特殊場景中TD-SCDMA綜合解決方案

在移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，無線環(huán)境復雜，存在很多各不相同的特殊場景，而這些特殊場景又對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的提升非常重要，所以有必要針對這些特殊場景提出相應(yīng)的組網(wǎng)解決方案。目前，TD-SCDMA的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)正在十個奧運旅游城市展開，如何針對環(huán)境復雜、場景多樣的情況提供相應(yīng)的TD-SCDMA綜合解決方案，成為大家關(guān)注的焦點。住宅小區(qū)覆蓋和高速公路/鐵路是最具代表性的兩個場景，詳細闡述TD-SCDMA解決方案。

 1.住宅小區(qū)的覆蓋

隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，各地的居民小區(qū)數(shù)目迅速增長，住宅的密度也不斷增加。對于城市大量的移動手機用戶來說，由于建筑物的遮擋居民區(qū)的部分區(qū)域會出現(xiàn)信號盲區(qū)或信號弱的情況，直接影響手機用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗。同時，一些高檔居民小區(qū)的高端用戶多，單用戶話務(wù)量大，這些區(qū)域?qū)τ诰W(wǎng)絡(luò)容量也有很高的要求。如何解決居民區(qū)的信號覆蓋和網(wǎng)絡(luò)容量問題，已經(jīng)成為移動網(wǎng)絡(luò)運營商日益關(guān)注的課題。

一般來說，通過室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)可以解決居民區(qū)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋和容量問題。但是居民區(qū)或者居民小區(qū)由于受到物業(yè)因素、業(yè)主因素或者投資成本等多種因素的影響，不一定都能夠?qū)崿F(xiàn)完整的室內(nèi)分布系統(tǒng)。對于不同的居民區(qū)，需要針對不同的條件選擇不同的解決方案。

1. 別墅小區(qū)的覆蓋

別墅小區(qū)樓層低，樓宇之間間距寬闊，高端用戶多，對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求高。覆蓋重點主要是住宅內(nèi)部，由于別墅一般采用磚墻，可以通過室外信源對室內(nèi)進行信號覆蓋，推薦使用BBU+RRU+全向偽裝天線的方式進行覆蓋。

由于BBU、RRU之間采用光纖連接，我們可以將RRU盡量靠近天線端口，天線單元采用全向偽裝天線，一般高度為2米左右。天線可以安裝在需要覆蓋的建筑中間，這樣可以對周圍的多套別墅進行覆蓋。BBU、RRU之間采用串行級聯(lián)，可以減少線路鋪設(shè)的難度。組網(wǎng)示意圖如圖 1所示：

圖 1  別墅區(qū)覆蓋方案示意圖

2. 高層住宅小區(qū)的覆蓋

高層住宅小區(qū)的高端用戶比較集中，單用戶ARPU值高，用戶對于服務(wù)質(zhì)量高，從投資收益的角度考慮，一般推薦需要覆蓋建筑物內(nèi)部全部區(qū)域。對于高層住宅小區(qū)的電梯和地下停車場，需要專門考慮如何覆蓋。

由于一般采用混凝土結(jié)構(gòu)，樓板厚度大，采用室外信號穿透覆蓋的效果差，而且電梯一般在建筑物中間，一般為信號盲區(qū)，室外信號無法穿透，因此一般首選建立室內(nèi)分布系統(tǒng)來實現(xiàn)信號覆蓋，同時可以適用這種小區(qū)的高話務(wù)量的要求。室內(nèi)分布系統(tǒng)推薦采用大容量基帶池BBU+RRU+室內(nèi)分布系統(tǒng)方式，解決覆蓋和容量問題。

對于建筑物的電梯，我們一般利用單獨的RRU通道來解決，采用沿電梯井安裝多副平板天線實現(xiàn)覆蓋。覆蓋電梯的RRU通道，與大樓一層采用同一通道，或者幾個通道位于1個小區(qū)，從而減少因為用戶進出電梯而產(chǎn)生的切換。

高層住宅小區(qū)一般有配套的地下停車場，對于這些地下停車場，如果地下停車場與居民住宅合為一體，可以共享樓層底部的RRU實現(xiàn)信號覆蓋；如果地下停車場為獨立建筑，可以通過光纖拉出專門的RRU通道進行覆蓋。一般地下停車場的話務(wù)量很低，因此地下停車場的RRU可以與其他RRU合成為一個小區(qū)，不需要單獨占用基帶資源，從而節(jié)省設(shè)備投資。組網(wǎng)示意圖如圖 2所示。

