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前言
完整的網(wǎng)絡(luò)覆蓋是一個(gè)高質(zhì)量移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)工作的必要條件，也是吸引用戶的必要因素。所以運(yùn)營商在建設(shè)WCDMA網(wǎng)絡(luò)時(shí)，首先考慮的是給用戶提供一個(gè)完善覆蓋的無線網(wǎng)絡(luò)。初期要實(shí)現(xiàn)城市、縣城、風(fēng)景名勝區(qū)、發(fā)達(dá)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、重要交通干線的良好覆蓋，然后逐步完善網(wǎng)絡(luò)覆蓋，解決室內(nèi)覆蓋問題。從電信運(yùn)營的戰(zhàn)略角度看，室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)對(duì)于運(yùn)營商提高服務(wù)水平、增強(qiáng)競爭實(shí)力、樹立企業(yè)形象，具有不可低估的作用。
目前，室內(nèi)天線分布系統(tǒng)（DAS） 在GSM系統(tǒng)中已經(jīng)得到廣泛使用。所以3G建網(wǎng)就可以利用現(xiàn)有的2G室內(nèi)天線分布系統(tǒng)進(jìn)行改造從而提供2G和3G的服務(wù)。如果沒有現(xiàn)成的室內(nèi)天線分布系統(tǒng)或者現(xiàn)有的系統(tǒng)不支持3G（如Insite、光纖等），那就需要新建。在本文中，假定可以利用2G的室內(nèi)天線分布系統(tǒng)來建設(shè)3G的室內(nèi)覆蓋。當(dāng)然，對(duì)于新建的室內(nèi)天線分布系統(tǒng)也可以采用同樣的方法。
1 WCDMA室內(nèi)規(guī)劃思路
室外和室內(nèi)基站的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和覆蓋有著很大的不同。通常需要重點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn)。
1.1 上行所需要的Eb/No值不同
在室內(nèi)天線分布系統(tǒng)中，如果采用上行的空間分集，將需要多一倍的設(shè)備投入（如饋線、功分器、天線等），這將使室內(nèi)天線分布系統(tǒng)的造價(jià)增加一倍。因此，幾乎沒有室內(nèi)分布系統(tǒng)采用上行的分集接收。因?yàn)闆]有上行接收分集，所以將影響手機(jī)所需要的上行Eb/No值（解擴(kuò)頻后信號(hào)的Eb/No），進(jìn)而對(duì)上行小區(qū)容量有稍微的降低。而對(duì)于室外基站，由于有上行分集接收而沒有下行分集接收（下行分集接收的仿真結(jié)果是4~4.5 dB的增益），因此所需要的下行Eb/No比上行的Eb/No大。
Eb/No主要取決于手機(jī)所使用的業(yè)務(wù)、比特率、多徑的衰落信道、天線的分集接收、移動(dòng)用戶的運(yùn)動(dòng)速度等因素。因?yàn)樵谑覂?nèi)的小區(qū)沒有天線的分集接收，并且用戶的移動(dòng)速度比較慢，因此可以考慮使用以表1所示的Eb/No仿真值（可根據(jù)實(shí)際的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整）進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。
1.2 正交系數(shù)要比室外型高
正交系數(shù)取決于不同碼信道之間的關(guān)聯(lián)程度，它決定了由于下行多徑傳輸?shù)恼恍�。正交系�?shù)高可以增加下行容量。如果正交系數(shù)為100%，那就意味著信號(hào)之間沒有相關(guān)性，并且不會(huì)互相干擾。然而在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中不是這樣的（由于多徑傳播）。根據(jù)仿真結(jié)果，室內(nèi)小區(qū)正交系數(shù)的默認(rèn)值為80%~90%。
