居民区TD-SCDMA无线网络覆盖策略研究

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1、居民区TD-SCDMA无线网络覆盖策略研究张 明1 ，唐 超1， 蒋 海1 ，吴玉东2 （1.中国移动通信集团辽宁有限公司 沈阳 110179；2.中国移动通信集团设计院有限公司 北京 100053）摘要 本文主要研究居民区TD-SCDMA覆盖策略，首先通过对6种居民区覆盖策略进行理论分析和对比，找到一种适合大型居民区的TD-SCDMA覆盖策略BBU和RRU组成的室外分布式基站覆盖策略，然后通过仿真和实际测试，分析各种网络性能指标，对该种覆盖策略进行验证，并得出相应结果。关键词居民区；TD-SCDMA；BBU；RRU1概述TD-SCDMA采用了智能天线、联合检测、接力切换、动态信道分配和上行同

2、步等多项关键技术1,2，这些技术的应用对TD-SCDMA网络的规划、设计和建设提出了新的挑战。虽然TD-SCDMA网络宏蜂窝基站的建站密度已经很大，但是仅通过宏基站来解决居民区覆盖，尤其是居民区的深度覆盖，仍然比较困难。这主要是因为随着居民的环保意识增强，其抵制电磁辐射的情绪比较大，在居民区附近选站址非常困难；业主和居民对基站天线的外形和重量比较敏感，安装基站协商的难度比较大；有些居民区的楼房结构特殊（如尖顶房、别墅等），不便于安装天馈系统。尤其在许多情况下居民区覆盖无法使用智能天线，网络质量能否得到保证也有待于研究。在这样的背景下，如何做好居民区的覆盖策略有着重要的现实意义。本文首先通过对6

3、种居民区覆盖策略进行理论分析和对比，找到一种适合大型居民区的TD-SCDMA覆盖策略BBU和RRU组成的室外分布式基站覆盖策略，然后通过仿真和实际测试，分析各种网络性能指标，对该种覆盖策略进行验证，并得出相应结果。2居民区覆盖策略分析根据现有的经验以及国内外网络规划、建设的状况，在满足电磁波辐射标准的情况下，目前居民小区，尤其是高档居民小区的无线覆盖策略可以分成以下几种方案。（1）室内宏蜂窝基站并采用美化天线覆盖策略该方案在居民区附近或内部，根据居民区大小选用一个或多个室内宏基站对居民区进行覆盖，当宏基站离居民区较近时可采用美化天线的方式，该方案适用于在居民小区内或居民小区附近能够选址的情况。

4、（2）宏基站和微基站共同覆盖策略首先考虑在该住宅区外围附近找站点设置宏基站来解决居民区的覆盖，然后在宏基站覆盖盲点局部区域采用微基站进行补盲覆盖。（3）室外宏蜂窝基站并采用美化天线覆盖策略对于在居民区附近无法选站址的情况，可以采用室外宏基站安装在居民小区室外适当的角落、空地、草坪等地，同时可以对其进行美化，以保持与小区的整体规划相协调。馈线和供电等均采用地下管道或直埋方式。天线仍然可以采用美化天线或隐蔽型天线。（4）采用主远基站方式覆盖策略该方案适用于在居民小区附近有宏基站的BBU，但宏基站的信号不能很好地覆盖居民区的情况。利用传输光缆中的空闲光纤，将宏基站BBU的信号通过RRU拉远到居民小区

5、。根据小区规模可以建一个或多个RRU站点进行覆盖。（5）BBU和RRU组成的室外分布式基站覆盖策略该方案在居民区内利用BBU和RRU组成的室外分布式基站覆盖策略，可以解决小区的深度覆盖，适用于小型、中型和大型居民小区内无法建设宏基站的情况。分布式基站由BBU和RRU组成，BBU与RRU分别承担基站的基带处理部分和射频处理部分，各自独立安装，分开放置，通过电接口或光接口相连接，形成分布式基站形态。该BBU一般选用小型设备，具有占地面积小、易于安装（尤其适合挂墙安装）、功能全面、功耗低的特点，便于与现有站点共存，并且支持堆叠方式扩展容量，RRU可以直接安装于靠近天线位置的金属桅杆或墙面上，具有体积

