WCDMA室内覆盖系统规划——上海邮电设计院

WCDMA室内覆盖系统规划上海邮电设计院 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有。有生命必有希望希望目 录摘 要.IABSTRACT.II目 录.III概一.1.11.2述.1课题背景.1WCDMA 概述.21.2.11.2.21.2.33G 技术简介.2国内 2G 到 3G 的技术演进.2WCDMA 主要技术特点.31.3室内覆盖系统概述.51.3.11.3.21.3.3室内覆盖系统简介.5室内覆盖分布系统.6国内室内覆盖现状.71.4WCDMA 室内覆盖.81.4.11.4.21.4.33G 室内覆盖必要性.83G 室内覆盖现状.9WCDMA 室内覆盖需要解决的问题.91.5二.2.12.22.3本文主要内容.10WCDMA 室内覆盖规划设计总体思路.12WCDMA 室内覆盖建设总体流程.12WCDMA 室内覆盖规划设计的总体原则.13WCDMA 室内覆盖选点.142.3.12.3.22.4室内覆盖选点目标.14优先级别划分.14WCDMA 用户业务模型及业务量预测.152.4.1 WCDMA 业务种类.152.4.2 WCDMA 业务模型.162.4.3 业务量预测.202.4.4 业务、容量、质量相互关系.212.5三.3.13.2本章小结.22WCDMA 室内覆盖信号源的选择.23室内覆盖小区的特点.23信源的容量分析.233.2.13.2.2NodeB/RRU 小区容量分析.23直放站小区容量分析.253.33.4四.4.14.2信源的对比分析.26本章小结.27WCDMA 分布系统的方案设计.29覆盖区域与目标.29系统分布方式选择.304.2.14.2.2系统分布方式类别.30系统分布方式对比.304.3分布系统的导频设计.314.3.14.3.24.3.34.44.4.1设计标准.31天线设计.33主干设计.36室内覆盖系统的切换策略.38室内外频率组合方案.384.4.2硬切换区设置方案.404.5五.5.15.25.3本章小结.41WCDMA 与 2G 分布系统共建思路.42现有 2G 系统兼容 WCDMA 的便利.42现有 2G 系统兼容 WCDMA 的缺陷.42WCDMA 接入 2G 的分布天馈改造思路.435.3.15.3.2共建系统的总线结构.44共建系统的其他改造.455.4六.6.16.2本章小结.46多系统接入的干扰分析.47多系统接入基本结构.47多系统接入共存干扰分析.486.2.16.2.26.2.36.2.46.2.56.2.6干扰机理分析.48杂散需求.49阻塞需求.51互调需求.51满足隔离度需求的途径.52其他.536.3七.7.17.27.37.4八.8.18.2本章小结.53工程实例.54基本背景.54话务量预测.54分布系统信号源建设方案.54分布系统建设方案.55总结与展望.65主要结论.65研究展望.65参考文献.67WCDMA 室内覆盖系统规划设计上海邮电设计院有限公司1一.概述1.1 课题背景随着WCDMA网络技术的日益成熟，终端性能的改进和提高，终端价格的日趋合理，数据业务需求的快速增长，全球WCDMA网络迈入了一个良性反展的阶段，用户数量和收入都呈现快速增长的趋势。随着移动通信网络的发展，室内覆盖是实现无线覆盖、优化网络容量分布和基站配置，增加话务收入，提高用户满意度的一种重要手段，室内覆盖系统以及室内覆盖技术越来越引起相关电信运营企业和设备制造商的普遍重视。室内覆盖现在呈现以下几个特点：第一，从业务量分布角度看，无论是2G网络还是3G网络，大部分用户通话行为来源于室内，室内成为运营商业务的主要来源，也成为营业商之间进行差异化竞争的主要场所。第二，随着3G网络的不断发展和完善，3G网络深层次覆盖的缺陷也日益突出，和目前的2G网络相比，3G网络会有更多的弱性存在，特别是在建筑物内存在着盲区多，不易断线，网络表现不稳定的问题，用户的投诉也大多发生在室内。第三，共室内分布系统成为国内室内覆盖系统建设的大势所趋。当前出于建设网络的重复建设投资和多次工程设计验收等的考虑，2G和3G共用室内分布系统，是3G室内覆盖建设的必经之路。因此，无论是2G，还是3G，还是其他通信运营商，完善室内覆盖是无线网络建设的重中之重。由于3G所用的频段，业务分布特性以及系统性能指标等特殊性，在和其他系统共用室内分布系统时必然存在一系列问题，尤其是随着TD-SCDMA规模技术实验的进行，TD-SCDMA网络具有的N频点、视频转换点以及智能天线技术等，必然会给室内覆盖系统的设计和实施带来新的课题。为了给今后TD-SCDMA大规模商用奠定稳定、先进、可靠的技术设备和网络技术，必须解决好和处理好这些问题，尤其是多系统之间的互干扰问题。2G2.5G3G标准制式GSM/IS-95GPRS/CDMA 1x/EDGEWCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA数据传输速率 9.6kbps9.6kbps-384kbps114kbps-2.4Mbps主要服务话音、WAP 上网、短信话音、无线上网、MMS、铃声、图片、下载等话音、可视电话、网页浏览、电话会议、电子商务、流媒体、视频点播、音乐、电影、手机电视等交换方式电路交换分组交换分组交换WCDMA 室内覆盖系统规划设计上海邮电设计院有限公司21.2WCDMA 概述1.2.1 3G 技术简介与前两代系统相比，第三代移动通信系统的主要特征是可提供丰富多彩的移动多媒体业务，其传输速率在高速移动环境中支持 144kbps，步行慢速移动环境中支持 384kbps，静止状态下支持 2Mb/s（以上指标国际电联对第三代移动通讯的最低指标）。其设计目标是为了提供比第二代系统更大的系统容量、更好的通信质量，而且要能在全球范围内更好地实现无缝漫游及为用户提供包括话音、数据及多媒体等在内的多种业务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。