CDMA室内典型场景覆盖解决方案

CDMA室内典型场景覆盖解决方案

随着社会经济的高速发展，新的摩天大楼如豪华宾馆、商业中心、大型公寓等，地下结构如地铁、地下室、地下车库等大量涌现，使手机在室内的使用频率日益增加。用户已不再满足于只有室外的移动通信服务，同时也要求有更好的室内移动通信服务。
室内移动通信存在着以下几个问题：
●覆盖方面，由于室内的复杂结构，建筑物自身的屏蔽和吸收作用，造成了无线电波较大的传输衰耗，形成了移动信号的弱场强区甚至盲区，致使大楼的地下室一、二层场强较弱，甚至存在一些盲区。而室内的覆盖不好，容易出现手机掉网的现象，造成寻呼无响应，用户不在服务区现象。
●质量方面，建筑物高层空间极易存在无线频率干扰，服务小区信号不稳定，出现乒乓切换效应，话音质量难以保证，并出现断音、掉话现象。
●容量方面，建筑物诸如大型购物商场、会议中心，由于移动电话使用密度过大，局部网络容量不能满足用户需求，无线信道发生拥塞现象。
在各大城市中存在多种场景，其中有六类典型的场景：高层写字楼、大型住宅小区、大型商场、大型场馆、五星级酒店和隧道。这六类场景在发达城市出现多，地形特征、用户特性等情况都具有一定特殊性，既是重点也是难点，对其无线解决方案进行探讨十分必要。通过对CDMA网络在发达城市典型场景下无线解决方案的研究，可以为更科学准确的完成无线网络规划方案提供参考。下面探讨六类典型场景的覆盖解决方案。
一、高层写字楼
     1、特点描述
中央商务区CBD集中大量的金融、商贸办公大楼等设施，是现代城市中的重要地区。CBD主要特征有：位于城市黄金地带，高楼林立；作为城市的功能核心，经济、科技、文化和商业高度集中；交通便利，人流、车流和物流巨大；白天人口密度最高，昼夜间人口数量变化最大。从无线传播特点来看，CBD区域百米以上的高档写字楼林立，无线传播环境复杂，建筑物穿透损耗大，一般在20dB左右。从用户需求角度来看，CBD区域用户密度高，高端用户比例高，平均话务量高，数据业务需求量高，对服务质量要求高。
高层建筑由于其高度和周围相对低矮的物理环境，造成高层窗边无线传播环境较好，手机能够收到的导频信号数量较多且强度相当，无法形成主控信号，室内导频信号在众多干扰信号作用下，也难于形成保证通话质量的主导频信号，从而引起呼失败、掉话、通话质量差和数据传输速度慢等现象，称之为“高层导频污染”。
　  2、解决方案
高层写字楼室内覆盖主要解决容量和干扰问题，通过建设室内分布系统使室内信号在大楼内部占主导，避免边缘区域产生“乒乓切换”的现象。通常采用BBU+RRU+室内分布系统方式进行覆盖，RRU的容量和数量根据楼宇的用户数和功率需求来确定，充分考虑到往后的扩容需求，布放天线应注意“小功率，多天线”，必要时可采用定向天线安装于边缘往内覆盖的方式解决边缘信号问题。

二、大型住宅小区
1、特点描述
　　住宅小区是国内城市环境的一大特点，主要表现为集中、密集和高层，尤其是近年新建的住宅小区。住宅小区楼层较高，且高度接近，楼宇排列往往自成体系，呈封闭式或半封闭式。从无线传播特性来看，这些建筑物的低层基站信号通常较弱，存在部分盲区；建筑物的高层则信号杂乱，干扰严重，通话质量差；大多数的地下建筑如地下停车场等场所，通常是盲区。无线信号随着建筑物的楼层分布，表现出不同分布特征，难以完全把握。从用户特性来看，住宅小区用户以高端客户为主，晚间话务密集。
2、解决方案
（1）面积不大，但相对封闭的高档小区：通常采用RRU+室内（外）分布系统进行覆盖，室内分布系统解决地下室和电梯的盲区覆盖，通常采用全向天线和定向天线；室外分布系统主要解决花园和住户区域弱信号覆盖，通常采用在楼顶安装美化天线对花园和住户区域进行覆盖（图1），信源或干线放大器安装在电梯机房，工程量较小，大大缓解物业谈判的压力，减小住户投诉的可能性。 
 

图1 
（2）大型高尚住宅小区：既有高层又有中高层建筑的密集住宅小区，室内覆盖方式同上；室外的覆盖可考虑分区用室外分布系统进行多点覆盖，基站设备可以安装在小区的接入网机房，通过射频拉远或室外分布系统等手段将信号引到不同区域，再采用易于室外安装且美化的天线对各分区进行信号覆盖（图2所示）。这样“化整为零”的做法，工程量小且比较隐蔽，可以缓解物业谈判的压力。
 