6、小、重量轻、安装简单方便的特点。RRU单元可以和美化天线一起做成美化的建筑物，如美化柱子、灯杆、广告箱等。（6）宏蜂窝或微基站为信源的室外分布系统覆盖策略该方案与BBU和RRU组成的室外分布式基站覆盖策略类似，其差别主要在于信源的方式不同。采用宏蜂窝或微基站为信源的室外分布系统覆盖策略时，应在信号减弱时加干放进行信号放大，当干放数量较多时会使系统的底噪抬升，干扰增加，其效果类似于室内分布系统的建设情况。因此，这种覆盖策略只适合于中小型居民区，对于较大居民区的覆盖并不适合。由上述可知，在进行居民区覆盖时，首先要考虑居民区的大小、楼的高低、楼宇的分布、周边宏基站的距离等多种因素，然后再决定采用哪种

7、覆盖策略。以上6种覆盖策略解决居民区覆盖各有优缺点，但对于规模较大的居民区，采用BBU和RRU组成的室外分布式基站覆盖策略比较适合。本文主要针对该种策略进行仿真和测试研究，研究对象为在TD-SCDMA试验网中利用BBU和RRU组成的室外分布系统（灯杆站）对大型居民区进行网络覆盖，室外分布系统小区与周边宏基站小区异频配置。3居民区覆盖策略仿真仿真研究中设置两种场景。场景一：不开通居民区分布式基站，仅用周边宏基站进行居民区覆盖情况下进行仿真。场景二：开通居民区分布式基站和周边宏基站情况下进行仿真。3.1PCCPCH_RSCP仿真结果PCCPCH_RSCP的仿真结果如表1所示。通过仿真结果可以看出，

8、场强大于-85 dBm区域在室外分布系统灯杆站未激活时为35.71%，而室外分布系统灯杆站激活后为84.79%，显然，增加室外分布系统灯杆站后PCCPCH场强明显提高，因此，从PCCPCH _RSCP覆盖角度来说在居民区内建设室外分布系统是十分必要的。3.2PCCPCH_ SIR仿真结果PCCPCH_SIR的仿真结果如表2所示。通过仿真结果可以看出，增加室外分布系统灯杆站前、后PCCPCH_SIR大于6 dB时的百分比均为100%，满足指标要求。3.3上行负荷仿真结果上行负荷的仿真结果如表3所示。通过仿真结果可以看出，未增加室外分布系统时，上行负荷在2550%之间的区域为100%，而增加室外分

9、布系统灯杆站后，上行负荷在01%的区域占83.19%，在1%25%的区域占16.81%。这是由于大部分用户距离室外分布系统灯杆站较近，用户发射功率较低，这会引起上行负荷明显降低。3.4下行负荷仿真结果下行负荷的仿真结果如表4所示。通过仿真结果可以看出，未增加室外分布系统时，下行负荷在125%之间的区域占100%。而增加室外分布系统灯杆站后，下行负荷在01%的区域占62.61%，在1%25%的区域占28.99%，这是由于大部分用户距离室外分布系统灯杆站较近，室外分布系统灯杆站发射功率较低，这会明显降低该区域的下行负荷，但下行负荷高于50%的区域占8.4%，这是因为处于居民区边界的用户会接入到附近

10、的宏站，从而抬升边缘地区的下行负荷。3.5接纳失败率和掉话率仿真结果接纳失败率和掉话率的仿真结果如表5所示。通过仿真结果可以看出，加入室外分布系统灯杆站后，用户的接纳失败率和掉话率都有显著下降。室外分布系统灯杆站未激活之前，系统的接纳失败率比较高（36.55%），主要原因是信号场强不够，所以增加室外分布系统可以改善居民区的覆盖效果。4居民区覆盖策略测试本文设计了三个测试场景进行对比分析。场景一：开通周边的宏基站，但不开通室外分布系统灯杆站，按照仿真参数，设置好宏基站的方向角和下倾角，测试各项性能指标。场景二：根据场景一的测试结果进行网络优化，仍然不开通室外分布系统灯杆站，但开通周边的宏基站，测

11、试各项性能指标。场景三：开通室外分布系统灯杆站，同时也开通周边的宏基站，测试各项性能指标。4.1覆盖的测试（1） PCCPCH_RSCP测试PCCPCH_RSCP测试的统计结果如图1所示。由图1看出，在场景一的测试中PCCPCH_RSCP大于-85 dBm占整个测试区域的41.79%，场景二占33.81%，场景三PCCPCH_RSCP大于-85 dBm的点占73.83%。可见，加入室外分布系统后，PCCPCH_RSCP明显提升。另外，在测试中还发现，由于室外分布系统灯杆站高为2.5 m，对6层以上楼房室内覆盖效果较差。（2） PCCPCH_C/I测试PCCPCH_C/I测试的统计结果如图2所示