目前国际电联接受的 3G 标准主要有以下三种：WCDMA、CDMA2000 与 TD-SCDMA。WCDMA 全称为 Wideband CDMA，其是基于 GSM 网发展出来的 3G 技术规范，是欧洲提出的宽带 CDMA 技术，它与日本提出的宽带 CDMA 技术基本相同，目前正在进一步融合。CDMA2000 是由 IS-95 技术发展而来的宽带 CDMA 技术，由美国主推。TD-SCDMA 全称为 Time Division-Synchronous CDMA（时分同步 CDMA），是由中国大唐电信公司提出的 3G 标准。表 1-1：2G、2.5G、3G 技术对比1.2.2 国内 2G 到 3G 的技术演进中国市场目前存在三种 3G 标准，中国运营商具体如何选择 3G 标准存在上图所表示的各种路径，部分新进入的运营商可能由于自己没有 2G 网络而直接在 3G网络上选择他们的标准。预计中国移动会采用 GSMGPRSEDGEWCDMA（或者 TD-SCDMA）的演进路线。上海邮电设计院有限公司3WCDMA 室内覆盖系统规划设计中国联通则可能是在 CDMA 1xCDMA 1xEV-DO 的路线上发展。新进入的 3G 运营商则可能结合自己的情况直接在 CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA 三种标准中选择。图 1-1：中国 2G 往 3G 演进路线图1.2.3 WCDMA 主要技术特点WCDMA 系统作为 3G 系统的主要标准之一，满足了业务丰富、价格低廉、全球漫游、高频谱利用率等要求，主要有以下特点：1）信道复杂，可适应各种业务需求WCDMA 可通过公共信道/共享信道、接入信道和专用信道等不同类型的信道实现不同业务，适应不同时延和分布特点的要求，使资源的调配更加灵活。WCDMA 所承载的业务分为会话类、数据流类、互动类、后台类等。2）更大容量和更高的业务速率WCDMA 码片速率达 3.84Mchip/s，载波带宽约 5MHz，能够支持更高的速率，同上海邮电设计院有限公司4WCDMA 室内覆盖系统规划设计时带来了无线传播的频率分集；对于速率大致相同的话音业务，具有更高的扩频增益，接收灵敏度更高。3）功率控制更为完善WCDMA 采用开环和闭环两种功率控制方式，当链路没有建立时，开环功率控制用来调节接入信道的发射功率，链路建立后，使用闭环功率控制。闭环功率控制有包括内环功率控制与外环功率控制。4）切换机制更健全，有更灵活的分层组网结构（HCS）WCDMA 具有软切换方式，利于提高覆盖，但会增加开销；具有硬切换方式，可通过压缩模式实现通话状态下跨载频，跨系统的测量，提高切换成功率。WCDMA 提供分层小区结构（Hierarchical Cell Structure）组网和与 GSM 会和组网的灵活组网方式。HCS 组网可以根据容量与密度的要求，分别选择宏小区、微小区、微微小区进行组网；与 GSM 系统混合组网，则能够为具有 GSM 网资源的运营商，在建网初期提供更高投入产出的建设策略。5)对于分组数据业务，具有灵活的资源调度机制针对分组数据业务非实时的特点，可以选择该机制均衡资料利用率和数据服务质量。WCDMA 借助不同承载的业务信道和灵活的资源分配机制，根据业务类型提高的不同 QoS，适应市场和网络两方面要求。此外，相对于 GSM 和 CDMA 等移动网络，一项崭新而重要的特性就是它允许对无线承载的特性进行协商。6）WCDMA 的干扰来自网内和网外网内干扰时由于 CDMA 系统自干扰的机制决定的，网外干扰主要是来自同制式的不同系统和频率邻近的其他网络，存在远近效应。7）基站无须同步优点是不像 CDMA2000 一样需要美国的 GPS 系统，可采取较为自由的信道管理方式，缺点是需要迅速实现小区的搜索。WCDMA 室内覆盖系统规划设计上海邮电设计院有限公司51.3室内覆盖系统概述1.3.1 室内覆盖系统简介室内覆盖系统是针对室内用户群、主要解决建筑物内移动通信网络的网络覆盖、网络容量、网络质量的一种方案。随着城市里移动用户的飞速增加以及高层建筑越来越多，话务密度和覆盖要求也不断上升。这些建筑物规模大，对移动电话信号有很强的屏蔽作用。在大型建筑物的低层、地下商场、地下停车场等环境下，移动通信信号弱，手机无法正常使用，形成了移动通信的盲区和阴影区；在中间楼层，由于来自周围不同基站信号的重叠，造成导频污染，手机频繁切换，甚至掉话，严重影响了手机的正常使用。另外，在有些建筑物内，虽然手机能够正常通话，但是用户密度大，基站信道拥挤，手机上线困难。室内分布系统为上述问题提供了较佳的解决方案。其原理是利用室内天线分布系统将移动通信基站的信号均匀分布在室内每个角落，从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。无线室内覆盖系统主要由二部分组成：信号源和室内天馈线分布系统。信号源主要分为两类：基站、RRU 和直放站；室内天馈线分布系统由有源器件、无源器件、天线、缆线等组成。图 1-2：室内覆盖系统组成示意图无线室内覆盖系统的引入不受频段和通信制式的限制，满足各种通信制式建设要求，包含 2G 和 3G 移动通信系统、PHS、SCDMA、TRUNK 系统。各通信制式室内上海邮电设计院有限公司6WCDMA 室内覆盖系统规划设计覆盖系统可单独建设，满足各制式的网络指标要求；也可以多通信制式共室内分布系统建设（多制式合路），多制式合路时，各制式应满足各自的网络指标要求，并保证各制式间互不干扰。1.3.2 室内覆盖分布系统1).系统结构天馈线分布系统由有源放大设备(干线放大器、光端机等)、缆线（同轴电缆、光缆、泄漏电缆）、功分器、耦合器、室内天线等设备组成。图中 S/C 表示：功分器/耦合器图 1-3：室内分布系统示意图2).