摘要　建設室內分布系統(tǒng)是解決室內覆蓋問題的一個重要方法，本文針對室內分布系統(tǒng)建設中4個重要方面：鏈路預算、信源的選擇、多系統(tǒng)間的干擾、天線的布放進行了深入分析，指出了設計時應注意的一些基本事項，并給出了相關建議。

1、前言

??? 3G的魅力在于高速數據與多媒體業(yè)務，而視頻電話、視頻流、游戲等高速數據業(yè)務一般都發(fā)生在舒適的室內環(huán)境中，這些業(yè)務功能都需要較大的系統(tǒng)容量和良好的網絡質量。3G時代60%-70%的數據業(yè)務將發(fā)生在室內，如歐美國家和中國香港地區(qū)的統(tǒng)計顯示室內移動電話話務量約占總話務量的1/3；日本NTT DoCoMo的調查發(fā)現3G用戶的室內使用量占到了70%，而室外使用量只有30%。解決室內覆蓋的主要方法是建設室內覆蓋分布系統(tǒng)，室內分布系統(tǒng)的基本原理是將室外信號通過有線方式引入到室內，再通過小型天線將信號發(fā)送出去，從而提高室內覆蓋水平。3G時代建設室內分布系統(tǒng)目的不僅僅是為了解決建筑物內部的信號盲區(qū)、弱區(qū)，解決建筑物內部信號雜亂造成的通話質量差，分擔室內話務量改善網絡擁塞，也是企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展的需要。WCDMA是3G三大主流技術之一，WCDMA室內分布系統(tǒng)的建設將是未來的一個熱點，本文將重點探討室內分布系統(tǒng)的設計問題。

??? 射頻綜合室內分布系統(tǒng)主要包括信號源、天饋信號分布系統(tǒng)。由于CDMA制式是自干擾系統(tǒng)，所以室內外系統(tǒng)規(guī)劃、設計與2G系統(tǒng)有很大不同。對于WCDMA系統(tǒng)，室外宏蜂窩主要是下行容量受限即功率受限。而室內分布系統(tǒng)則是上行容量受限，其主要原因有兩點。一是WCDMA室外宏基站基本為一發(fā)二收，可以有效提高上行接收靈敏度，而室內分布系統(tǒng)無接收分集導致上行受限；二是室內過多的天線也導致干擾增大，影響了系統(tǒng)容量。

??? 下面針對室內分布系統(tǒng)建設中的幾個主要問題進行具體分析。

2、鏈路預算

??? 在進行鏈路預算時，首先是鏈路模型的選擇，室內傳播模型主要有以下5種：衰減因子模型、Motley經驗公式、對數距離路徑損耗模型、Ericsson多重斷點模型及射線跟蹤模型。

??? 在選擇傳播模型時需要注意傳播模型的適用范圍和各參數意義。目前用的最多的是室內衰減因子模型。計算公式如式（1）所示。

　　（1）

??? 其中：

??? L（do）：距離天線口1 m處自由空間損耗；

??? a：不同室內環(huán)境的衰減因子；

??? F：隔墻損耗；

??? d：傳輸距離。

??? 對于WCDMA室內分布系統(tǒng)，一般采用導頻信號強度和主導頻Ec/Io衡量網絡覆蓋情況。WCDMA室內分布系統(tǒng)設計采用導頻功率進行鏈路預算，CPICH（公共導頻信道）、SCH（同步信道）和CCPCH（公共控制物理信道）分配固定的功率，DPCH（專用物理信道）發(fā)射功率按需分配，一般情況下導頻功率約為總功率的10%，其他同步信道功率及控制信道功率大約為10%。以10 W信源為例，導頻功率約為30 dBm。WCDMA室內分布系統(tǒng)設計時。邊緣覆蓋場強的設計需要綜合考慮業(yè)務覆蓋需求和無線環(huán)境情況：數據速率越高，CPICH Ec/Io要求越高；無線環(huán)境越復雜，干擾越嚴重，邊緣場強要求越高。一般情況下，高速數據業(yè)務覆蓋范圍比語音業(yè)務覆蓋范圍要小，為保證高速數據業(yè)務的覆蓋，需要更高的發(fā)射功率。WCDMA室內分布設計與室外規(guī)劃類似，需要結合業(yè)務需求和無線情況決定邊緣設計場強。一般情況下，要求目標覆蓋區(qū)域內95%以上位置，導頻信號強度≥-90 dBm，導頻Ec/Io≥-12 dB（50%負載）。業(yè)務類型與典型CPICH Ec/Io要求見表1，對于部分區(qū)域如果要滿足384 kbit/s業(yè)務要求，則相應要提高CPICH Ec/Io。