12、。由图2可以看出PCCPCH_C/I-3 dB的区间内场景一占整个测试区域的88.23%，场景二占76.66%，场景三占92.68%。场景三C/I明显提高。4.2业务质量测试（1）CS12.2 kbit/s业务Ue_TxPower测试统计CS12.2 kbit/s业务Ue_TxPower测试统计结果如图3所示。Ue_TxPower0 dBm的情况，场景一为11.54%，场景二为2.98%，场景三为75.06%。场景三Ue_TxPower明显减小。（2） CS12.2 kbit/s业务下行BLER测试统计CS12.2 kbit/s业务下行BLER测试统计结果如图4所示。场景三的BLER值小于1%

13、的比例为89.25%，优于场景一和场景二。同样，由居民区的测试结果表明，建设园区室外分布系统后，CS域的其他指标：上行ISCP、上行RTWP、下行TCP、整网的接通率、掉话率、语音的平均接续时延和PS域的Ue_TxPower、上行ISCP、上行RTWP、下行TCP、下行BLER、PDP激活成功率、附着成功率、PDP激活时延、FTP平均下载速率、掉话率等各项指标，均优于未开通室外分布系统前，说明在这样的小区内，建设室外分布系统对网络整体性能的提高是十分必要的。4.3切换测试场景一中小区主要由室外的单小区覆盖，所以未能发生切换。场景二优化室外宏站后，使用室外的两个扇区对小区进行覆盖，但是宏基站距离

14、小区较远，场景二下小区内的覆盖较差，导致切换成功率较低，仅为78.95%。场景三开通住宅小区分布系统后，小区的室外覆盖明显提高，切换成功率为100。由此可知，增加居民区室外分布系统后，各种业务的切换成功率明显提高，说明在这类居民区内建设室外分布系统的覆盖策略是合理的。4.4泄漏测试通过测试结果可以得出，采用“多天线，小功率”的设计思想以及合理的室外分布系统设计方案可有效控制小区内信号的对外泄漏，基本不会影响室外宏小区。本次测试中室外宏站泄漏到小区内的信号比较严重，如果宏小区信号与分布小区的信号相当时，会产生频繁的重选和切换，需要通过优化室外宏站减小其对小区的信号泄漏。另一方面，由于小区内6层以

15、上的高层由室外宏站覆盖，控制室外宏站泄漏的同时，要保证居民楼6层以上良好覆盖，这也是后期网络优化中需要解决的一个问题。同时在测试中还发现，由于采取了异频组网方式，尽管宏基站的泄漏信号比较强，在不产生重选和切换的影响下，其对小区内室外分布系统的覆盖效果影响并不大。因此，在采取异频组网方式的情况下，小区内外信号相互之间的影响并不是很大，但是要通过规划小区室外分布系统设计方案，优化室外宏基站，尽量控制信号的相互泄漏，从而避免小区重选或切换的频繁发生，同时也要处理好高楼层用户的覆盖需求。5结束语仿真和测试的研究结果表明，建设室外分布系统后小区内网络覆盖明显增强，网络负荷降低，Ue_TxPower、IS

16、CP、RTWP、TCP、BLER、接通率、掉话率、语音接续时延、PDP的激活成功率、附着成功率、激活时延、FTP平均下载速率等主要性能指标均有明显改善。单纯通过室外宏站对大型居民区进行完全覆盖比较困难，引入小区室外分布系统是必要的。居民区室外分布系统可以充分满足住宅小区室外环境和居民楼16层室内的覆盖。对7层以上的高楼层建议采用宏基站覆盖，而对于超高楼层可酌情建设室内分布系统进行覆盖。同时要注意控制信号的相互泄漏，避免小区重选或切换的频繁发生。对于大型居民区的覆盖，采用BBU和RRU组成的室外分布式基站的覆盖策略是合理和可行的，可以实现居民区的深度覆盖。参考文献1李世鹤.TD-SCDMA第三代移动通信系统标准. 北京：人民邮电出版社，20032谢显中,王新梅.第三代移动通信的空中接口.移动通信.1999,23(1)