LTE的TDD版本，它繼承了TD-SCDMA的特殊時(shí)隙和智能天線等關(guān)鍵技術(shù)，是中國(guó)主導(dǎo)的4G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

從3G業(yè)務(wù)分布規(guī)律來(lái)看，大約有70%的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)，室內(nèi)信號(hào)覆蓋質(zhì)量成為影響4G網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)。我國(guó)TD-LTE運(yùn)行頻率處于2 GHz頻段，信號(hào)穿透能力和繞射能力較弱。隨著城市化進(jìn)程的加快，大型建筑和高層建筑逐漸成為新型城市建筑的主體，4G室內(nèi)覆蓋建設(shè)規(guī)模大、造價(jià)高、施工難度大，已經(jīng)成為4G無(wú)線網(wǎng)建設(shè)的投資重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前，除傳統(tǒng)的無(wú)源分布系統(tǒng)外，也涌現(xiàn)出一些新型的室內(nèi)覆蓋技術(shù)，比如光纖分布系統(tǒng)、小基站模式和飛小區(qū)（Femtocell或者稱為Nanocell）等。因此，我們必須進(jìn)一步分析室內(nèi)覆蓋場(chǎng)景特征，研究如何運(yùn)用新技術(shù)，系統(tǒng)化室內(nèi)深度覆蓋解決方案，在保障業(yè)務(wù)質(zhì)量的前提下，有效降低工程造價(jià)水平。

1 我國(guó)TD-LTE頻譜分配情況

頻率是無(wú)線系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，也是影響其覆蓋能力的關(guān)鍵。在國(guó)際上，世界無(wú)線電大會(huì)負(fù)責(zé)全球頻率資源分配的協(xié)調(diào)。在國(guó)內(nèi)，由工信部負(fù)責(zé)頻率資源的分配。目前工信部已經(jīng)對(duì)中國(guó)TD-LTE使用頻率進(jìn)行了劃分，具體如表1所示。

?

從目前分配的頻率來(lái)看，中國(guó)的4G系統(tǒng)工作在2 GHz頻段。該頻段傳播、繞射和穿透能力都低于GSM900 MHz頻段。這給4G的深度覆蓋帶來(lái)較大挑戰(zhàn)。

2 室內(nèi)覆蓋場(chǎng)景分類

從建筑物的結(jié)構(gòu)和體量來(lái)劃分，可以將室內(nèi)覆蓋場(chǎng)景分為兩類，一類是簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)樓宇，主要特征是內(nèi)部縱深較小、結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，單層面積較低的建筑，常見(jiàn)的有普通居民小區(qū)、中高層居民小區(qū)、別墅區(qū)、回字形布局的建筑物等。另一類是復(fù)雜結(jié)構(gòu)樓宇，主要特點(diǎn)是內(nèi)部縱深較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，單層面積較大的建筑物，如大型單體建筑、大型高層建筑、大型交通樞紐等。

從建筑物不同區(qū)域的業(yè)務(wù)需求分布來(lái)劃分，可以將室內(nèi)覆蓋場(chǎng)景分為高業(yè)務(wù)需求區(qū)域、基本業(yè)務(wù)需求區(qū)域、無(wú)業(yè)務(wù)需求區(qū)域，以及臨時(shí)性和過(guò)渡性需求區(qū)域。高業(yè)務(wù)需求區(qū)域主要是用戶駐留且發(fā)生大量話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的區(qū)域，如正常營(yíng)業(yè)時(shí)間內(nèi)的商場(chǎng)、已經(jīng)入住公司的寫字樓樓層、已經(jīng)投入使用的交通樞紐的用戶候車區(qū)域等?；緲I(yè)務(wù)需求區(qū)域主要是指地下停車場(chǎng)等區(qū)域。這些區(qū)域用戶停留時(shí)間很短，通常處于移動(dòng)狀態(tài)，業(yè)務(wù)需求很低。無(wú)業(yè)務(wù)需求區(qū)域主要是指在建大樓、尚未出租的寫字樓或者樓層，未有或者少量住戶入住的居民小區(qū)等，這些樓宇或者局部區(qū)域在短期內(nèi)基本沒(méi)有業(yè)務(wù)需求。臨時(shí)性和過(guò)渡性需求區(qū)域是指用戶少量入住，建筑物局部存在業(yè)務(wù)需求的區(qū)域，或者用戶在建筑物某處短期集中（如會(huì)議室），導(dǎo)致的業(yè)務(wù)突發(fā)區(qū)域。

