鼓浪屿多场景4G网络深度覆盖技术研究

袁思红

【摘 要】为满足厦门鼓浪屿风景区不同场景下4G LTE 网络信号深度覆盖的需要，结合鼓浪屿的实际情况，提出了一种网络优化覆盖方案——DiPSy解决方案，测试结果表明，DiPSy能实现设点区域信号的良好覆盖，为4G在复杂场景情况下提供一种简洁适用的网络覆盖方案，保证用户体验的同时降低了建设及维护成本。

【关键词】深度覆盖 多场景 DiPSy

1 引言

国内三家运营商相继展开4G网络建设，他们积极打造覆盖良好、服务优良的4G网络以吸引客户。相比于低频段的2G信号，处于高频段的4G无线信号绕射能力差、空间衰减大，在一些复杂场景下很容易出现信号覆盖的盲区和弱区，导致信号在2G、3G和4G网络间频繁切换，影响用户使用体验，因此，如何完善不同场景下4G信号的深度覆盖，成为运营商们迫切需要解决的问题。

2 DiPSy方案

2.1 方案介绍

DiPSy（Digital Penetration System，数字渗透系统）是一种支持多系统、多业务接入，采用数字化技术，基于光纤、网线承载无线信号传输的分布式室内外覆盖解决方案。该系统由近端接入控制单元（AU，近端机）、扩展单元（EU，可根据实际网络覆盖需要选配）、远端单元（RU，远端机）三部分组成，根据网络实际覆盖的需要，AU和RU间可以通过EU级联（一台EU可连接多台RU），也可以直连，配置灵活，其系统框图如图1所示。置于机房的AU将基站设备的下行信号进行射频/基带信号变换，并由光纤通过EU或直接传输至需要信号覆盖的位置，由安装于该位置的RU将光纤下行信号进行基带/射频信号变换，并经由RU连接的MIMO天线发射出去，实现无线信号覆盖。同时，RU将天线接收到的移动终端发射的上行射频信号进行射频/基带信号变换，由光纤通过EU或直接传输至机房的AU，AU将光纤上行信号进行基带/射频信号变换，接入基站设备，实现移动终端与基站设备间的通信。根据需要，一台AU可连接多台EU或RU，且RU可以以多级级联方式使用。本系统用于2G、3G、TD-LTE、WLAN无线通信信号深度覆盖以及固网宽带信号的接入，图2为其典型的系统应用图（AU与RU间直连）。

DiPSy系统具有以下功能特点：

（1）支持多制式信号源接入：包括2G、3G、4G、WLAN等信号；

（2）可支持多路信号覆盖，组网方式可采用链型、星型和菊花形的方式，设计灵活；

（3）支持TD-LTE 40M/50M/60M等信号带宽；

（4）支持GSM 16选频/TD-S（A）频段/TD-LTE MIMO/100M WLAN；

（5）TDD系統自适应上下行时隙配比现网配置；

（6）WEB OMT网管系统用户控制界面友好，可纳入中国移动网管平台进行监控；

（7）RU远端单元支持直流远供或本地交流取电，并采用无风扇自然散热设计；

（8）RU远端单元达到室外防护标准，天线可根据需要采用内置或外置方式，信号有效覆盖距离大于50 m。

2.2 关键技术点实现

本系统主要实现了以下关键技术点：

（1）一体化和小型化设备设计技术：RU单元采用一体化设计技术，具有重量轻、体积小等优点，施工时可安装在现有的公安监控杆、市政路灯杆或外墙上，无需单独建杆，解决了承重和风荷等问题，即插即用，既方便了施工，又降低了成本。

（2）小型高增益天线技术：本系统设计时采用小型高增益天线，天线的体积和重量比常规天线减少40%以上，使天线的安装更为便捷；同时还可根据客户要求采用内置或外置方式安装，满足不同客户和场景的需要，减轻了天线对市容景观的影响，有利于运营商对敏感热点区域的信号覆盖。

（3）传输时延补偿技术：本系统对光纤传输过程中可能产生的时延采用了软件时延补偿技术，可使RU远端单元无需具备一般4G网络延伸覆盖系统所必需的GPS信号接收装置，可应用于某些无GPS信号的场景，降低施工和维护难度，减少成本。

（4）电源供电技术：本系统AU单元电源输入可兼容-48VDC、280V/380VDC、110/220VAC等输入规格的要求，输入规格接口具备自适应功能，可有效防止工程上的错接、反接、误接，以避免损害电源。EU单元内部配置直流远供电源系统，具备每支路独立的短路、过流、过压保护功能，可保证某一支路电源有问题时其它支路仍可正常工作。RU远端单元可根据应用场景需要，支持-48V直流远供或本地交流取电。

2.3 应用场景分析

移动网络建设目前正由传统的宏站等基础覆盖逐步延伸为大量的室内分布、综合接入、延伸系统等立体覆盖建设上，因为许多商业区、居民区、金融区、广场、旅游景点等热点区域缺少宏站站点资源，这里的建筑物外立面以及楼顶结构很多不支持常规的建设手段。若这些地区的LTE信号采用单一的宏站覆盖方式，覆盖效果也并不理想。要达到理想的覆盖效果，需要采取宏站、室内、容量三维一体的立体覆盖解决方案，目前移动网络为达到最佳的网络性能，同时减少网络的建设成本，正朝着小功率、点多分散、微场景覆盖等方向发展。