系统分布方式室内天馈线分布系统按照采用的设备主要分为两种：有源方式、无源方式；按照采用线缆材料主要分为四种方式：泄漏电缆分布方式、同轴电缆分布方式；光纤分布的方式；光电混合分布方式。本文按照第二种分类方式详述。泄漏电缆分布方式泄漏电缆传输损耗大、距离短，且泄漏电缆本身线径较大，施工困难，通常用于对地铁、隧道、电梯等特定环境的覆盖。同轴电缆分布方式上海邮电设计院有限公司7WCDMA 室内覆盖系统规划设计同轴电缆分布方式包括纯无源系统和采用有源中继放大两种情况。纯无源方式即将信号源输出能量经功分、耦合等无源器件合理分配后，利用射频电缆传输至天线，将能量均匀分布至各区域。有源中继放大方式是由于信号源输出能量不能满足楼宇覆盖需求的情况，需要增加放大器对主干信号进行放大，并通过天馈分布系统覆盖所需区域。光纤分布方式光分布方式的传输损耗小、不受电磁干扰、布线方便并且组网灵活，与同轴线缆相比，更适合于远距离的信号传输。光电混和分布方式光电混合分布方式多适用于大型建筑，应用在主干缆走线很长，布放难度较大的场景。分布方式选用原则分布方式的选择应综合上述分析，综合考虑覆盖区域面积、理论覆盖效果、设备成本、施工难易程度等因素，应遵循：效果成本施工维护的思路，并满足多制式系统兼容的要求，在最优的组合方案下，系统性价比最高。上述四种覆盖方式，电分布方式为最常用，且技术和设备成熟。1.3.3 国内室内覆盖现状目前国内的室内覆盖主要是运营商传统 2G（GSM，CDMA IS95 系列）和 PHS，WLAN 以及部分集群的建设。经过长期的建设，在国内大中型城市的三星级以上的宾馆酒店，大型购物娱乐场所，商场，体育场馆，展览中心，地铁，隧道，甲级写字楼等均已基本建成室内覆盖系统。室内的覆盖面积只占移动通信覆盖的区域总面积的 20%左右，用于解决室内覆盖的基站数量只占总基站数的 25左右，但在室内却产生了所有覆盖区域的业务量的 70%。WCDMA 室内覆盖系统规划设计上海邮电设计院有限公司81.4WCDMA 室内覆盖1.4.1 3G 室内覆盖必要性据专家分析，室内用户分布密度一般大于室外用户两倍以上，高价值商务客户主要集中在室内，室内静止用户更有可能使用 3G 丰富多彩的数据业务，因此专家预计，未来 3G 业务中将有 90的数据业务发生在室内。可以说，保证网络良好的室内覆盖，是提高服务等级、发展客户的关键，是决定 3G 成败的重要因素。首先，室内是用户需求较为集中的区域，完善室内覆盖意义重大。室内是移动通信网络为用户提供高质量、高容量的通信业务的重要区域。对于 3G 而言，移动业务的潜在的市场也将会在几类重点区域：密集的城区，包括市中心、商业区、公司等；热闹的场所和休闲区域，包括机场、商业区、宾馆等。除此之外，还涉及宏蜂窝覆盖不到的场所，如隧道、地铁、地下区域等。室内也是运营商展开差异化的竞争的主战场之一。3G 为终端用户提供了许多新的业务，包括视频电话、视频流、游戏、MMS、Email、Web 等，这些新业务更容易在室内应用，而且要求更高的网络容量和 QoS 保证。因此可以说，完善室内覆盖意味着扩大覆盖区域，提供更大的网络容量，吸引更多的用户，产生更大的通信业务和服务消费量，从而带来营业收入的增加。业界普遍认为，室内区域是在 3G 发展过程中能够带来高回报的区域。其次，相对室外网络规划而言，解决室内覆盖相对来讲更加容易，而且对室外的网络是一个有益的补充。室内站点比室外站点建设更容易、更快速，不存在室外站点需要面对来自邻区电磁环境干扰的问题。而且完善室内覆盖可以减少对宏蜂窝基站的投资，扩大宏蜂窝基站的覆盖范围。3G 室内站还可以减少小区的“呼吸效应”，在室内，用户共享每个扇区提供的功率，而基站提供功率取决于用户的业务和用户与其之间的距离，在较高的导频污染环境下，终端需要更大的功率，产生更多的干扰，从而降低整个系统质量；而用室内小区提供容量，在目标建筑物中提供无缝隙覆盖，可以减少室外宏站负荷，同时室内用户可以获得高质量的服务。上海邮电设计院有限公司9WCDMA 室内覆盖系统规划设计1.4.2 3G 室内覆盖现状目前，尽管中国 3G 室内覆盖没有正式启动，但从全球范围来看，已经存在许多 3G 室内覆盖解决方案成功部署的案例。如 NTTDoCoMo 的 WCDMA 室内网络成功覆盖；美国的无线通信运营商 Verizon 和 Sprint 部署了多城市 EVDO 室内覆盖系统；美国运营商 CingularWireless 在世界 15 个城市开通实时 HSDPA 网络，并在室内覆盖网络建设上重点投入。截止到今年 5 月，全球共有 30 个商用的 HSDPA 网络，在全球 55 个国家有 72个运营商已经开始部署 EV-DO，EV-DO 的用户数已经达到 2400 万。LGC 无线设备有限公司某负责人在接受记者采访时表示，从目前的实践情况看，在市中心，繁华地带部署室内高速网络已是一种必然趋势。3G 主要是数据业务，对无线信号的稳定性和抗干扰性要求比 2G 高很多，外部基站的信号覆盖不能保证。室内覆盖系统可以优化环境信号，提高用户使用的流畅性，进而提高客户满意度。另外，室内覆盖使得区域定位更加精确，对于位置查询、数据广播等针对特定群体或用户的业务将更容易实现市场细分。国内运营商为了应对将来的 3G 室内覆盖建设高峰，纷纷未雨绸缪，在建设 2G室内覆盖的同时，兼容考虑了一些 3G 覆盖的频段、分区等要求。并对 3G 接入可能带来的改造、翻新等工作量做了一些研究。1.4.3 WCDMA 室内覆盖需要解决的问题1)楼宇覆盖不能完全达标在 2G 向 3G 演进的过程中，移动通信网络的室内覆盖还存在一些问题亟待解决。目前，室内达到信号质量标准的区域仅有 22.99%到 23.59%，与覆盖目标相差很远，按照有关要求，在密集城区，建筑物室内 3G 覆盖一般要求达到信号质量标准的区域应大于 95%。由此可见，室内覆盖还有很大的发展空间。2)必须统一规划室内外网络在 2G 时代，室内覆盖存在的主要问题是室内外干扰的控制；到了 3G 时代问题就变得比较复杂了。