1.3 噪聲電平快速增加時(shí)天線的最小偶合損耗增加
最小耦合損耗（MCL） 定義了基站和手機(jī)的發(fā)射部分、接收部分之間最小的耦合損耗。MCL可以認(rèn)為是手機(jī)在離天線最近時(shí)候的路徑損耗。由于功率控制可以使手機(jī)的發(fā)射功率達(dá)到最低。如果這個(gè)時(shí)候用戶的發(fā)射功率達(dá)到最低，而用戶還是離天線越來越近，那么就會(huì)對(duì)其他手機(jī)造成干擾，使其他手機(jī)不得不提高發(fā)射功率。
在室內(nèi)，如果一個(gè)天線有最小路徑損耗，則會(huì)使整個(gè)室內(nèi)系統(tǒng)的噪聲提高（影響整個(gè)覆蓋區(qū)域和所有的鏈路）。所以，必須通過詳細(xì)的規(guī)劃來減少M(fèi)CL的影響。由MCL而產(chǎn)生的干擾類型有兩種：
a） 室內(nèi)小區(qū)上行擁塞。用戶從運(yùn)營商A（室外宏蜂窩）接近運(yùn)營商B（室內(nèi)基站）的基站，會(huì)引起室內(nèi)小區(qū)的擁塞。因?yàn)樵撚脩籼幱谶\(yùn)營商A室外宏蜂窩小區(qū)的邊緣，手機(jī)處于滿發(fā)射功率狀態(tài)。
b） 下行死區(qū)。運(yùn)營商B的室內(nèi)基站的高發(fā)射功率會(huì)造成運(yùn)營商A（宏蜂窩）在某一區(qū)域有過多的干擾，從而在這些區(qū)域引起運(yùn)營商A擁塞。
由手機(jī)最小發(fā)射功率引起的噪聲取決于UE和基站之間的最小路徑損耗，因此應(yīng)當(dāng)考慮饋線和設(shè)備的損耗。假設(shè)最小耦合損耗為45 dB，可提高噪聲約9 dB。這意味著基站端所需要的功率升高9 dB，或者保證服務(wù)的最小比特率的降低。當(dāng)MCL高于65 dB，由UE最小發(fā)射功率所引起的噪聲電平的升高將忽略不計(jì)。
1.4 室內(nèi)扇區(qū)的鄰區(qū)干擾比較小
鄰區(qū)干擾比可以用來表示小區(qū)之間的交疊程度。為了保證切換的安全順利，小區(qū)之間有些許交疊是需要的，但是過多的交疊覆蓋應(yīng)當(dāng)避免。室內(nèi)小區(qū)隔離度一般都比較好，這是由于鄰區(qū)對(duì)本小區(qū)的干擾被大樓的墻所阻擋。如果室內(nèi)只有單個(gè)扇區(qū)，或者不同室內(nèi)覆蓋小區(qū)之間有足夠的隔離度（小區(qū)之間沒有空曠的空間），室內(nèi)扇區(qū)的鄰區(qū)干擾比將比較小，一般在0.3~0.5之間。如果網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃得當(dāng)，鄰區(qū)干擾比可以得到明顯改善。
2 WCDMA室內(nèi)規(guī)劃流程
WCDMA的室內(nèi)規(guī)劃主要分為規(guī)劃階段和驗(yàn)證、優(yōu)化階段。規(guī)劃階段主要包括室內(nèi)規(guī)劃目標(biāo)、GSM-WCDMA 室內(nèi)共站點(diǎn)的分析、基站勘察、參數(shù)規(guī)劃4個(gè)步驟。本文重點(diǎn)討論規(guī)劃階段的工作。
2.1 室內(nèi)規(guī)劃目標(biāo)
這個(gè)階段的主要工作是確認(rèn)以下相關(guān)事宜：規(guī)劃的目標(biāo)、所需要的服務(wù)等級(jí)、報(bào)告的規(guī)范、驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)和流程、責(zé)任小組和聯(lián)系人、時(shí)間安排。
