TD-LTE网络室内RRU覆盖范围分析与建议

（中国移动通信集团设计院有限公司广东分公司，广州 510623）

TD-LTE网络室内RRU覆盖范围分析与建议

李木荣，彭湘衡

（中国移动通信集团设计院有限公司广东分公司，广州 510623）

主设备采购是影响建设工期的重要影响因素之一，因此，如何估算RRU需求量是规划阶段面临的重要问题。本文通过建立室内分布系统的覆盖模型，计算出各场景下不同容量需求的单RRU覆盖面积，并根据不同场景提出单RRU覆盖面积的建议，协助规划阶段完成RRU的提前采购，并为后续的室内分布系统设计和建设提供有效的参考。

深度覆盖；室内分布系统；RRU；覆盖面积

据统计70%以上的业务发生在室内，良好的室内覆盖能切实吸纳室内业务量、减轻室外站业务负荷，并在确保网络质量、保证室内用户体验等方面发挥着极其重要的作用。随着4G网络业务的发展，以及运营商间的竞争越演越烈，目前中国移动面临的问题有：一方面，4G网络室外频段高、信号穿透力弱，建筑物内部信号覆盖的需求极其迫切，而通过建设室内站提升室内覆盖是保持深度覆盖的绝对领先优势的重要手段。另一方面，随着4G业务的大力推广，部分区域内的室外站已出现拥塞或高负荷，为提升网络容量建设室内站可有效实现业务分流减轻室外站的负荷。可见，建设室内站是解决室内深度覆盖和容量需求的重要手段之一。

1 问题分析

室内站分为室内分布系统（传统无源室内分布系统、光分布系统、分布式皮/飞站）和一体化皮/飞站。室内分布系统由信源和分布系统两部分组成，图1为室内分布系统组成示意图。

图1 室内分布系统组成示意图

传统无源室内分布系统具有技术成熟、网络兼容性强、多系统支持能力强以及造价相对较低等特点，因此，绝大多数的室内站采用传统无源室内分布系统进行建设。传统无源室内分布系统分为两个部分。

（1）信源主设备部分：采用BBU（基带处理单元）+RRU（射频拉远模块）方式建设，该方式具有施工方便、组网灵活等优点。

（2）分布系统部分：由无源器件组成，包括合路器、耦合器、功分器、无源天线等。

室内分布系统信源和分布系统的建设，一般情况下从勘察到建设完成整个建设周期为1～2个月。为确保室内深度覆盖的竞争优势，尽快向用户提供4G业务，需保证站点建设的进度。但是，建设进度受到各方面影响，设备采购是极其重要的一个环节。一方面，由于企业管理体系因素，部分设备需要通过全国集采方式进行采购，为确保工程建设进度，需对设备进行提前采购，因此设备量准确性也将影响后续建设进度和覆盖效果。另一方面，在规划阶段，面对成千上万的规划站点无法短时间内完成方案的设计，故需根据站点的初步勘察进行设备量估算。

分布系统中无源器件的需求采购较为灵活对建设进度影响较小，而信源主设备的采购需要经过一系列严格的采购流程，采购周期较长将会严重影响后续站点的建设进度。信源主设备中BBU的需求量可根据BBU的处理能力、载波数量、RRU的数量等因素进行计算得出。而RRU的量需具体的设计方案和覆盖面积进行确定，但由于各建筑物内部结构不一、复杂度不一、工程师设计思路不一，RRU的用量无法做到准确估算，因此，如何估算RRU的设备量是规划阶段面临的重要问题。接下来介绍一个RRU覆盖范围估算方法。

2 RRU覆盖范围估算方法

RRU的数量主要受到建筑物结构、覆盖面积、输出功率、天线密度、设备损耗等因素的影响。为得到RRU的需求量，可通过计算单RRU覆盖面积得到，具体公式为RRU的需求量=建筑物总覆盖面积÷单RRU覆盖面积。

根据上述思路，为得到单RRU覆盖面积建立以下室内分布系统覆盖数学模型（4G单路系统），如图2所示。整个模型结构由二功分器、7/8馈线、1/2馈线和无源吸顶全向天线组成（本模型不考虑耦合器、合路器和天线的增益），并考虑无源器件按照理想情况下进行布放。基于数学函数中幂的概念，通过计算出二公分器的级数继而得到天线的数量，再根据天线覆盖半径计算出覆盖面积，最后得到单RRU的覆盖面积。

图2 室内分布系统覆盖模型

2.1 单RRU覆盖面积AreaRRU

根据上述覆盖模型，单RRU覆盖面积的计算公式：

AreaRRU=2N×π×dantenna×dantenna

N为二功分器的级数；dantenna为天线的覆盖半径，单位m。

2.2 二功分器的级数N

根据路径损耗计算出二功分器的级数，计算公式：

N=(PowerRRU-Powerantenna-Loss1/2)/(LossPD+ Loss7/8)

