利用多样化TD-SCDMA设备及天线进行灵活布网的研究

于淼， 郑锐术

（中国移动通信集团广东有限公司珠海分公司，珠海 519013）

利用多样化TD-SCDMA设备及天线进行灵活布网的研究

于淼， 郑锐术

（中国移动通信集团广东有限公司珠海分公司，珠海 519013）

3G移动通信业务正在蓬勃高速发展，常规的网络组网思路已经不能满足实际复杂的无线环境，随着TDSCDMA网络设备的成熟，针对不同场景的覆盖方案日益被重视；本项目研究思路是基于不同天线类型与不同通道数量的RRU组合，实现多样化天线的设备组网的方案，从而达到适应无线环境与降低施工难度的目的，给日后的网络补盲和扩容带来新的指导思想。

天线；弱覆盖；立体覆盖；共天线；超级小区

1 组网方案

1.1 概述

智能天线有着一些不可避免的缺点，跳线均需要做好接头防水处理，施工给工程带来极大的不便，使得安装困难的同时还降低了设备的稳定性，天线和RRU设备之间的线缆连接也使得基站室外美观性大大降低，站点选择及协调困难，周围居民抵触情绪较高；耗费工时，安装复杂，8个天线端口需要有很好的幅度和相位一致性，在实际应用中，9根上跳线的幅相一致性以及长期户外应用中的稳定性和可靠性都将难以保证等，智能天线很难满足实际复杂的无线环境，虽然在TD-SCDMA系统中作用很大，但也不至于非它不可，本项目研究的是采用不同类型的RRU与多频天线，研究多样化天线与设备组网方案，通过多种方案的应用，达到适应无线环境、降低施工难度的目的，指导日后网络补盲和扩容。

1.2 双通道RRU结合平板小天线应用

研究结果表明，在目前UE最大功率24dBm的情况下，下行2W/载波的功率可满足业务信道的上下行链路平衡；从TD-SCDMA2期到3期，信源设备的输出功率不断增强，如中兴的R21单通道输出功率可达20W，R8918单通道输出可达7W，在主设备功率充足的情况下，单载波可配置超过2W的功率，在弱场区域主要表现为上行受限，引起数据业务速率低、掉话/掉线、切换失败、无法接通等问题。

根据链路预算可知，CS64kbit/s业务覆盖半径最小，在单载波功率配置33dBm（2W），CS64kbit/s业务基本满足上下行链路的平衡，在下行载波功率大于33dBm（2W）时，表现为上行受限，表1为载波功率配置33dBm，终端最大发射功率为24dBm时根据链路预算计算出来的覆盖距离对比。

表1 上行链路预算覆盖距离对比

可以看出，双通道RRU由于上行的分集增益，使得上行覆盖较单通RRU有不小改善，但是相对于传统的智能天线，其覆盖能力又有所欠缺，从设备灵活性考虑，一般把双通道RRU应用到智能天线难以布置的区域，往往也能起到意想不到的效果。

1.2.1 居民小区深度覆盖

小区覆盖的深度可以采用双通道RRU覆盖解决方案。该方案是采用一个双通道的RRU外接两根单极化天线或者一根双极化天线进行居民小区的覆盖，发射端和接收端均采用多天线（或阵列天线）和多通道，多天线接收机利用空时编码处理能够分开并解码数据子流，从而实现最佳处理。板状天线对小区深度覆盖如图1所示。

图1 板状天线对小区深度覆盖

1.2.2 街角拐弯增强覆盖

对于城区内由于站点选择、天线挂高、楼宇遮挡等各方面原因覆盖不能遍及的非主干道，通过方位角无法解决的覆盖盲点，为了节约建站成本和施工便利，可以通过布置双通道RRU进行拉远解决。