表1　業(yè)務類型與典型CPICH Ec/Io要求

3、信源的選擇

??? 室內分布系統(tǒng)信源的選擇主要取決于室內分布系統(tǒng)未來的話務量需求，需要綜合考慮室內分布潛在的話務需求和室外基站的話務余量。如果采用直放站作為信源，一般情況下忙時室內話務總量不要超過室外施主基站的1/3。WCDMA典型區(qū)域各種類型業(yè)務的容量見表2，在選擇施主基站時需要綜合考慮室內外話務情況。

表2? WCDMA典型區(qū)域各種類型業(yè)務的容量（下行加載50%）

??? 在信源使用上應注意以下幾點：

●采用直放站信源時為降低干擾，在光纜資源許可條件下，優(yōu)先選用光纖直放站。

●對于無線直放站信源，首選主導頻所在的基站小區(qū)為信源點，一般要求最強CPICH Ec/Io＞-7 dB，最強CPICH RSCP（接收信號碼域功率）大于-65 dBm。

●室內覆蓋站點與信源點基站的光纖直線距離一般應小于1 km，考慮到光纖路由成本及基站小區(qū)鄰區(qū)配置的復雜性，優(yōu)先選擇光纖路由短的基站小區(qū)作為接入信源。

●施主基站的選擇需要兼顧原覆蓋小區(qū)的容量和覆蓋需求。采用宏基站做信源的室外小區(qū)，每個宏基站原則上只為1至2個室內覆蓋站點提供信源，最多不要超過3個，防止施主基站底噪的快速抬升（室外覆蓋主要有宏蜂窩和微蜂窩。如果用于室內覆蓋其容量必須有一定冗余，因此，一般情況下不會在微蜂窩基站下接無線直放站）。

●若室內覆蓋站點附近的基站小區(qū)話務量均比較高（原則上大于40 Erl）或已為多個站點提供信源，則考慮選用微蜂窩設備作為信源。

●在話務量繁忙（如繁華商業(yè)區(qū)）且欲覆蓋站點多的區(qū)域，可考慮建設專用于室內覆蓋的宏基站（一般將專門用于解決室內覆蓋的宏基站稱為專建基站，該基站不做室外覆蓋）作為室內覆蓋的信源點，原則上每個專建基站的小區(qū)可為1至3個室內覆蓋站點提供信源。

●為降低今后的維護、運營成本，在滿足覆蓋質量要求和投資預算的前提下，盡量減少干線放大器的使用數量。

●在信源容量滿足室內覆蓋要求前提下，可以采用干線放大器擴大覆蓋面積，但不建議串聯使用，并聯使用時建議每個信號源所帶干線放大器不超過5臺。

4、系統(tǒng)間干擾的分析

??? 多系統(tǒng)共用室內分布系統(tǒng)最重要的問題是系統(tǒng)間干擾的控制，抑制干擾的主要方法是增加頻帶隔離、降低干擾源功率或增加空間隔離。對于室內分布系統(tǒng)降低干擾的主要方式是增加頻帶隔離和增加系統(tǒng)隔離度。目前主要的移動/無線通信系統(tǒng)工作頻段見表3。