上海邮电设计院有限公司10WCDMA 室内覆盖系统规划设计要做好 3G 室内覆盖规划，包括多种解决方案选择、信号源选择、是否需要 DAS以及天线点个数、直放站如何使用以及室内外同/异频选择等。另外，要做好 3G室内覆盖的优化问题，包括室内外干扰控制、室内外切换等。3)业务模型与用户习惯重新界定由于 WCDMA 比起以往 2G 系统，还提供大量的多媒体，Web，VOD 等数据业务，因此其业务模型是综合话音与数据的。此外用户对这类业务的使用习惯目前在国内尚不明朗，根据国外经验，90的数据业务发生在室内。这就要求在设计时不但要有精确的业务模型，还要有数据业务覆盖与容量的达标。在 WCDMA 分布系统建设中，其数据容量需求与覆盖指标将决定覆盖效果。4)多种系统的共存问题由于国内很多 3G 运营商将不可避免面临如何将 WCDMA 接入到已有的 2G 系统中去，需要做那些改造等。一些多家运营商合建的室内覆盖系统甚至要考虑相同（或者不同）制式的多个 3G 如何在 1 个分布系统共存。需要解决多系统室内覆盖的问题。实现多系统室内覆盖（2G/3G/Wlan）十分必要，因为目前我国移动运营商已有规模庞大的 2G 室内覆盖系统，而新建室内覆盖系统涉及比较头疼的业主协调问题，同时考虑节约成本的需要，需要对多系统室内覆盖进行整体规划并重点考虑共存干扰问题、器件共用及相关要求，哪些无源、有源器件能够共用，哪些必须新增，要对共用器件提出相应的技术要求，同时要处理好共用时不同系统覆盖范围不一致问题。鉴于室内覆盖在 WCDMA 业务发展过程中的重要地位和面临的一些问题，目前，业界针对移动通信网络的室内覆盖问题进行了深入研究，并且开发出了众多的解决方案。包括需求规划、流程设计、成本控制与提升投资效益、实现多种无线网络互补共存等方面都有相应的技术解决方案，但是在实际的网络部署中还需要结合实践的检验，探索一条建设 WCDMA 室内覆盖的普适的方法。1.5本文主要内容第一章介绍了本文的课题研究背景，阐述了WCDMA等为代表的3G系统的演进历程；同时结合室内覆盖建设特点和现状，就WCDMA室内覆盖建设的现状与必要性以上海邮电设计院有限公司11WCDMA 室内覆盖系统规划设计及面临的问题做了阐述。第二章讨论了 WCDMA 室内覆盖规划的一些总体设计思路。包括总体设计流程，规划选点的划分方法和优先级划分。并对 WCDMA 的用户业务模型和室内用户的用户业务量预测方进行了分析和讨论，是在进行 WCDMA 室内覆盖建设过程中首先需要处理的问题。具有普遍性，也对后续的信号源选型和配置，分布系统设计等提供了设计基础。第三章分析了各类 WCDMA 室内覆盖信号源的特点以及相互比较，介绍了信号源选择的基本原则。第四章主要阐述了分布系统的设计方法与设计要点。首先描述了建筑物建设分布系统如何确定其覆盖区域与覆盖目标，不同的覆盖目标确定在进行室内覆盖中提供的业务种类；然后根据建筑物的特点选择合适的系统分布方式进行覆盖。文中提供了多种分布方式进行对比，明确了各方式适合的楼宇类型；着重分析了分布系统设计中的重点，导频设计。其中包括水平层面天线的设计以及主干的设计。结合 2G 系统的覆盖经验数据和 WCDMA 的特点，大致计算了各业务覆盖所需的导频指标和天线密度，以及在主干设计中的馈线选型；最后作为室内室外信号的切换问题与切换策略，针对不同建筑物的无线情况给出了 4 套切换策略和方法，基本涵盖了将来 WCDMA 建网后建设室内覆盖的各种思路。第五章讨论了 WCDMA 与已有 2G 系统共建的思路。并针对现有 2G 系统在兼容WCDMA 方面的有缺点，进行分析。讨论了 WCDMA 与 2G 共建的合路方式，馈线、天线的改造等方法。第六章根据多系统接入的基本结构与系统间干扰产生的机理，详细分析了WCDMA 与其他系统同接入一套分布系统时，抑制杂散、阻塞、互通干扰所需的隔离度。第七章以上海科技京城为例，说明 WCDMA 室内覆盖实际工程的基本工作内容。上海邮电设计院有限公司12WCDMA 室内覆盖系统规划设计二.WCDMA 室内覆盖规划设计总体思路2.1 WCDMA 室内覆盖建设总体流程室内覆盖的基本流程主要有前期楼宇调研，查勘模测，方案设计和工程实施四个步骤。见下图。楼宇规划选点前期调研方案设计查勘模施工交底建设方委托施工建设方监理工验收楼宇信息采集业务与需求预测无线覆盖摸底查勘模拟测试信号源设计分布系统设计传输配套测期方案设计期施期建设方竣工验收图 2-1：室内覆盖的基本流程首先，根据总体的网络建设策略和建设目标进行WCDMA室内覆盖的选点，室外覆盖方案规划作为3G室内覆盖站点的选择依据。其次进行室内覆盖的规划之后要对建筑物进行勘察，包括物理尺寸、建筑物上海邮电设计院有限公司13WCDMA 室内覆盖系统规划设计室内的结构(包括分布格局、电梯格局、墙体隔断等)、建筑物的用途(用户种类、用户地域分布、用户时间分布和用户对业务的模型和对业务的需求)、建筑物的周围环境(了解建筑物附属的设施、周边宏蜂窝基站的建设情况)等。然后进行无线信号摸底，即电磁环境测试和模拟信号测试。目的是评估室外信号与室内信号的相互影响，制定系统设计指标、系统验收指标，确定天线点位和信号设计指标。再次，模测勘察完成后，需要进行详细方案设计。如果需要利旧2G系统考虑如何利用现有的2G如何进行改造。除方案外，还要考虑其他方面的因素。在信号源选取方面，首先是技术因素，包括建筑物的覆盖需求、容量需求、周围网络的环境、信号源安装的位置以及如何进行传输配套等的沟通；另外就是工程实施的因素，包括业主的要求和工程施工等方面的因素，另外还有远期发展因素，要适当考虑建筑物远期的业务发展需求。方案设计完成后，则进入工程的施工与验收阶段。2.2 WCDMA 室内覆盖规划设计的总体原则3G系统与2G在使用频段、编码技术等方面不同，故3G室内覆盖有一些新特点。3G室内覆盖需对覆盖、容量、质量进行统一规划，而2G系统只需考虑室内场强信号水平满足用户接入电平要求，网络质量可通过后期频率规划进行调整。