在街头转角处，通过在拐弯处布置双通道RRU进行接力转换，有效化解由于速度较快造成的信号抖动较大而导致掉话的问题。

1.2.3 地下隧道延伸覆盖

隧道、地下通道的特点是流动性强，由于活动空间处于地下，无线信号难以穿透，造成覆盖盲点或者弱覆盖，当隧道距离超过400m，楼面上的宏站更是难以保证业务的连续性，传统的隧道覆盖采用泄露电缆进行布网，但是这种方案的缺点是施工难度大，而且成本高，维护困难，为了解决这个问题，可以使用双通道RRU进行覆盖，对于超过一公里较长的隧道，还可以将RRU布置在隧道中部位置，由单极化板状小天线向隧道两边出口实现背对覆盖。

1.3 室外TD-SCDMA与GSM共天馈系统应用

随着群众环保意识日益增强，无线辐射倍受关注，站点施工协调越来越困难，为了避免共站天线TDSCDMA无法安装的问题，已有厂家生产出10通道的TD-SCDMA与GSM一体化天线，TD-SCDMA和GSM天线安装在同一根抱杆上；对于条件更加恶劣的楼面，可能安装的是美化天线，美化罩内无法容纳一体化天线，还可以考虑TD-SCDMA与GSM共天馈系统，由双通道RRU提供与GSM双极化天线匹配的两通道输出。

共站共天线最大问题就是两个系统间的相互干扰的问题，多网合一系统共用基于系统间互干扰理论分析以及验证，干扰分为干扰源产生加性噪声干扰、引起被干扰接收机的阻塞和互调干扰。解决干扰的措施是降低干扰源的功率、采用隔离的方法。常用的隔离方法是空间隔离和增加滤波器隔离。系统应用中，采用MCI(POI)平台进行合路，达到多系统间隔离度的目的。MCI(POI)由电桥和合路器组成，电桥进行制式系统的合路，合路器进行异系统的合路。

理论分析的结果是两系统共存需要40dB的隔离度来规避干扰，根据实际测试的情况， GSM和TDSCDMA单基站共存只需要15dB左右的隔离度即可规避干扰，考虑网络中的多基站影响留5dB余量取20dB。根据系统仿真结论，因为此频段下TD-SCDMA的ACIR比仿真要求的ACIR高30dB以上，因此隔离度要求也可以相应降低到20dB以下；理论分析是基于确定性计算，会有一定的误差，因此我们可以将测试和仿真的结论作为最终结果：因此在网络中，TD-SCDMA和GSM系统共存需要20dB左右的隔离度，只要两系统天线保证0.5m的距离即可达到要求，天线主瓣不要正对。

1.3.1 TD-SCDMA&GSM共多通道合体天线

11通道的TD-SCDMA&GSM一体化天线，虽然是共用一副天线，但是两个系统的天线是分开的，原理分析TD-SCDMA与GSM共存需要20dBm的隔离度，很明显，合体天线垂直隔离度或者水平隔离度均达不到要求共系统要求，为了避免系统间的相互干扰，必须安装带宽滤波器解决，在目前G网比重还是远高于T网的情况下，该类型天线的应用使得T网天线的方位角和下倾角不能按照TD-SCDMA的实际覆盖进行调整。

1.3.2 TD-SCDMA&GSM共多频双极化天线

多频双极化天线是指支持GSM900和TD-SCDMA频段的双极化天线，这种天线原本是GSM900与GSM1800应用的双频天线，由于现网上有很多天线也支持TD-SCDMA的频段，在楼面不能立杆，并且美化天线箱无法安装大型天线这种迫不得已的情况下，可以考虑采用这种天线解决小面积覆盖问题。

1.4 多天线合并的超级小区应用

小区合并技术，是一种原来几个小区合并成一个被称作“超级小区”的技术，超级小区将多个通道RRU覆盖合并为一个小区，原来多个小区间的切换区域变成了同小区接力点，减少了切换，无需预留信号重叠区域，扩大了单站的覆盖范围，降低网络中UE重选和切换的概率，提升终端用户的呼叫成功率，降低掉话率，有效提高高速移动条件下的用户体验。另外，超级小区也适用于建筑物阻挡、阴影衰落严重的室外盲区补盲。

超级小区技术主要应用于高速铁路和室外补盲场景，原来多小区间的切换区域变成了同小区的切换点，减少了切换，无需预留重叠区域，扩大小区覆盖范围，较少网络中UE重选、切换的几率，提升起呼成功率，降低掉话率，有效提高高速移动用户的体验和网络质量。