針對(duì)不同的建筑物特點(diǎn)和業(yè)務(wù)需求發(fā)展階段，可以因地制宜地選擇最優(yōu)室內(nèi)覆蓋解決方案。

3 TD-LTE分場(chǎng)景室內(nèi)深度覆蓋解決方案

3.1 TD-LTE室內(nèi)覆蓋的規(guī)劃指標(biāo)要求

室內(nèi)覆蓋規(guī)劃需要同時(shí)考慮網(wǎng)絡(luò)容量和覆蓋質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面。網(wǎng)絡(luò)容量規(guī)劃主要基于用戶和業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)，通過(guò)小區(qū)劃分和載波配置數(shù)量來(lái)解決。覆蓋規(guī)劃主要確保目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi)的信號(hào)覆蓋強(qiáng)度和質(zhì)量。覆蓋規(guī)劃的主要指標(biāo)包括室內(nèi)面積覆蓋率、RSRP和RS-SINR等。根據(jù)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合業(yè)務(wù)質(zhì)量要求，室內(nèi)覆蓋指標(biāo)參考取值如下。

面積覆蓋率：通常取值為95%。

RSRP：在普通覆蓋區(qū)域，該值要求大于或等于-105 dBm；在會(huì)議室、重要辦公區(qū)域、營(yíng)業(yè)廳等區(qū)域，該值要求大于或等于-95 dBm。

RS-SINR：在普通覆蓋區(qū)域，該值要求大于或等于6 dB；在會(huì)議室、重要辦公區(qū)域、營(yíng)業(yè)廳等區(qū)域，該值要求大于或等于9 dB。

在4G業(yè)務(wù)發(fā)展的初期，室內(nèi)分布首先需要解決覆蓋質(zhì)量問(wèn)題。

3.2 簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)樓宇場(chǎng)景的覆蓋方案

對(duì)簡(jiǎn)單樓宇的覆蓋優(yōu)先采用“室外覆蓋室內(nèi)”的方式，即采用室外宏站或者室外分布系統(tǒng)，從外向?qū)ㄖ锸覂?nèi)區(qū)域進(jìn)行覆蓋。該方案需要根據(jù)不同的建筑物特點(diǎn)，可采用不同的建設(shè)方案。

（1）對(duì)于連續(xù)規(guī)則排列的居民住宅，包括高層住宅樓宇，可使用“RRU+特型天線”，采用從低向上覆蓋、從高向下覆蓋和兩樓之間相互對(duì)打的覆蓋方式（如圖1所示）。RRU主要采用雙通道RRU。特型天線包括偽裝天線（如射燈天線）、壁掛板狀天線等。

圖1 規(guī)則排列居民住宅覆蓋方式

圖2 獨(dú)棟高層建筑物覆蓋方式

（2）對(duì)于縱深較淺的獨(dú)棟高層建筑物，可采用“BBU+多個(gè)RRU+定向天線”上傾覆蓋方案，從建筑物的多個(gè)角度進(jìn)行深度覆蓋（如圖2所示）。

（3）該方案造價(jià)低，布局靈活，業(yè)主協(xié)調(diào)難度較低。對(duì)于局部覆蓋不足的區(qū)域，如電梯、地下停車場(chǎng)等，可輔以分布系統(tǒng)加特型天線進(jìn)行補(bǔ)充覆蓋。

3.3 結(jié)構(gòu)復(fù)雜樓宇場(chǎng)景的覆蓋方案

對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型樓宇、高層樓宇，“室外覆蓋室內(nèi)”方式已經(jīng)不能滿足覆蓋縱深和質(zhì)量的要求，因而只能采用室內(nèi)分布系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋，主要采用的技術(shù)手段包括常規(guī)無(wú)源分布系統(tǒng)、光纖分布系統(tǒng)以及小基站模式等。

（1）常規(guī)無(wú)源分布系統(tǒng)。該方案利用合路器將2G/3G/4G信號(hào)饋入，通過(guò)饋線傳送射頻信號(hào)，利用功分器、耦合器分配信號(hào)功率，通過(guò)吸頂天線等來(lái)發(fā)射和接收信號(hào)。無(wú)源分布系統(tǒng)是目前應(yīng)用最廣的室內(nèi)覆蓋方案。對(duì)于已有2G/3G分布系統(tǒng)的樓宇，可利舊改造現(xiàn)有分布系統(tǒng)，或者獨(dú)立新建一套分布系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)TD-LTE的覆蓋?？紤]到雙路由造價(jià)高、雙路信號(hào)功率不易平衡、MIMO性能提升存在不確定性等限制條件，除大型體育場(chǎng)館、重要交通樞紐等對(duì)容量要求較高，以及營(yíng)業(yè)廳等對(duì)數(shù)據(jù)速率較高的場(chǎng)所之外，原則上不推薦建設(shè)TD-LTE雙路分布系統(tǒng)。