圖 2  高層住宅覆蓋方案示意圖

3. 小高層建筑的覆蓋

小高層建筑在新建的城市建筑中占據(jù)了很大的比重，建筑物一般為板狀結(jié)構(gòu)，可以通過外部信號照射實現(xiàn)建筑物內(nèi)部的覆蓋，小高層建筑的高層信號質(zhì)量一般比低層要好。在小高層建筑內(nèi)部建立室內(nèi)分布系統(tǒng)的難度比較大，投資也比較高，所以一般考慮在小區(qū)的公用地面建立分布系統(tǒng)。通過光纖分布系統(tǒng)可以有效解決饋纜損耗問題，而且光纖布線的施工量也比較小。小高層住宅小區(qū)主要的解決方案通過BBU+單通道RRU+偽裝天線解決覆蓋。如果小區(qū)只是低層信號不好（6層以下），推薦采用燈桿天線實現(xiàn)低層的信號覆蓋。如果低層和高層信號都不好，一般在地面安裝偽裝天線，天線采用上傾角，從而同時實現(xiàn)低層和高層的覆蓋。

另外一種情況，小區(qū)里已經(jīng)建立了GSM的小區(qū)覆蓋系統(tǒng)，由于物業(yè)原因或者業(yè)主原因，在小區(qū)里改造光纖分布系統(tǒng)比較困難。在這種情況下，我們可以考慮使用大功率單通道RRU設(shè)備，和GSM信源在機房處合路，通過已有的饋纜系統(tǒng)實現(xiàn)小區(qū)的信號覆蓋。這種方式的優(yōu)勢在于無須在住宅小區(qū)的地面施工，在很短的時間內(nèi)實現(xiàn)小區(qū)的TD信號覆蓋。

4. 老式居民區(qū)小區(qū)覆蓋

由于老式居民小區(qū)的建筑物的穿透損耗較小，一般也沒有電梯等類似的信號盲區(qū)，所以一般情況下老式居民小區(qū)盡量通過宏覆蓋信號穿透覆蓋。

另外老式居民小區(qū)的樓層一般不高，也可以采用燈桿天線的形式實現(xiàn)覆蓋。

以中國移動和中興通訊公司合作建設(shè)的某小區(qū)覆蓋試點為例，采用了小容量基帶池BBU+單通道RRU的模式進行小區(qū)覆蓋，測試結(jié)果良好，達到設(shè)計要求。此小區(qū)采用燈桿狀天線，主要完成6層以下的信號覆蓋。設(shè)計中采用了“多天線，小功率”的設(shè)計思想，每棟建筑都可以視距看到分布天線，保證室內(nèi)覆蓋只經(jīng)過一次穿透損耗。

 2.高速公路/鐵路場景覆蓋

目前，用戶移動速度不斷提高，像“和諧號”列車已達時速200公里以上，為了確保高速鐵路/公路的沿線覆蓋，提高TD-SCDMA在時速250Km/h左右的覆蓋性能，已成為當務(wù)之急。
多普勒效應(yīng)和快速切換帶來的影響是高速移動環(huán)境下必須解決的兩大難題，速度越高，影響越大，解決難度也越大，對技術(shù)的要求也越高。如果不采取措施，通信質(zhì)量將嚴重惡化，甚至掉線。除了在基帶處理和智能天線等算法上進行優(yōu)化以外，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中做好網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃也是解決問題的關(guān)鍵�？梢詮囊韵聨讉�方面來著手：

1. 設(shè)備的選擇

在設(shè)備選型上，采用分布式光纖基站BBU+RRU組網(wǎng)設(shè)備。優(yōu)點是在某一區(qū)域可以只放置一個BBU，鏈接多個RRU進行沿路覆蓋，同時RRU具備級聯(lián)功能，通過級聯(lián)的方式能夠節(jié)省光纖，提供靈活的建網(wǎng)方式。

2. 天線的選擇

在天線的選擇上，根據(jù)仿真和實際測試結(jié)果6天線與8天線相比，在上行覆蓋、下行覆蓋和公用信道覆蓋方面均存在一定差異。對于高速路的覆蓋，為保持較好的性能，建議選用8天線。

