TD-LTE室内覆盖规划方案

周宏成

（广东省电信规划设计院有限公司 广东 广州 510630）

随着移动通信网络从3G向LTE的演进，室内的话务密度不断上升，业务量占到全网70%以上，尤其是高速率的流媒体业务主要发生在室内，而室内覆盖往往是网络的薄弱环节。因此，提升室内覆盖水平是运营商改善网络质量，树立品牌形象，发展移动用户的重要手段。

TD-LTE室内覆盖系统与已有的2G/3G室内覆盖系统、WLAN系统并存，但频率高于2G/3G系统，与WLAN使用的2.4 GHz频率比相近。因此，一方面TD-LTE室内覆盖的弱信号问题较2G/3G更明显，如果室内信号质量较差，难以有效支撑高速率数据业务；另一方面，基站之间和终端之间存在多种干扰，室内覆盖的网络规划更加复杂。

根据2G/3G/LTE并存现状和LTE现有频率及技术特点，单一的LTE室内覆盖规划方案难以适应各种复杂室内场景。TD-LTE室内覆盖规划需要根据各种场景的网络现状和建设条件，因地制宜地进行方案规划。根据覆盖方式和信号来源的不同，可以将室内覆盖分为3种方式：第一种是通过设置室外基站对室内进行覆盖；第二种是通过RRU作为信号源，采用有源电子器件或无源电子器件进行信号发射的电子系统进行室内覆盖；第三种是安装室内微基站进行室内覆盖。本文分别对以上3种室内覆盖方式进行技术对比和应用场景分析。

1 室外基站室内覆盖方案

通过室外基站对室内进行覆盖的同时兼顾对室内进行覆盖是普通城区、乡镇地区普遍采用的室内覆盖方式。这种方式针对建筑物不太密集，结构简单的区域能够较好地解决室内覆盖问题，同时具有实施简单、安装迅速，性价比较高等优点。根据室外基站类型的不同，可进一步分为宏基站、室外微基站、室外中继站3种。

1）室外宏基站

TD-LTE室外宏基站采用的D频段高于GSM和TDSCDMA频段，其穿透能力较弱，对室内的覆盖效果不如2G/3G宏基站。网络规划时室外宏基站仍主要考虑室外覆盖和室外话务吸收，兼顾对室内覆盖，一般用于普通城区和乡镇、低矮居民楼、单体建筑不大等结构简单的室内场景。对于30米以上高层建筑的的高层部分、一二楼和地下室部分、电梯部分，会存在信号较差的情况。

2）室外微基站

室外微基站相比宏基站具有体积和重量小、安装灵活、发射功耗低、支持多种上联方式等优点，作为宏基站的一种有效补充，可以有效提高网络服务质量和立体覆盖效果，成为解决室内覆盖质量问题的重要手段。室外微基站可分为一体化微基站和分布式微基站两种。一体化微基站安装在室外，工程建设简单，不方便维护，可靠性不如宏基站；分布式微基站将传统基站的基带部分与射频部分相分离，也称为BBU+RRU基站，BBU和RRU可独立安装，相互之间用光缆进行连接。分布式微基站各个射频单元RRU共享主站BBU的基带信道资源，网络资源得以充分利用，可根据话务量的变化需求灵活地进行站点容量配置，便于扩容或多小区合并等功能的应用。室外微基站主要用于居民小区、街道商铺等小范围、结构简单的室内覆盖。如果需要覆盖连片居民小区及跨街区的商铺覆盖，可采用小区合并功能。

3）室外中继站

室外中继站（Relay）的是基站不直接将信号发送给移动台，而是先发送给一个中继站（Relay），然后再由中继站转发给移动台。Relay解决方案可以有效改善室内弱覆盖区信号质量，增大系统覆盖范围，提升系统链路性能，改善小区吞吐量。室外中继站与2G/3G中传统的直放站是不同的，传统的直放站会将信号和噪声都放大，即是层1转发，会增加系统干扰和造成容量下降。LTE中的中继站（Relay）是对施主基站的信号先进行解调，然后再进行放大转发，即是层3转发，避免了增加系统干扰。

TD－LTE中继站分为带内中继和带外中继两种。带内中继是施主基站到中继站的链路与中继站到移动台的链路使用相同的频点，两个链路共享整个频点的带宽资源，可根据实际业务负载情况，灵活调整两个链路子帧的分配比例。带外中继是施主基站到中继站的链路与中继站到移动台的链路使用不同的频点，因为两个链路的频点不同，较带内中继可提供更高的传输速率，降低了网络优化的复杂度。

TD－LTE中继站的主要缺点是由于增加了层3的处理，处理时延大于传统的直放站，并且需要对施主基站及核心网的软件配置进行修改。

2 有源和无源分布系统方案

无源系统主要由无源电子器件构成，包括耦合器、合路器、功分器和天线等无源器件，而有源系统则还包括干线放大器和有源天线等有源电子器件。通过有源和无源器件组成的分布系统进行室内信号无线信号覆盖，关键是进行链路预算的电子设计。室内覆盖有源和无源系统的电子链路信号传播损耗除了考虑干扰或衰落储备外，重点设计馈线、合路器、耦合器、功分器、干线放大器等器件的信号损耗。

通过有源和无源电子系统进行室内覆盖是大型建筑进行室内覆盖的主要解决方式。TD－LTE室内分布系统根据是否支持MIMO技术，可设计成双通道室分系统和单通道室分系统。