由于各种业务链路损耗不同，3G系统还要考虑用户的业务需求，根据业务发展预测进行室内覆盖规划。在进行室内分布时，站点规划与室外规划要协调统一。3G室内覆盖还要重点考虑和2G系统相互干扰问题。3G室内覆盖规划需遵守以下几个原则：第一是统一性原则，包括室内室外站点规划、设计的统一，在建设室内覆盖时要考虑室外信号的影响，同时也要考虑到室内覆盖对室外干扰水平的提升。第二是差异性原则。由于网络建设受到投资的限制，不可能盲目地加大室内覆盖，要以用户满意度为衡量标准，制定不同的质量目标。有的地方能够接受覆盖盲点的情况下，可以在建设策略和建设阶段上进行调整。序号建筑用途建筑物类型1重要办公高级写字楼、政府机关、医院、会展/会议中心、学校、医院等2宾馆酒店三星级以上宾馆及酒店3休学娱乐体育健身场馆、大型餐饮娱乐场所、商场超市及各类专业市场等4交通枢纽机场、火车站、汽车站及地铁站等5住宅楼宇高档住宅，密集城中村、成片住宅小区等6其他交通隧道、景区以及地下场所上海邮电设计院有限公司14WCDMA 室内覆盖系统规划设计第三是经济性原则，对于一个特定的建筑物而言，室内覆盖解决方案可能有多种的选择，不能单纯地为了追求技术上的完善盲目扩大投资，但是也同样不能为了节省投资而选择并不适合的室内覆盖方案。第四是兼容性原则，根据我国国情，大部分3G运营商同时拥有2G网络。因此在室内覆盖规划设计时，最大限度利用已有室内覆盖资源，并进行最合理的改造，是进行3G室内覆盖的一大原则。2.3 WCDMA 室内覆盖选点2.3.1 室内覆盖选点目标建设室内覆盖是为了消除建筑物内部的信号盲、弱区，解决建筑物内部信号杂乱造成的网络质量等问题，以及分担室内业务量并改善网络拥塞。室内覆盖做为一种深度覆盖的手段和室外大网一起完成城市的无缝覆盖。根据建筑物特点与用途，本文将室内覆盖建设目标分为5类，实际建设时可结合室外基站对室内的覆盖情况做相应调整，详见表2-1：表2-1：WCDMA室内覆盖建设目标楼宇2.3.2 优先级别划分WCDMA室内覆盖系统的建设应根据覆盖及需求等级，结合市场发展策略，确定建设优先级，统一规划，分批逐步建设。对于室外信号的盲、弱区以及业务需求大的场所应优先建设。根据信息产业部电信研究院，2004年6的对3G潜在用户的调查，在18至36周岁的年轻人占到70，大专以上高学历人士占到68。可见，年轻一代及白领、商务人士等对于新的移动通信产品的影响力最大。因此，对于新的运营商，要扩大上海邮电设计院有限公司15WCDMA 室内覆盖系统规划设计品牌效应和影响力，应针对性的对此类人群的活动场所优先覆盖。优先覆盖的原则如下：1）建筑物性质考虑：大型公共场所、高级办公楼优先。2）从业务量考虑：如大型休闲娱乐场所、地铁车站枢纽等高业务需求、人流量大的区域优先。3）从覆盖角度考虑：根据现有2G网络的特点，城区特别是密集城区的高层导频污染相当严重，建筑物室内隔断损耗严重；因此高层15层以上、单层面积在1000平米、室内隔断严重的建筑物优先。设置在地下的场所等优先。4）对于原先有2G网络的运营商，原先建有2G系统的以上楼宇优先。2.4 WCDMA 用户业务模型及业务量预测以前的2G移动通信网一般都是电路交换，换句话说是单业务模型，每个用户都在相同大小的信道上传送数据，这类网络可以很容易地使用爱尔兰B公式进行规划。伴随着网络从2G演进到3G，系统能够提供的带宽和速率大幅提高，使得人们对移动高速宽带业务的需求能够有效释放，数据业务将得到广泛应用，尽管语音业务仍然是主体性的需求业务，但其比重不断下降，数据业务比重上升的趋势不可逆转。与此同时，在3G网络中，业务模型的统计变得较为复杂，因为该系统不仅有电路交换网络（CS network）提供的连接服务，还有分组交换网络（PS network）提供的连接服务。同时3G网络能力的提升，使得存在的业务类型也是多种多样，例如话音、视频电话、E-Mail、网页浏览、流媒体等等，每种业务需要占用不同数量的网络资源，并且对信号质量的要求也不一样，所以单纯的用爱尔兰来定义话务量已经变得不太切合实际。2.4.1 WCDMA 业务种类3GPP将业务分为会话类业务、交互式业务、流业务和背景类业务4类。a）会话类业务包括语音业务和可视电话业务。b）交互式业务主要包括移动电子商务、下载类游戏娱乐和WWW浏览等。上海邮电设计院有限公司16WCDMA 室内覆盖系统规划设计c）流业务主要包括音频流和视频流等单向性业务。d）背景类业务主要是存储转发类业务，包括电子邮件、短信业务、信息服务等。不同的业务有不同的速率要求和质量要求，同时这些业务是混合的，因此，在进行3G规划时，必须对业务进行分类预测和分析，建立3G业务模型，为系统仿真和确定网络规模打下基础。2.4.2 WCDMA 业务模型3G业务的最大特点是多种业务的混合，最大的难点也是混合业务条件下的业务模型的建立。不建立业务模型，3G的业务规划与网络规划就缺乏基础。因此，在现阶段可以参考现有GPRS，CDMA 1X及固定互联网有关数据并结合国外业务开展情况，预测3G业务种类、比例、流量，从而建立一个虚拟的3G业务模型。一般来讲，业务模型的建立需要4个步骤：a）定量描述业务发起情况。获得业务的忙时呼叫次数（BHCA）或忙时会话次数（BHSA）。b）建立各业务特征参数。业务特征参数根据业务不同而不同。CS业务的特征参数是通话时长和激活因子。PS业务除此之外，还需要许多描述业务特征的参数，具体参数集取决于使用的数学模型。c）获得网络规划关键数据。关键数据就是各业务的忙时业务流量，即爱尔兰（Erl）数。它将在无线网络规划的各个阶段反复使用。d）按业务分类归纳参数与数据。考虑到无线网络规划一般是按业务承载区别业务，进行网络仿真模拟，并且网络上新业务不断涌现，业务模型不可能囊括所有现实中的业务，因此通过按业务分类归纳参数与数据进行业务模型的归纳与整理就十分必要。