（2）光纖分布系統(tǒng)。是傳統(tǒng)分布系統(tǒng)廠家推出的一種較為新型的分布系統(tǒng)。該系統(tǒng)由信號(hào)接入單元、擴(kuò)展單元和遠(yuǎn)端功放組成，采用光纖和網(wǎng)線傳輸數(shù)字信號(hào)，使用小功率功放（10～15 dBm）進(jìn)行點(diǎn)狀精確覆蓋，可以實(shí)現(xiàn)2G/3G/4G等多種制式的融合覆蓋。該系統(tǒng)的組網(wǎng)如圖3所示。該分布系統(tǒng)主要的優(yōu)點(diǎn)有兩方面，一是可以大大節(jié)省2G/3G/4G主設(shè)備的RRU，二是遠(yuǎn)端功放采用放裝方式、POE供電,大大降低建設(shè)難度。但該分布系統(tǒng)單位面積造價(jià)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的無(wú)源分布系統(tǒng)，主要適用一些需要同時(shí)新建2G/3G/4G覆蓋的重要場(chǎng)所。在進(jìn)行建設(shè)方案選擇時(shí)，需要結(jié)合主設(shè)備造價(jià)進(jìn)行綜合比較。

（3）小基站模式。由基帶單元BBU、rHUB和pRRU組成，通過(guò)光纖和網(wǎng)線傳送基帶信號(hào)，可以支持GSM/TD-SCDMA/TD-LTE等制式。該系統(tǒng)是光纖分布系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，其在繼承了光纖分布系統(tǒng)固有優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，融合了分布式基站的優(yōu)勢(shì)。pRRU的發(fā)射功率大約在100 mW水平，支持LTE 2×2 MIMO。與光纖分布系統(tǒng)的遠(yuǎn)端單元相比，pRRU本身帶有容量。該系統(tǒng)可根據(jù)覆蓋區(qū)域用戶分布情況，通過(guò)網(wǎng)管遠(yuǎn)程對(duì)pRRU進(jìn)行小區(qū)配置，比如合并或者分裂小區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)容量的動(dòng)態(tài)控制，具有很高的靈活性。該系統(tǒng)的組網(wǎng)如圖4所示。

圖3 光纖分布系統(tǒng)示意圖

圖4 小基站模式組網(wǎng)示意圖

3.4 對(duì)于臨時(shí)性和過(guò)渡性區(qū)域的覆蓋

對(duì)建筑物內(nèi)部臨時(shí)性、過(guò)渡性或者突發(fā)性覆蓋需求，以及局部區(qū)域的熱點(diǎn)覆蓋需求，可以采用飛小區(qū)解決。

Nanocell是一種微微基站，其支持PTN、有線寬帶、PON等靈活的傳輸接入方式，實(shí)現(xiàn)快速靈活布網(wǎng)，有效吸收業(yè)務(wù)的作用。Nanocell的發(fā)射功率大約在125mW水平，可以有效解決局部熱點(diǎn)的覆蓋?？紤]目前每一個(gè)nanocell均需配置一個(gè)GPS天線用于同步，因此，它不可能像光纖分布系統(tǒng)或者小基站模式一樣對(duì)建筑物進(jìn)行全面、系統(tǒng)的覆蓋。該系統(tǒng)可以作為網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)點(diǎn)優(yōu)化的一種手段。

4 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)正處于加速城市化進(jìn)程的中期。隨著TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的迅速建設(shè)和4G用戶業(yè)務(wù)的迅猛增長(zhǎng)， TD-LTE室內(nèi)覆蓋在4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的地位將越來(lái)越重要，投資占比越來(lái)越高。隨著鐵塔公司從2015年初開(kāi)始運(yùn)營(yíng)，地鐵、機(jī)場(chǎng)、車站、大型場(chǎng)館、大型商住樓和黨政機(jī)關(guān)建筑樓宇室內(nèi)覆蓋的建設(shè)將由鐵塔公司承擔(dān)，后續(xù)還應(yīng)進(jìn)一步研究不同場(chǎng)景下，多運(yùn)營(yíng)商、多系統(tǒng)之間的隔離問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)模板化的設(shè)計(jì)方案，在覆蓋質(zhì)量提升的同時(shí)，進(jìn)一步控制和降低造價(jià)。

[1]劉建華, 李新, 沈寒冰, 等.TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[C]//中國(guó)通信學(xué)會(huì)信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會(huì)2011年年會(huì)論文集（下冊(cè)).北京：中國(guó)通信學(xué)會(huì), 2011.

[2]巫晨云.Femtocell基站應(yīng)用于3G網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題及解決方法[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化, 2011（1).

[3]付威, 譚展.TD-LTE室內(nèi)覆蓋建設(shè)解決方案研究[J].移動(dòng)通信, 2012（16).

[4]岳瑩昭, 郭寶.TD-LTE室內(nèi)覆蓋規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)方案分析[J].電信技術(shù), 2014（2).