图2
三、大型商场
1、特点描述
随着社会经济的高速发展，城市化水平建设越来越高，在各大城市商业区内涌现大量的大型购物商场。这些购物商场人流量大，话务量很高，高端用户所占比例高，对数据业务有较高的需求，用户对网络质量很敏感，要求有稳定的信号，清晰的通话质量，较快的数据传输速率，高的接通率，低的掉话率。由于商场面积大，结构封闭，地下室和电梯为盲区，商场的中间及消防通道为弱覆盖区域，均不满足通话需求。
2、解决方案：
购物商场主要解决信号覆盖和系统容量的问题，通常采用微蜂窝（宏蜂窝）+室内分布系统进行全覆盖，信号源的选取主要考虑话务需求，采用“多天线，少功率”的原则，控制好室内信号的外泄，做到室内外平滑切换。
四、大型场馆
1、特点描述
   大型场馆通常为面积较大的会展中心、会议中心、室内体育场馆等。此类建筑的特点是单层面积较大，层间距离较大，可达6～l0m，层数较少，一般不高于3层，室内无线传播条件比较理想，信号为视距传输，能量以直达径为主，与室外的隔离度比较高，用户的话务主要以事件为触发，有大量的数据业务覆盖需求，室内覆盖对于解决该类型建筑物覆盖问题是非常重要的。
2、解决方案
    此类型建筑主要是解决其信号覆盖和系统容量问题，通常采用微蜂窝（宏蜂窝）+室内分布系统进行覆盖，由于层间较高，楼层间较通透，可适当提高天线的功率，以减少天线的数量，忙时能迅速扩容。另外，对于面积特大的可采用光纤分布方式进行覆盖，以光纤作为传输介质，由覆盖端机(主单元、接口单元)、远端覆盖单元、天线、光分/合路器件组成。由于光纤损耗小，适合于长距离传输。
五、五星级酒店
1、特点描述
随着经济的高速发展，各地旅游市场的兴旺，涌现出越来越多的五星级酒店，这些酒店面积大，结构复杂，装修豪华，客房纵深大，由于装修材料对无线信号的吸收和屏蔽作用，使得室外信号难于到达室内区域，信号较弱，主要表现为起呼困难，通话质量差等。
2、解决方案
　　这类酒店的的覆盖主要解决信号覆盖、容量和干扰问题，其中裙楼主要解决信号覆盖和容量问题，同时注意控制好信号泄漏问题，标准层主要解决干扰问题，使室内信号在酒店内形成主导信号。通常采用RRU+室内分布系统，布放天线应注意“小功率，多天线”，保证信号均匀覆盖，同时注意消防通道的覆盖。
六、隧道
1、特点描述
地铁和隧道无线环境比较封闭，外围无线信号难以进入，但话务量小且基本不存在干扰控制问题，主要考虑天线的选择及安装。多数隧道是直通隧道或少而缓慢的弯道，隧道双方向完全隔离，用户具有中等的移动速度。地铁和隧道的覆盖对于建设移动通信精品网络而言至关重要。
2、解决方案
（1）RRU+泄漏电缆解决方案（图3所示）。信号源通过泄漏电缆传输信号，并通过电缆外导体的一系列开口，在外导体上产生表面电流，从而在电缆开口处横截面上形成电磁场，这些开口就相当于一系列的天线起到信号的发射和接收作用；
 
                图3
（2）RRU+分布系统解决方案。分布系统根据隧道的长度来选择光纤或同轴电缆分布系统，覆盖天线选用增益较高的对数周期天线，隧道的出入口需与室外信号联接好，做到平滑切换。对于地下商贸城与地铁站连为一体时，可采用宏基站+RRU或小基站覆盖+室内分布系统兼顾。
七、小结
　 由于篇幅有限，本文提到的解决方案只是实际网络建设中各类特殊场景中的一部分，实际网络建设中遇到的特殊场景是非常多样的，遇到的难题非常多但有一定的相通性。典型场景CDMA室内覆盖的解决方案能够直接应用到目前2G和3G无线网络的规划设计中，特别对于场景发达的城市，具有非常现实的意义。
参考文献
[1]窦中兆 .CDMA 无线通信原理.
 [2]张业荣,竺南直,程勇.蜂窝移动通信网络规划与优化.
[3]啜刚.CDMA系统网络规划.
[4]广东电信室内分布系统技术规范(PHS、CDMA800、WLAN三网合一分册.2009).
[5]温育强,陈霖青,肖群力.大型室内无线覆盖系统的设计.移动通信,2002(5).
[6]崔颖.室内覆盖优化.无线电工程,2002(08).
[7]中华人民共和国通信行业标准YD/T1059-2000移动通信系统天线技术条件(中华人民共和国信息产业部2000年5月发布).