由于实际网络中可能同时提供CS 12.2K、CS 64K、PS 64K、PS 128K、PS 144K及PS 384K业务，为了尽可能准确的预计室内WCDMA系统的业务需求量，我们建议在前期规划中，将语音业务和数据业务的需求分开考虑.平均忙时呼叫次数(BHCA)平均呼叫持续时间(秒)激活因子平均速率 kbps平均每用户忙时话务量Erlang平均每用户忙时吞吐量kbits话音1720.512.20.02439.2可视电话低05416400中0.1541640.0015345.6高0.2541640.003691.2上海邮电设计院有限公司17WCDMA 室内覆盖系统规划设计2.4.2.1 CS 域业务模型对于CS 业务模型，基本参数包括：渗透率：所有网内注册用户中开通该业务用户的比例（CS 业务一般设为100%）；BHCA：某业务的单用户忙时平均呼叫次数；平均呼叫持续时间（s）：某业务的单次通话平均持续时间；激活因子：业务满速率发送的时间在单次呼叫持续时间内所占的比重；业务平均速率（kbps）：该业务的承载速率。衍生参数包括：平均每用户忙时话务量（Erlang）；平均每用户忙时吞吐量（kbit）。基本参数与衍生参数的关系：平均每用户忙时话务量（Erlang）=BHCA呼叫持续时间/3600;平均每用户盲试吞吐量（Kbps）（G）=BHCA平均呼叫持续时间激活因子平均速率。以WCDMA中提供的电路域业务（语音、可视电话）为例，得到CS业务模型如下表：表2-2:CS业务模型2.4.2.2 PS 域业务模型对于PS 业务模型，目前在3G 网络规划中对非实时业务最常用的模型是ETSIUMTS30.03 中描述的包业务会话过程模型。这一模型中，一次会话（Session）过程由若干个Packet Call 构成，每个PacketCall之间的时间间隔称为Reading Time。每个Packet Call 中又包含多个Packet，在传输PacketCall 时，网络将一个Packet Call 分为若干个Packet 传输，PacketCall 的大小可以通过Packet Call 中Packet 个数以及Packet 大小来衡量。WEB 浏览渗透率BHSA高端中端低端高端中端低端上行72.20%27%16.20%1.560.60.36下行72.20%27%16.20%1.560.60.36Web 浏览 典型承载速率（kbps）Packet CallNum/SessionPacketNum/PacketCallPacketSizeReadingTimeBLER上行6455480510%上海邮电设计院有限公司18WCDMA 室内覆盖系统规划设计PS 业务模型，基本参数包括：渗透率：所有网内注册用户中开通该业务用户的比例；BHSA：该业务的单用户忙时Session 次数；Packet Call Number/Session：单次Session 中Packet Call 数目；Reading Time（s）：两个相邻Packet Call 间的时间间隔；Packet Number/Packet Call：单次Packet Call 中Packet 数目；Packet Size（Byte）：Packet 包的平均大小；典型承载速率（kbps）：该业务的承载速率；BLER：误块率（典型值为10）。由此可以得到的衍生参数有：Session 业务量（Byte）：该业务的单次ession 平均业务量；Session 业务量=(PacketSize)*(PacketNum/PacketCall)*(PacketCallNum/Session)数据传输时间（s）：单次Session 中用于传输数据的时间；数据传输时间=(1/(1-BLER)*(Session业务量*8/1000)/典型承载速率；Holding Time（s）：此业务的单次Session 平均持续时间；Holding Time=数据传输时间+（PackerCallNum/Session1）*ReadingTime激活因子：业务满速率发送的时间在单次Session 持续时间内所占的比重；激活因子=数据传输时间/HoldingTime每用户忙时吞吐量（kbit）：BusyHourThroughput/user=BHSA*Session业务量*8/1000表4-3：web浏览业务为例的业务模型参数名称参考取值用户忙时平均话务量普通话音0.02-0.025Erl可视电话0.001Erl平均通话时间长本地60 秒长途90 秒移动主叫用户比例50%参数名参数取值说明移动用户忙时附着率75%预付费用户比例100%忙时每用户 Attach 次数0.75忙时次数WCDMA 室内覆盖系统规划设计上海邮电设计院有限公司19下行144525480510%则综合考虑用户及业务分类的影响，综合业务量计算公式如下：)典型应用环境下用户忙时吞吐量承载速率 3600 该业务激活因子Data_Erlang=(典型应用环境下不同等级用户比例 渗透率 到目前为止还没有一个好的模型能够精确计算WCDMA系统中PS域的混合业务量，所以建议WCDMA系统的数据业务需求量的规划最好是参考移动公司对不同场合的原WLAN和GPRS的业务量统计，如果该场合原来有较多数据业务需求，则认为是“热点地区”，在资源规划时要重点考虑。必须说明的是，对于室内覆盖，由于覆盖的对象区域不同，其中的用户行为的差别也要比2G的语音业务差别较大。例如会展/会议中心的用户会更多的使用WEB浏览、EMAIL收发等业务，而机场、火车站等交通枢纽地区的用户则对于流媒体、网络游戏等业务更为青睐。因此，WCDMA的室内覆盖，需针对不同的覆盖对象，取定不同的业务模型，从而为配置合适的网络资源提供依据。另外，对于WCDMA室内覆盖系统的业务需求及资源优化配置，都还需要针对实际工程作后续跟踪监视和调整，以达到最佳配置比。2.4.2.3 模型取定实例由于WCDMA尚未商用，无实际的话务模型实例可供参考，但根据现有2G网络的话务模型及WCDMA组网和技术特点做适当调整，得出CS域及PS域业务模型。