1.4.1 高速公路超级小区

高速路场景是线性覆盖区域，同时所服务的对象具有运动速度快，车体密闭，穿透损耗大的特点。要确保车体内能够被良好信号覆盖，需要在网络规划上采取必要措施；高速移动时，UE最佳的服务小区变化较快，小区选择与重选，切换发生的频率明显加快，如果按照普通场景的小区选择与重选，切换参数默认配置，则容易导致小区重选，切换不及时，导致重选失败或切换掉话等现象。

高速移动场景下，需要加快小区切换和重选对速度，因此一方面切换迟滞和测量上报时延以及小区重选对迟滞和测量时间都需要相应的缩短，另一方面在物理上利用多个小区合并为超级小区来减少小区间的切换。

1.4.2 超级小区立体覆盖

对于室内分布系统，一般来说，吸顶天线都是布置在建筑物中间的位置，如果墙体较厚，或者屋内多重阻挡，就会造成室内覆盖边缘信号较弱，容易引起乒乓切换和重选，严重影响用户使用感知，鉴于这种情况，如果想改造室内分布的天线位置来加强覆盖，改造成本和工程量无疑是巨大的，而且业主协调也很难。为了攻克这个难题，提出立体覆盖的概念，即使室内室外小区一体化，原来两个相互独立的小区变成同一小区，由于信号的衍射、反射叠加一起，室内边缘信号得到有效增强，从而避免弱场掉话和乒乓切换的现象。超级小区立体覆盖如图2所示。

图2 超级小区立体覆盖

超级小区立体覆盖采用宏蜂窝+微蜂窝合并覆盖的思路，宏蜂窝满足广域覆盖，微蜂窝实施对建筑物室内深度覆盖，吸收业务量。宏、微蜂窝结合实现居民区的立体覆盖；立体覆盖实施后建筑物边缘的信号明显加强，重选、切换次数减少，业务质量有一定的提升，掉话率改善。立体覆盖方案优劣对比如表2所示。

表2 立体覆盖方案优劣对比

立体覆盖不足在于小区合并和容量比合并前要小，因此立体覆盖方案不适合话务量较高的场所。

2 场景应用

研究方案在珠海已有多个场景经过落地验证，测试效果良好，能够有效解决弱场、导频污染、无主导小区等一些疑难问题，且建设成本非常低，值得推广，针对各种不同的无线环境，项目提出如表3所示的覆盖方案，给后期网络规划、扩容提供指导思路。

3 方案效益

多样化的方案，针对各种特殊的无线环境进行定制，有效解决无覆盖、盲点等问题，避免弱场造成未接通和掉话，大大提升网络质量。

灵活的组网方式，无需建立专门的机房，甚至无需另立抱杆，给工程施工带来极大的便利，给维护优化提供的极大空间，大大节约网络建设成本。

表3 各种场景推荐方案

首次提出室外TG天线共享的建网方案，为后期网络规划提供指导思想，有效解决资源紧张带来的问题。

[1] MENG X P. GAO Y. Electric systems analysis[M]. Beijing： Higher Education Press， 2004.3-21.

[2] Li Y， Liu J S， Mechanism and improvement of direct anonymous attestation scheme[J]， Journal of Henan University， 2007， 37(2)，P195-197 (Ch).

[3] 李煜，刘景森，直接匿名证言方案的实现机制与改进思路[J]，河南大学学报，2007， 37(2)，P195-197.

TD-SCDMA network coverage research on flexible using of equipments and antennas

YU Miao, ZHENG Rui-shu
(China Mobile Group Guangdong Co., Ltd. Zhuhai Branch, Zhuhai 519013, China)

Along with the development of TD network equipment, the coverage projects of the different scene are payed more attention. This research is based on the combination of different antenna types and RRUs, we made different solutions to adapt to the wireless environment and reduce the difficulty of the construction, to bring new guide for network supplement and expansion.

antenna; weak coverage; solid coverage; antenna merge; super cell

TN929.5

A

1008-5599（2012）11-0021-04

2012-09-10