而這其中最重要的內(nèi)容就是制定規(guī)劃的目標(biāo)。規(guī)劃目標(biāo)一般可以從這幾個(gè)方面來考慮：該大樓中所需要的最大比特率和所需要的覆蓋，手機(jī)用戶的數(shù)量和分布，室內(nèi)系統(tǒng)所要覆蓋的區(qū)域，呼叫阻塞率（呼叫成功率），掉話率，軟切換開銷，對(duì)于每個(gè)業(yè)務(wù)的切換成功率，平均上下行的負(fù)載，頻率規(guī)劃的策略等。這樣就完成了最初的準(zhǔn)備工作。
2.2 GSM-WCDMA 室內(nèi)共站點(diǎn)的分析
這一階段是整個(gè)規(guī)劃能否成功的關(guān)鍵，也是整個(gè)規(guī)劃工作的最大難點(diǎn)。通常，會(huì)從兩個(gè)方面來著手分析。一是對(duì)現(xiàn)有2G系統(tǒng)的分析，主要包括最小和最大的路徑損耗、基站的輸出功率、所使用的設(shè)備等；二就是對(duì)WCDMA 容量和覆蓋的計(jì)算。
對(duì)2G室內(nèi)系統(tǒng)的分析一般可以利用基于現(xiàn)有2G室內(nèi)分布系統(tǒng)的文檔，按照驗(yàn)收資料、鏈路預(yù)算和GSM的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容來進(jìn)行。如果現(xiàn)有2G的規(guī)劃文件不是很清楚，則應(yīng)當(dāng)重新測量現(xiàn)有系統(tǒng)的覆蓋情況，要對(duì)GSM室內(nèi)系統(tǒng)的每個(gè)覆蓋地點(diǎn)進(jìn)行覆蓋的驗(yàn)證，同時(shí)標(biāo)明有問題的地點(diǎn)。這其中需要注意以下幾點(diǎn)。
a） 2G 基站的輸出功率考慮饋線接到3G基站的介入點(diǎn)的功率。如果3G基站接在2G的耦合器后，就不必考慮耦合器的損耗。
b） 從小區(qū)中用戶離天線最近的地點(diǎn)來計(jì)算最小路徑損耗。
c） 從基站端到小區(qū)的邊緣可在計(jì)算系統(tǒng)最大路徑損耗時(shí)作為參考。通常GSM室內(nèi)小區(qū)是基于一定的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)劃的，如95%的位置場強(qiáng)高于-80 dBm。
d） 室內(nèi)區(qū)域內(nèi)95%的位置的場強(qiáng)應(yīng)大于或等于-85 dBm。
e） 如果信號(hào)泄漏到室外，街面的場強(qiáng)應(yīng)不高于-90 dBm。
f） GSM1800M和WCDMA室內(nèi)站之間的線纜和設(shè)備損耗為0.3~1.2 dBm。
當(dāng)小區(qū)測量完后，可以使用分析工具來定義最大的路徑損耗。
如果所需要的位置概率為90%，那么就可以用RxLev-75 作為參考來計(jì)算2G系統(tǒng)的最大路徑損耗（應(yīng)當(dāng)考慮不同饋線在不同頻段的損耗）。建議在測量室內(nèi)小區(qū)覆蓋的同時(shí)也測量其質(zhì)量，用于確認(rèn)現(xiàn)有的室內(nèi)分布系統(tǒng)沒有問題（如接頭松掉、設(shè)備故障等）。最后需要確定的是所有現(xiàn)存的室內(nèi)分布系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)適用于GSM / WCDMA 頻段。如果不行的話，應(yīng)當(dāng)替換掉不適用的設(shè)備。
在2G室內(nèi)分布系統(tǒng)分析后，應(yīng)當(dāng)分析是否可以利用現(xiàn)有的室內(nèi)分布系統(tǒng)來提供WCDMA的容量和覆蓋。這里有幾點(diǎn)要注意。
a） 在WCDMA計(jì)算中，所用的參數(shù)和業(yè)務(wù)非常重要（如吞吐量、基站輸出功率等）。
b） 不同的室內(nèi)覆蓋環(huán)境、扇區(qū)的數(shù)目、室外基站的配置和客戶的需求都能影響WCDMA計(jì)算的參數(shù)和計(jì)算的結(jié)果。
c） 在上行覆蓋分析部分，為了對(duì)所需的業(yè)務(wù)速率有比較好的覆蓋，需要基于系統(tǒng)允許的最大負(fù)載來計(jì)算允許的最大路徑損耗。