随着今后WCDMA的商用，根据实际的话务量数据及业务总量等再进行调整。表4-4：话务预测模型表4-5：数据业务模型忙时每用户 Dttach 次数0.75忙时次数忙时每用户 PDP 上下文激活次数1.5忙时次数忙时每用户 PDP 上下文去激活次数1.5忙时次数忙时每用户路由区更新次数1.7忙时次数忙时每用户周期性路由区更新次数0.3忙时次数平均 IP 包场（不含开销）200忙时次数上下行数据量的比例1:4忙时每用户短消息个数0.6忙时次数忙时每用户产生的 CDR 数量6个忙时集中系数20%编号建筑类型实用面积比例人员密度（人/平米）市场占有率手机普及率1写字楼750.170902商场、超市401/37080%3会展中心501/370904宾馆客房数280（入住率）70905停车场701/77090上海邮电设计院有限公司20WCDMA 室内覆盖系统规划设计2.4.3 业务量预测2.4.3.1 用户数估算对室内用户进行分析室，因为用户行为的差异性，必须多楼宇内不同功能区域做出不同的估算，然后相加得出震动楼宇的用户规模。此外，用户规模还和运营上的市场占有率有关。对于不同的场所,如写字楼、商场、超市、宾馆等，根据室内覆盖楼宇特点，我们按照建筑面积与人员的比例关系估算室内用户数量规模。室内用户数建筑面积楼宇的实用面积比例人员密度市场占有率手机普及率。下表是各类型楼宇的用户数预测取值：表4-6：各类型楼宇的用户数预测2.4.3.2 用户细分根据在同一场所下，需要对不同人群的消费能力进行评估，给出相应的用户分布预测：数据业务用户分布特性高级写字楼娱乐场所大卖场低端用户比例30%60%70%中端用户比例50%25%25%高端用户比例20%15%5%总计100%100%100%上海邮电设计院有限公司21WCDMA 室内覆盖系统规划设计表4-7：用户分布预测2.4.3.3 业务预测根据前述章节模型取定实例，结合用户数量和用户细分，可以得出CS域与PS域的综合业务需求预测，从而可以指导室内覆盖NodeB/RRU等容量配置。但是目前为止国内尚无比较精确WCDMA用户业务模型可考，因此本节只能举例说明其计算方法，不能作为WCDMA各类业务取定及计算的准则。2.4.4 业务、容量、质量相互关系从WCDMA的技术特点来看，基站的覆盖、容量、质量三个指标相互影响，具体影响的体现在上行链路预算公式中：上行链路计算先需要计算出允许最大路径损耗。涉及到的几个计算公式如下EIRP=手机发射功率（Pm）+手机天线增益（Gm）身体损耗（Lb）接收机相对接收灵敏度=kTB+NF+Eb/Nt-PG+干扰电平（I.M）最大路径损耗=EIRP+基 站 天 线 增 益（Gb）-电 缆 损 耗（Lc）-穿 透 损 耗（Lt）-衰落电平（F.M)软切换增益接收机灵敏度=【手 机 发 射 功 率（Pm）+手 机 天 线 增 益（Gm）身 体 损 耗（Lb)】+基站天线增益（Gb）-电缆损耗（Lc）穿透损耗（Lt）-衰落电平（F.M)软切换增益 【kTW+NF+Eb/Nt-PG+干扰电平（I.M）】其中：kT 为热噪声电平dBm/Hz；W 为WCDMA载频带宽 dBHz；NF为噪声系数dB；Eb/Nt 为达到要求的FER所需要的比特信噪比dB；PG为处理器增益dB（W/R)；I.M=10log(1/(1-x),X=Cell load。上海邮电设计院有限公司22WCDMA 室内覆盖系统规划设计从上述公式上看，容量对覆盖的影响是体现在干扰电平（I.M）参数上的，I.M的核心参数Cell load为上行链路负荷，其计算公式为：其中：S为业务类型的数量，Ni为使用业务i的用户数量，Ri为业务i的数据速率，f为其他小区对本小区干扰比，vi为业务i的激活因子，W为扩频带宽。可以看出，小区覆盖区域内容纳的业务量越大，上行链路负荷越高，干扰电平提升，从而最大路径损耗变小，使得有效小区覆盖面积变小。质量影响覆盖体现在衰落电平参数上。阴影衰落余量，起决于覆盖概率和阴影衰落标准差，具体计算公式较复杂，实际工程中通过已计算表格查找。不同的面积/边缘覆盖率（既覆盖质量指标）对应的阴影衰落余量不同，覆盖质量指标要求越高，所需阴影衰落余量越大，上行链路的最大路径损耗越小，以致有效小区覆盖区域变小。2.5本章小结本章讨论了 WCDMA 室内覆盖规划的一些总体设计思路。包括总体设计流程，规划选点的划分方法和优先级划分。并对 WCDMA 的用户业务模型和室内用户的用户业务量预测方进行了分析和讨论。本章内容均是在进行 WCDMA 室内覆盖建设过程中首先需要处理的问题。具有普遍性，也对后续的信号源选型和配置，分布系统设计等提供了设计基础。CS12.2kbpsCS64kbps PS64kbpsPS128kbpsPS384kbps上行(dB)54.22.11.82.2下行(dB)7.36.84.74.45.3上海邮电设计院有限公司23WCDMA 室内覆盖系统规划设计三.WCDMA 室内覆盖信号源的选择3.1 室内覆盖小区的特点由于环境和设备安装条件的差异，室内覆盖的小区与宏站有不同：1）无分集接收。上行需要的Eb/No值比室外要求大。下表是室内覆盖Eb/No典型值的要求（无分集情况）表3-1 室内覆盖小区Eb/No典型值2）正交因子大。室内覆盖中，大部分覆盖区域干扰较小，天线安装位置较低，正交因子取决于多径传输的正交性，一般室内小区正交系数取值为0.8。3）邻区干扰比小。邻区干扰是用户接收到其他小区与本小区的功率之比。室内小区信号纯净，除高层窗边外，主控导频一般都比较突出；即便室内覆盖本身分多扇区，也因室内有足够隔离度而使得该指标较小，一般在0.30.5之间。3.2信源的容量分析3.2.1 NodeB/RRU 小区容量分析WCDMA 是自干扰系统。在上行链路上，当新增的终端以最大功率发射时仍不能克服其他终端的干扰而致使 NodeB 无法解调时，系统容量达到极点。