2.1 TD-LTE双通道室内系统

TD－LTE双通道室分系统是指在每个室内覆盖点通过位置不同的两个单极化天线或者一个双极化天线进行信号发射和接收，形成2×2MIMO双收双发组网。这种组网方式具有完整的MIMO特性，系统容量和峰值传输速率都可得到提升。根据信号传输方式，双通道系统又分为双通道双路室分系统和双通道单路室分系统。

1）双通道双路室分系统

双通道双路室分系统需要两个馈线传输信号，需要一副双极化天线，或者两副单极化在空间相隔一定距离分别放置，从而形成2×2MIMO双收双发系统。双路室分系统根据覆盖物业原有2G/3G已有室内分布系统建设情况，可分为一路新建一路改造，或者两路均为新建情况。

2）双通道单路室分系统

双通道单路室分系统是将两路信号中其中一路信号进行变频处理，然后与另一路信号进行合路，两路信号在一条馈线上传输。如果是改造原有2G/3G室分系统，需要增加一副单极化天线，或者将原有单极化天线改造为双极化天线。双通道单路室分系统相比双路室分系统降低了工程建设和物业协调难度，降低了工程建设成本。

2.2 TD-LTE单通道室内系统

TD－LTE单通道室分系统与现有的2G/3G室分系统相似，在每个室内覆盖点只需要一个普通的垂直极化吸顶天线和一条射频传输线路。这种方式只需建一套室内分布系统，没有实现TD－LTE在MIMO技术上的优势，因此无法体现MIMO技术在容量上的增益。

TD－LTE单通道室分系统的优点是一楼层只使用RRU的一个通道，对天线也没有特殊要求，在施工难度上较双通室分系统低得多，在成本也大幅降低。缺点是无法体现TDLTE在MIMO上的技术优势，不能有效提高小区和用户吞吐量。

3 安装室内微基站方案

对于有传输资源接入，而室内分布系统建设有困难的楼宇，可以在室内直接安装微基站方式进行室内覆盖。根据微基站室内覆盖特点，可分为一体化微基站（Nanocell）、分布式微基站（Pico RRU）和微放器3种。

1）安装室内一体化微基站

室内微基站Nanocell分为企业级和家庭级两种，家庭级总发射功率一般为20 dBm，主要用于住宅小区同层覆盖，最多支持8个用户；企业级每个天线功率为21 dBm，可支持32～64个用户，主要用于小型办公场所、咖啡厅、酒吧、餐馆等区域，对于需要大范围室内覆盖场所，可通设置多个Nanocell进行覆盖。Nanocell集成了WLAN功能，网络规划时可根据业务发展需要保证LTE和WLAN的覆盖及容量需求。

Nanocell优点：可以采用基于IP传输的多种接入方式，在有传输资源的区域可快速建网；提供了靠近天线的信源，减少了线路损耗，提高了有效发射功率；工程建设简单，不需要进行分布系统的建设，节省了工程投资；Nanocell可看做一个独立基站，能够进行全网监控。

Nanocell缺点：有源设备增多，增加了后期维护工作量；仅支持LTE和WLAN，没有考虑原有2G/3G联合建设问题；对时间同步要求误差小于3微秒。

2）安装分布式微基站

分布式微基站 （Pico RRU）主要包括BBU、Hub和Pico RRU三部分组成，BBU和Hub之间通过光纤相连，Hub和Pico RRU之间可以通过五类线或者光纤相连，多个Pico RRU可以采用星型拓扑组网。分布式微基站方式需要设置BBU，对基础设施要求高，增加了建网成本和实施难度。

3）安装微放器

微放器是超低功率的无线直放站，工作原理与2G/3G中的直放站相同，但发射功率更低，通常只有几十毫瓦，对施主基站的干扰影响较小，主要应用于没有有线接入的室内场景。

4 3种室内覆盖方案比较

3种室内覆盖方案在工程技术应用特点和应用场景方面各有优势，各方面的综合比较如表1所示。

表1 3种室内覆盖方案比较Tab.1 Three kinds of indoor coverage scheme comparison

5 结 论

在TD-LTE网络建设中，室内覆盖直接关系全网质量，应根据具体的室内覆盖场景、网络指标目标，工程投资等因素因地制宜地选择具体覆盖方案。本文提出的三大类解决方案中，通过室外基站进行室内覆盖可以节省投资，建网速度较快，室内室外覆盖联合规划。通过有源和无源分布系统进行室内覆盖适合于对业务数据速率和业务量要求较高，需要深度覆盖的场所，是大多数中大型写字楼、宾馆、酒店、会展中心、机场、车站等场所的室内覆盖解决方案。通过室内微基站进行室内覆盖主要适合小型的办公娱乐场所，以及住宅弱信号覆盖楼层，具有传输接入简单，建网成本低等优点。

[1]赵经纬.锁定70%业务区专家解析3G室内覆盖策略[J].通信世界，2008（37）:50.ZHAO Jing-wei.Lock 70%business expert analysis of 3G indoor coverage strategy[J].Communications World，2008（37）:50.

[2]周宏成.WCDMA室内覆盖系统规划[J].广东通信技术，2005（11）:2-5.ZHOU Hong-cheng.WCDMA indoor coverage system planning[J].Guangdong Communication Technology，2005（11）:2-5.

[3]戴源，朱晨鸣，王强，等.TD-LTE无线网络规划与设计[M].北京：人民邮电出版社，2012.

[4]3GPPTR 36.922 V9.1.0.TDD Home eNode B（HeNB） Radio Frequency（RF） Requirements Analysis[R].2010.

[5]李正茂，王晓云主编.TD-LTE应用于实践[M].北京：人民邮电出版社，2014.

[6]朱雪田，安晓东，高羽，等.TD-LTE无线性能分析与优化[M].北京：电子工业出版社，2014.