DiPSy系统体积小、架设方便，可快速提升用户体验，容易实现对城市微场景的信号覆盖，主要体现在以下两方面：

（1）覆盖补盲：可快速实现商业区、居民小区、文物建筑等覆盖困难区域的信号覆盖；

（2）容量补热：可有效补充金融CBD、体育场馆等应急大容量需求。

3 鼓浪屿多场景覆盖实施方案

3.1 场景描述

由于历史原因，鼓浪屿上中外风格各异的建筑物在此处被完整地汇集、保留，鼓浪屿也因此有了“万国建筑博览”之称。古建筑区内地形复杂，巷子多且纵深，建筑物低矮，间距较密，多数建筑物不得进行外观更改，无法大量建设宏站，低层弱覆盖问题严重。而若使用低矮杆建设方式，杆体无法承受传统的多制式设备，且配套箱体体积过大，也不符合相关美观要求。所以，鼓浪屿具有室内、室外、低矮建筑物、纵深巷子等复杂多场景信号覆盖要求，传统方案无法解决上述问题。

3.2 实施方案

中国移动厦门分公司为了解决鼓浪屿的4G信号覆盖问题，采用了光纤拉远、多制式、小型化的DiPSy系统解决方案。将多制式的信源集中在地面机房，利用DiPSy设备多模和体积小的特点，同时采用小型化高增益的TD-LTE天线，既可减轻杆体的负重，又很好地降低了干扰，RU单元安装时可以充分利用现有的公安监控杆或市政路灯杆，即插即用，解决了工程实施中的难题，满足网络覆盖要求。

鼓浪屿上的网络覆盖工程一共安装了19个AU、57个RU，其覆盖图如图3所示，安装效果如图4（a）、（b）所示：

3.3 测试结果

（1）测试环境

本次试点测试区域为厦门鼓浪屿风景区的漳州路、晃岩路，该路段周围房屋比较密集，小路蜿蜒曲折，又有山体、树木阻挡，外围基站在此处覆盖较差，因此可利用DiPSy设备快速部署、安装灵活的优点，进行区域深度补充覆盖。本次测试选取了2个远端单元（RU）：升旗山远端（位于鼓浪屿漳州路）、芭厘海岸远端（位于鼓浪屿晃岩路），以验证远端站点性能，具体测试位置如图5红色线条所示：

（2）测试数据

◆定点区传输速率测试

定点区测试数据如表1所示。

◆路测指标

测试区域内的各项路测指标如表2所示，由表中数据可见，开启RU单元后各项路测指标都得到了较大提升。

（3）测试小结

通过对测试区域内各个站点进行测试，结果如下：

◆所有远端站点（RU）均可正常接入，性能稳定；

◆站点间切换正常，无论是RU之间或RU与宏站之间；

◆RU覆盖区域内，无线信号的RSRP值、SINR值和数据传输速率总体情况良好，相比RU开启前有了较大提升。

4 结论

DiPSy目前已在鼓浪屿上稳定运行了一年多时间，各项测试数据表明，DiPSy能较好地实现設点区域不同场景下无线信号的良好覆盖，保证4G用户良好的使用体验。在2016年9月“莫兰蒂”超强台风袭击厦门时，安装在鼓浪屿上的DiPSy设备无一受到损坏，验证了设备设计和安装的合理性，DiPSy的主要创新点包括：

（1）支持多业务多系统多制式；

（2）小型化远端单元可灵活配置，即插即用，无需单独建杆，方便系统的安装和维护；

（3）远端单元无需GPS时钟接收装置，拓宽了产品的应用场景，便于设备的安装和维护，降低了成本；

（4）小型高增益天线使远端单元内置天线成为可能，运营商可根据场景需要采取天线内置或外置的方式建设；

（5）远端监控和分级维护降低了维护成本。

DiPSy系统已获得福建省移动公司2014年度最佳创新实践二等奖，它不仅适用于鼓浪屿这样需要多场景4G信号深度覆盖的景区，同时也适合于城中村、老旧密集型小区等宏站信号无法覆盖的场合，市场前景广阔。

参考文献：

[1] 查昊. 不同场景下LTE FDD深度覆盖解决方案[J]. 移动通信， 2016，40（9）： 30-38.

[2] 罗新军. 城中村场景TD-LTE深度覆盖技术方案[J]. 移动通信， 2016，40（13）： 86-89.

[3] 程敏. LTE深度覆盖解决方案[J]. 移动通信， 2013，37（17）： 28.

[4] 董哲，王月珍，阮恭勤. LTE光纤分布系统室内解决方案[J]. 电信科学， 2014（S2）： 6-8.

[5] 王延涛. TD-LTE网络优化关键问题的研究[J]. 工业设计， 2015（5）： 100-101.

[6] 郑国惠. TD-LTE无线网络规划设计与优化方法分析[J]. 互联网天地， 2015（2）： 32-35.

[7] 乔梓，钱宇平，杜吉友，等. LTE FDD网络农村广覆盖方案分析[J]. 移动通信， 2016，40（9）： 39-44.

[8] 京信通信技术有限公司. 京信MDAS技术交流材料[Z]. 2015.

[9] 张涛，韩玉楠，李福昌. LTE室内分布系统演进方案研究[J]. 邮电设计技术， 2013（3）： 22-26.

[10] 王安娜. 深度覆盖下的特殊场景天线及应用[J]. 移动通信， 2015，39（17）： 32-33.