3. 基站布置

基站布置可以分布在鐵路沿線兩側(cè)，也可以單側(cè)分布，沒有優(yōu)劣之分，完全根據(jù)傳播環(huán)境和地形決定。

4. 與覆蓋沿線距離考慮

由于多普勒頻偏和穿透損耗，要考慮到發(fā)射天線到覆蓋對象（高速鐵路和高速公路）的距離。根據(jù)多普勒的頻偏特性，同樣的運動速度下，基站與道路的垂直距離越長，有效的固定Doppler頻偏越小，越有利于基帶解調(diào)。

由于高速鐵路的平均時速要高于高速公路的平均時速，在同樣條件下（距離，偏移角度），高速鐵路的Doppler頻偏要大于高速公路，因此同等條件下，設(shè)計基站距離時高速鐵路的垂直距離要稍稍大于基站距離高速公路的垂直距離，以便取得較好的基帶解調(diào)性能。

根據(jù)研究表明，穿透損耗與電波的入射夾角有對應(yīng)關(guān)系，在電波垂直于障礙物時，穿透損耗最小，隨著電波逐漸斜向入射障礙物，電波經(jīng)過該障礙物的損耗也較大。在高速鐵路和公路的場景中，要考慮列車和汽車本身的穿透損耗，因此需要基站與覆蓋沿線保持一定距離，以保證天線旁瓣波束入射入車體時，穿透損耗不會太大。不失一般性，基站與該基站在高速鐵路覆蓋半徑邊緣的連線與覆蓋對象至少有30度夾角存在。

相對而言，公路運行車輛的封閉性、車體構(gòu)造和厚度等方面決定了在同等條件下公路運行車輛的穿透損耗要小于鐵路機車。因此對天線方向性的設(shè)計要求要降低。

5. 切換問題

在超高速移動的情況下，當多普勒效應(yīng)引發(fā)的同頻鄰區(qū)相對頻偏大于一定門限時，連接態(tài)下的用戶終端測量不到同頻鄰區(qū)，無法觸發(fā)接力切換，導致接力切換無用武之地。此時，采用異頻硬切換方案來對抗多普勒頻偏效應(yīng)，比接力切換方案更能保證連續(xù)覆蓋。

此外，切換區(qū)域的設(shè)計對切換也有非常重要的影響。如果切換區(qū)域過小，就會因為無法滿足切換時延的要求而導致切換失敗。因為過小的重疊覆蓋區(qū)，通常容易使無線鏈路在目標小區(qū)重配置成功之前就已經(jīng)與源小區(qū)失步了，導致切換流程在物理信道重配置階段失敗。根據(jù)切換啟動門限參數(shù)的設(shè)計，以及完成切換流程所需時間的保守統(tǒng)計，估算切換區(qū)所需的重疊覆蓋區(qū)域大小，只有當兩個小區(qū)覆蓋重疊區(qū)域設(shè)計得足夠大，才能保證UE將滿足切換條件的測量事件上報之后，UE有足夠的時間跨越整個重疊覆蓋區(qū)。

假定高速用戶的最高移動速度為250Km/h，每秒移動的距離為69米。而根據(jù)設(shè)備性能，硬切換的所需時延平均為1000ms（從測量控制消息上發(fā)到物理信道重配完成），那么所需要規(guī)劃切換區(qū)域的大小應(yīng)該大于69米的范圍；切換是雙向進行的，因此切換帶應(yīng)該是138米，同時，應(yīng)該加上從信號場強相同區(qū)域（小區(qū)邊界）向兩側(cè)強場過渡的區(qū)域。這樣切換帶加上過渡區(qū)域構(gòu)成了道路的重疊覆蓋區(qū)。

3.總結(jié)

這兩種綜合解決方案只是實際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中各類特殊場景中的一部分，實際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中遇到的特殊場景是非常多樣的，遇到的難題非常多但有一定的相通性，中興通訊公司擁有多年的無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)經(jīng)驗和專業(yè)的網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)團隊，可以通過建立模型來進行仿真研究，提出最優(yōu)的綜合組網(wǎng)解決方案，充分挖掘系列化分布式光纖基站系統(tǒng)的潛力，全力打造TD-SCDMA精品網(wǎng)絡(luò)。