PowerRRU为RRU的输出导频功率，单位dBm。目前国内外厂家TD-LTE制式常用室内RRU设备标称单通道输出总功率为50 W，对应标准导频功率约为16.2 dBm。

Powerantenna为天线口的输出导频功率，单位dBm。根据设计要求、室内传播情况和实际的覆盖需求进行取值。

Loss1/2为1/2馈线的线损，单位dB。分布系统末端一般采用的是1/2馈线，末端功分器一般靠天线安装，并通过走馈线功分到另一个天线，2.3 GHz频段对应1/2馈线的线损为12.5 dB/100 m。

LossPD为二功分器的损耗，单位dB。2.3 GHz频段对应二功分器的损耗为3.3 dB。

Loss7/8为7/8馈线的线损，单位dB。分布系统主干一般采用的是7/8馈线，2.3 GHz频段对应7/8馈线的线损为7 dB/100 m。

2.3 天线覆盖半径dantenna

根据室内覆盖传播模型计算出天线覆盖半径，其计算公式：

PathLoss(dB)=PL(d0)+10×n×log(dantenna/ d0)+R×m

PathLoss(dB)为室内覆盖环境中天线口到天线边缘的最大允许路径损耗，单位dB，PathLoss(dB)=天线口功率——边缘覆盖场强。

d0为自由空间传播中距天线1 m的位置，单位m。

PL(d0)为自由空间传播中距天线1 m处的路径衰减，单位dB，传输频率为2 340 MHz，典型值为39.8 dB。

n为衰减因子。对不同的无线环境，衰减因子n的取值有所不同，取值如表1所示。

表1 衰减因子取值

R为附加衰减因子，单位dB。指信号穿过墙体、楼板、玻璃等引起的穿透损耗，参考值如表2所示。

m为信号穿过材料的层数。

根据上述分析和公式计算，结合天线实际布放经验，在不同环境下TD-LTE系统天线覆盖半径dantenna和布放间距建议如表3所示。

3 应用建议

RRU的覆盖面积受到多方面的因素影响，而网络容量是影响RRU覆盖面积的重点因素。在RRU输出功率额定的情况下，多载波时分配每载波的功率要比单载波时分配的功率要小。因此，小区的载波增加将减少每载波的发射功率继而影响RRU的覆盖范围。

表2 不同材料的衰减因子

根据RRU覆盖范围估算方法和思路，结合网络容量需求和各种天线布放间距的环境下单RRU覆盖面积计算结果如表4所示。

上述的计算结果均为理论值，在实际设计过程中应考虑建筑物结构、场景特点/用途、人流量、容量扩容等因素。对于传统的无源室内分布系统，不同情况RRU功率和覆盖面积取值建议如下。

（1）考虑设备稳定性、后续扩容能力，建站初期不建议单载波满功率配置RRU。但对于部分低业务区域（如地下停车场、电梯、楼道等），可在RRU设备能力范围内通过配置适当的RRU输出功率加强单RRU的覆盖能力。

（2）考虑后续系统容量扩容，为方便后续扩容并减少对分布系统的改动需提前规划RRU，可根据需求配置RRU功率，则单RRU覆盖面积建议为4 000～15 000 m2。

4 总结

建设室内分布系统是解决深度覆盖和业务分流的重要手段，为提高网络规划效率，落实设备采购需求，确保站点建设进度，本文通过建立室内分布系统覆盖模型，提出一种如何估算RRU需求的方法，并提出不同场景下单RRU覆盖范围的建议，为后续的室内覆盖规划和工程建设提供有效的参考依据。

表3 不同环境下天线覆盖半径与布放间距

表4 各场景下单RRU覆盖面积情况

[1]王国治，吴剑平，程楠，王磊. UMTS系统中水面覆盖优化方案[J]. 电信工程技术与标准化,2011(5).

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Analysis and suggestions of the coverage for indoor RRU in the network of TD-LTE

LI Mu-rong,PENG Xiang-heng
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Guangdong Branch, Guangzhou 510623, China)

The procurement of the main equipment is one of the important factors which can influence the construction period of the indoor distribution system, therefore, how to estimate the demand of RRU is an important problem in the planning stage. It calculates the cover area for each RRU in the different scenarios and capacity demands through building a model of the indoor distribution system, and proposes some suggestions of the cover area of each RRU for the different scenarios, which not only can assist to complete the RRU procurement in the planning stage, but also can provide an effective reference for the following design and construction of the indoor distribution system.

in-depth coverage; indoor distribution system; RRU; cover area

TN929.5

A

1008-5599（2017）02-0037-04

2016-04-29