d） 使用鏈路預(yù)算計(jì)算對(duì)于每一種業(yè)務(wù)所允許的最大路徑損耗。
e） 高頻段的饋線損耗和設(shè)備損耗比較大。
WCDMA基站的最大發(fā)射功率為20 W，約10%的功率用于導(dǎo)頻信道（約20% 的功率用于公共信道），則20 W×10%=2 W（33 dBm）。在鏈路預(yù)算中，導(dǎo)頻信道的發(fā)射功率可以用于計(jì)算天線的有效發(fā)射功率（EIRP）和估算系統(tǒng)的路徑損耗。根據(jù)這樣的分析和計(jì)算，可以得到以下結(jié)論。
a） 從2G的分析我們得到系統(tǒng)的最大路徑損耗為120 dB（從基站到小區(qū)邊緣）。現(xiàn)在再加上在高頻段額外的3 dB損耗，可以得到WCDMA系統(tǒng)在該大樓的最大路徑損耗為123 dB。
b） 從WCDMA鏈路預(yù)算中可以得出，對(duì)于PS 384 kbit/s的業(yè)務(wù)系統(tǒng)所允許的路徑損耗為103 dB（空中接口）+20 dB（饋線損耗）=123 dB。通過理論與實(shí)際的比較可以確認(rèn)室內(nèi)的覆蓋是否能夠滿足PS 384 kbit/s業(yè)務(wù)覆蓋的實(shí)際需要。
c） 從容量角度考慮，室內(nèi)系統(tǒng)完全滿足PS384 kbit/s業(yè)務(wù)的覆蓋。
d） 使用不同業(yè)務(wù)，并且假設(shè)用戶的話務(wù)是上下行不對(duì)稱的。我們可以得出系統(tǒng)的總吞吐量為下行990 kbit/s 而上行440 kbit/s。由于在上行沒有接收的分集，因此系統(tǒng)容量是上行受限的。
e） 如果使用8 W 的基站來計(jì)算，則要有20%功率用于公共信道。
f） 3G & 2G的信號(hào)可以共用耦合到同一根饋線上，其損耗約為0.3dB。
這一階段是整個(gè)規(guī)劃能否成功的關(guān)鍵，也是整個(gè)規(guī)劃工作的難點(diǎn)。由于各地2G網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況不同，在此就以一個(gè)GSM1800M室內(nèi)分布系統(tǒng)為例探討一下GSM-WCDMA 室內(nèi)共站點(diǎn)的問題。
通常，會(huì)從兩個(gè)方面來分析。一是對(duì)現(xiàn)有2G系統(tǒng)的分析，主要包括：最小和最大的路徑損耗，基站的輸出功率，所使用的設(shè)備等；二是對(duì)WCDMA 容量和覆蓋的計(jì)算。
首先來看對(duì)2G室內(nèi)系統(tǒng)的分析。一般可以基于現(xiàn)有GSM1800M室內(nèi)分布系統(tǒng)的文檔，按照驗(yàn)收資料、鏈路預(yù)算和GSM的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容來進(jìn)行。
2.3 參數(shù)規(guī)劃
如果現(xiàn)有的2G系統(tǒng)不能夠完全支持3G的覆蓋和容量的規(guī)劃目標(biāo)，那么就要對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)做相應(yīng)的改造，如使用新的設(shè)備（耦合器、功分器、天線），甚至更換設(shè)備的位置。所有這些修改都會(huì)影響2G系統(tǒng)的覆蓋，因此應(yīng)當(dāng)綜合考慮。以下是進(jìn)行改造時(shí)應(yīng)該注意的一些問題。
a） 增加天線或改變天線的位置。可能會(huì)在提供覆蓋的同時(shí)，導(dǎo)致覆蓋信號(hào)泄漏到室外。
b） 增加耦合器件或其他設(shè)備。由于對(duì)原系統(tǒng)整體性有損害，因此應(yīng)考慮會(huì)對(duì)覆蓋造成一定的影響。
c） 基站的位置改變。這樣會(huì)使功率預(yù)算結(jié)果發(fā)生變化，可能引起整個(gè)室內(nèi)分布系統(tǒng)大的改變。