在下行链路，当 NodeB 以满功率发射或 OVSF 码已经基本分配完时，下行链路空中接口达到最大容量。1）NodeB/RRU 小区上行链路分析为了计算方便，假定基站接收段收到终端发射的信号功率电平相同。则上行链路的上行总负载为：用户造成接收机噪声抬高的大小 NR（Noise Rise）系统参数单位CS12.2kbps CS64kbps PS64kbps PS128kbps PS384kbps业务速率kbps12.26464128384扩频带宽Mchips3.843.843.843.843.84业务激活因子0.671111Eb/No（TU3)dB54.22.11.82.2邻区干扰因子0.30.30.30.30.3正交因子0.80.80.80.80.8极点容量channel/Cell811719115小区负荷因子 50%50%50%50%50%50%有效容量channel/Cell4191063Eb Load DL =(1 j +i j)No jWCDMA 室内覆盖系统规划设计上海邮电设计院有限公司24,I m arg in =10 lg(NR)11 loadNR=其中：S 为业务类型的数量，Ni 为使用业务 i 的用户数量，Ri 为业务 i 的比特速率，f 为其他小区对本小区干扰比，vi 为业务 i 的激活因子，W 为扩频带宽。Eb/No 是解调所需的信噪比，Imargin 是干扰余量。可以看出，小区覆盖区域内容纳的业务量越大，上行链路负荷越高，干扰电平提升，基站灵敏度降低；当基站灵敏度降低到无法解调用户的信息时，容量到极至。因此基本 Load 到 1 是不可能的。商用网络中一般小区负载取值为 50。表3-2 WCDMA上行单业务小区容量计算 2）NodeB/RRU 小区下行链路分析为了计算方便，我们假定所有 UE 链路损耗一样，收到基站接收功率一样，同样，下行容量可通过下行负载因子衡量：v j RjWs1其中：S 为业务类型的数量，Rj 为业务 i 的比特速率，ij 为其他小区对本小区干扰比，vj 为业务 j 的激活因子，W 为扩频带宽。Eb/No 是解调所需的信噪比。当 LoadDL 为 1 时，系统到达极点容量。商用网中，LoadDL 取值为 75%。系统参数单位CS12.2kbps CS64kbps PS64kbps PS128kbps PS384kbps业务速率kbps12.26464128384扩频带宽Mchips3.843.843.843.843.84业务激活因子0.671111Eb/No（TU3)dB7.36.84.74.45.3邻区干扰因子0.30.30.30.30.3正交因子0.80.80.80.80.8理论容量channel/Cell1873738249码字容量1233131157极点容量channel/Cell1233131157小区负荷因子 75%75%75%75%75%75%有效容量channel/Cell922323115系统参数单位CS12.2kbpsCS64kbps PS64kbpsPS128kbpsPS384kbps综合极点容量channel/Cell811719117（注）综合容量channel/Cell4191064上海邮电设计院有限公司25WCDMA 室内覆盖系统规划设计表3-3 WCDMA下行单业务小区容量计算3）NodeB/RRU 小区容量由表 3-2 和表 3-3 可见，NodeB/RRU 小区的容量一般由上行链路决定。因此NodeB/RRU 小区容量如下表：表3-4综合容量注：进行 PS384kbps 业务时，上行速率一般达不到 384k，实际约为 64k128k，因此综合取值 7。3.2.2 直放站小区容量分析众所周知，直放站只起到延伸覆盖的作用，本身不提供容量，相反直放站的引入会太高 NodeB 的底噪，从而降低 NodeB 的接收灵敏度影响覆盖范围和容量。本节讨论直放站引入对小区容量的影响。直放站引入对小区下行覆盖增加而容量影响有限。因此重点讨论对上行小区容量的影响。为方便计算，下面的计算采用 dB 值进行。使用直放站后，NodeB 底噪由 No10lg(kBT)NF 增加为：N010lg(kBT)+NFNFrepGul-L，提升值N=NFrepGul-L+Kcable其中，NF 为 NodeB 底噪，NFrep 为直放站底噪，GUl 直放站上行增益，L 为 NodeB天线至直放站侧的链路损耗，Kcable 为 NodeB 工程损耗参数。一般设备底噪为 3dB，GulL(dB)Kcable（dB）底噪抬升333-3311630.5-1330.1上海邮电设计院有限公司26WCDMA 室内覆盖系统规划设计代入则可知基站底噪抬升如下表：表35噪声提升与（GulL）的关系：由NR=11 load 可知，而当基站底噪抬升 0.5dB 时，上行容量降低 10；抬升 3dB 时容量降低 50。因此在选择直放站时，应该认真估算起对 NodeB 的噪声抬升，尽量不超过 1dB。3.3信源的对比分析室内覆盖系统的信源，主要有基站设备和直放站 2 种；其中基站设备根据设备功率和模块配置等特点可分为宏基站，微蜂窝，RRU；直放站设备主要有光纤直放站和射频直放站。（移频直放站由于占用额外频率资源，不推荐在城市中使用）几种信源的对比如下表宏基站微蜂窝RRU光纤直放站射频直放站信源定位NodeB/RRU 等作为厂商的主设备产品，此类信源接入室内覆盖时，本身承载容量。对于本身有较大业务量需求的大型楼宇比较适用直放站设备作为转移覆盖和延伸覆盖的产品，本身不提供容量（相反影响基站容量）。在室内覆盖建设主要是为了解决覆盖而对容量需求较小时可引入建设。但同时需控制其增益和覆盖范围，以减少其干扰影响输出功率20W5/8/10/2010/202/5/102/5/10优点容量大，配置灵活，可靠性好，可升级 HSDPA提供容量，对机房环境要求较小提供容量，配置灵活，安装方便投资较少，建设周期短投资少，见效快缺点投资高，需传 输 配 套等，安装条件高容量扩展受限投资较高，需要光纤传输