TD-SCDMA室内分布系统探讨

1、引言

　　与其他制式的系统一样，TD-SCDMA在进行城区覆盖时无法回避室内覆盖的问题。受限于IMT-2000频段无线电波的传播特性和城市建筑物的材质，仅仅室外宏蜂窝基站无法保证建筑物内部的充分覆盖，建筑物内部不可避免产生覆盖盲区。像大型写字楼/ShoppingMall的内部、地铁、隧道等这些具有城市特点的覆盖场景由于所处环境的限制，也无法从外部获得稳定可靠的信号。解决问题的最有效方法就是引入室内分布系统。基站的信号通过有线或其他替代的方式引入到指定的区域，以满足通信所需。

2、TD-SCDMA室内分布系统介绍

　　TD-SCDMA的室内分布系统结构与2G系统的类似，主要由三个部分组成：信号源、传输介质和中继设备/器件、天线。信号源即提供小区信号的设备，在室内分布系统的工程实施中可以是微蜂窝基站，也可以是射频拉远基站或直放站设备；传输介质包括同轴电缆、光纤、泄露电缆等，信号在传输介质中传输，有时根据覆盖的需要还要通过放大设备对信号进行放大；天线是室内分布系统发射和接收信号的部分，TD-SCDMA室内分布系统可与其他系统共用相同的天线器件。出于室内传播环境和工程上的考虑，智能天线未引入到室内分布系统覆盖中。

　　TD-SCDMA的室内分布系统设计和建设中，应根据覆盖目标、服务类型、工程成本等方面的要求合理选取适当的主机设备、元器件和传输介质。

　　（1）主机设备

　　●微蜂窝基站

　　通常用于面积较大或话务量较大的室内覆盖，如大型购物广场，机场候机厅等。这种方式可以提供很大的网络容量，信号稳定。但需要专用的传输线路和供电设备，必要的情况下需要提供机房。这种方式的建设成本较高。

　　●射频拉远单元

　　这种方式可以提供接近微蜂窝基站作为信号源的覆盖效果，信号质量易保证，可以与室外宏蜂窝基站共享基带资源，且无需机房资源，整体成本低于微蜂窝基站室内分布系统。就目前情况而言，TD-SCDMA射频拉远单元的基带接口在厂家实现中存在差异，建设时需考虑拉远单元与宏蜂窝基站基带接口的互操作问题。

　　●直放站

　　这种方式适用于对覆盖要求较高、对容量要求较低的覆盖场景，或一些不方便安装基站的场景。直放站的信号耦合自室外蜂窝，与室外蜂窝共享小区资源。直放站的优势在于成本低，安装方便。它的缺点与其优势同样明显。对于TD-SCDMA系统，由于采用TDD方式上下行处于同一频点，所以这对直放站发射端和接收端间的隔离度、上下行发射的定时、与室外基站的同步方面有较高的要求。直放站在放大转发上下行信号过程中会增加信号传输的时延，对信号质量有可能产生负面影响。对于TD-SCDMA系统中直放站的使用，还需要进一步研究。

　　（2）元器件

　　●功分器和耦合器

　　功分器和耦合器在TD-SCDMA室内分布系统中使用的主要有两种类型：无源和有源（电功分器或电耦合器）。只要工作频段合适可兼容多种制式的通信系统。这一类器件的使用与其他系统类似，这里不再赘述。

　　●干线放大器

　　信号在线缆中传输会存在一定路损，为了保证末端的覆盖效果，需要在传输过程中进行放大，这里就要用到干线放大器。干线放大器在TD-SCDMA系统中使用有两个问题值得研究：一个是上下行工作于同一频段的TDD系统应避免上下行链路的“自激”干扰问题；另一个是当多种制式系统共用室内分布系统时，由于不同频段的信号在此前的传输路损可能不一致，如何均衡各频段信号的放大，以达到最佳的覆盖效果。

　　●天线

　　室内覆盖通常以室内吸顶天线为主，目前主要使用的有3dBi天线和5dBi天线，在水平方向上全向发射。两种天线在垂直方向信号能量集中角度上有区别，3dBi天线适用于开阔空间的覆盖，如会议厅、走廊，5dBi天线的垂直发射角度对于3dBi要小，能量更集中，适用于楼层间的覆盖。由于2GHz信号链路损耗的原因，在与2G系统共用室内分布系统时，需考虑不同制式信号链路损耗的区别。必要时需要调整天线的位置和天线的数量以满足室内覆盖要求。

　　（3）传输介质

　　●同轴电缆

　　同轴电缆属于无源器件，不依赖电源工作。造价低，性能稳定。工作频段合适可兼容多种制式的系统，且易于维护和进行线路调整。但也有传输过程中有损耗，影响覆盖范围，传输保密性差等问题。

　　●光纤

　　光纤路损小，性能稳定，传输容量大。但在建设过程中需增加专门的电转光、光转电设备，且依赖于远端供电。在TD-SCDMA室内分布系统中还有一个问题是光电互转时存在时延，需要在使用中引起注意。

　　●泄露电缆

　　在一些特殊场景下，普通天线无法实现较好的覆盖，如隧道。在这种情况下，使用泄露电缆进行成串覆盖。泄露电缆的缺点是造价贵，安装要求严格。

3、TD-SCDMA室内分布系统设计建设中需要注意的问题

　　TD-SCDMA室内分布系统的设计和建设应纳入到网络的整体规划中：

　　●在频点选择上根据建筑物位置的室外信号分布环境选择合适的频点，在频谱资源丰富的情况下，可以考虑使用与室外宏蜂窝信号不同的频点；使用N频点的系统（假设频点数等于3）的主载波频点应尽量避开信号最强的2个相邻宏蜂窝主载波的频点。

　　●TD-SCDMA室内分布系统在设计中，在建筑物非完全封闭的条件下应采用与室外宏蜂窝一致的时隙格式，以避免业务时隙的上下行干扰。但根据已有3G运营商业务量统计，3G的数据业务有70%以上发生在室内，所以室内分布系统使用非对称时隙格式将有利于提高系统资源的利用率，也有助于室内系统向未来的HSDPA演进。所以，这就需要在条件允许的情况下，室内分布系统使用独立于室外蜂窝的频点，并保证频点或信号间的有效隔离。

　　●在室内分布系统建设中，应对建筑物中已有的室外蜂窝的信号予以评估。如果进入到室内的室外基站信号足够强，可以考虑调整室内信号的场强分布，并调整相应的无线参数避免多个小区的过度重叠覆盖。

4、结束语

　　室内分布系统的设计和建设是一个综合的系统工程，它融汇了网络规划、性能目标、工程实施等诸方面内容，同时也要考虑所承载系统的技术特点，方方面面做到统筹兼顾。TD-SCDMA系统作为我国自主研发的通信系统，其室内分布系统的设计和建设一方面可以借鉴国内外已有的2G/3G室内分布系统建设经验，另一方面也需要各生产、研究单位发挥主观能动性展开深入研究，全面提高网络的性能。