如果室內(nèi)分布系統(tǒng)的調(diào)整比較小，那么可以通過調(diào)整GSM系統(tǒng)的參數(shù)來適應(yīng)新的系統(tǒng)。同時(shí)，對(duì)于原2G分布系統(tǒng)的文檔資料進(jìn)行收集。這些資料主要包括鏈路預(yù)算表、系統(tǒng)圖表、樓層室內(nèi)圖、天線位置圖等，以方便下一步規(guī)劃計(jì)算時(shí)使用。
導(dǎo)頻功率決定了小區(qū)的覆蓋范圍，同時(shí)也影響小區(qū)的下行容量。導(dǎo)頻功率通常為10%的基站總發(fā)射功率。當(dāng)增加導(dǎo)頻功率時(shí)，小區(qū)的覆蓋增加，但下行的容量會(huì)減少。因此在設(shè)置導(dǎo)頻功率時(shí)，應(yīng)當(dāng)通過前期的分析結(jié)果來進(jìn)行調(diào)整。在保證吸收適當(dāng)話務(wù)的前提下，導(dǎo)頻功率應(yīng)設(shè)置得足夠低，以避免小區(qū)之間的干擾。
對(duì)于室內(nèi)覆蓋而言，應(yīng)當(dāng)避免小區(qū)之間軟切換區(qū)域過大。實(shí)際上，如果室外基站的導(dǎo)頻功率做了相應(yīng)的改變，就會(huì)對(duì)室內(nèi)基站的軟切換區(qū)域造成影響。因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化室外基站和室內(nèi)基站的切換參數(shù)。在建筑物的入口和低層，話務(wù)較低時(shí)，建議使用同頻軟切換，以獲得較高的切換成功率，降低掉話率；話務(wù)較高時(shí)，建議使用異頻硬切換，避免室外小區(qū)與室內(nèi)小區(qū)的同頻干擾，但是切換成功率會(huì)相對(duì)低一些。
3 結(jié)束語
室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃只是WCDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的一個(gè)課題。總的來說，3G比2G的布網(wǎng)要求要復(fù)雜得多，更富有挑戰(zhàn)性，更需要時(shí)間和精力。在具體的設(shè)計(jì)階段，要盡量細(xì)致地考慮可能會(huì)碰到的一些問題，總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。希望本文能給予大家一些借鑒。
參考文獻(xiàn)
1 張平，王衛(wèi)東. WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng). 北京：人民郵電出版社，2002
2 啜鋼等. CDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004
3 Tero Ojanpera，Ramjee Prasan. 寬帶CDMA：第三代移動(dòng)通信技術(shù). 北京：人民郵電出版社，2001
4 楊大成等. 移動(dòng)傳播環(huán)境理論基礎(chǔ)、分析方法和建模技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003
5 Jacob Scheim，Erez Ben-Tovim,Ehud Reshef,Evgeny Yakhnich.Symbol Rate Simulation of Doppler Spectrum Effects for WCDMA Receivers
6 Harri Holma，Antti Toskala，WCDMA for UMTS——Radio Access For Third Generation Mobile Communications.John Wiley&Sons,Ltd,2000
7 A. 麥羅拉. 蜂窩移動(dòng)通信工程設(shè)計(jì). 北京：人民郵電出版社，2001