表3　主要的移動/無線通信系統(tǒng)工作頻段

??? 目前系統(tǒng)間干擾主要有雜散干擾、互調干擾及阻塞干擾，要解決干擾問題需要遵循3條基本原則[1]：

●對于雜散干擾，被干擾基站從干擾基站接收到的寄生輻射信號強度應比它的接收機噪聲基底低10 dB。

●對于互調干擾，在被干擾基站生成的三階互調干擾（IMP3）電平應比接收機噪聲基底低10 dB。

●對于阻塞干擾，被干擾站從干擾站接收到的總載波功率應比接收機的1 dB壓縮點低5 dB。

??? 一般情況下雜散是最嚴重的系統(tǒng)間干擾，如果能夠滿足第一條原則，其他兩條也可滿足。從表3可以看出，WCDMA上行（1920-1 980 MHz）與CDMA1900下行（1 980-1 985 MHz）相鄰，兩者相互干擾影響最嚴重，因此以這兩者干擾為例分析系統(tǒng)隔離度要求。

??? 假設WCDMA與CDMA1900共用室內分布系統(tǒng)，需要采取一定的措施避免CDMA1900系統(tǒng)下行對WCDMA系統(tǒng)上行的干擾。下面以12.2 kbit/s語音業(yè)務為例進行分析。

??? 假設：1 900 MHz CDMA信源帶外雜散為Ic=-67 dBm/100 kHz；WCDMA基站熱噪聲密度為-174 dBm/Hz，基站接收機噪聲系數為5.0 dB，干擾余量為3.0 dB，所需Ec/Io為5 dB：合路器隔離度為A；WCDMA系統(tǒng)能允許的最大雜散干擾Iw-max，計算過程如下：

??? 根據參考文獻[1]，雜散規(guī)避準則可以表述為“為保證良好的系統(tǒng)性能，不同系統(tǒng)應有一定的隔離度。對于雜散干擾。被干擾基站從干擾基站接收到的寄生輻射信號強度應比它的接收機噪聲基底低10 dB，那么被干擾基站的接收靈敏度下降低于0.5 dB"。如式（2）所示。

??? Iw-max≤Lc-A ˊ　 （2）

??? 其中：Iw-max為WCDMA系統(tǒng)所允許的最大雜散干擾；Lc為接收機噪聲基底；Aˊ為雜散隔離度要求，一般為10 dBm。

??? 處理增益為：10lg3.84 Mbit/s/12.2 kbit/s=25 （dB）　　（3）

??? 接收機噪聲功率為：-174+5=-169（dBm/Hz）　　（4）

??? 3.84 MHz帶寬內接收機噪聲功率為：-169+10lg3.84+60=-103.2（dBm）　　（5）

WCDMA接收機的靈敏度（即無干擾條件下接收機噪聲基底）為：-103.2-25+3+5=-120（dBm）　　（6）

??? 所允許的最大雜散干擾為：Iw-max=-120-10=-130（dBm）

??? CDMA1900信源頻帶外雜散干擾為-67 dBm/100 kHz，則其在WCDMA頻帶內的雜散干擾為-67+10lg38.4=-51.2（dBm）。

??? 因此，所需隔離度為：-130-（-51.2）=-78.8（dB）。

5、天線的布放

??? 室內分布系統(tǒng)的天線布放雖簡單但重要，是設計的關鍵點。一般遵循“小功率，多天線”的原則，保證信號均勻覆蓋整個目標建筑物。采用小功率的優(yōu)點是信號易于控制，輻射小，對外干擾小；缺點是會提高整個室內覆蓋系統(tǒng)的總造價，因此需要在布放原則和經濟性之間尋找最佳平衡點。由于室內傳播環(huán)境的復雜性，所以進行天線布放前進行模擬測試。天線的布放與建筑物結構緊密相關，需要根據模擬測試效果選擇天線布放位置，同時考慮不同樓層結構的差異性。模擬測試需要重點注意以下幾點：

●若建筑物包含不同類型的樓層/區(qū)域結構，應對每一種結構分別進行模擬測試。

●每一種建筑結構類型都應給出模擬測試天線的具體位置以及相應的目標覆蓋區(qū)域，目標覆蓋區(qū)內所選的測試點必須具有代表性。

●目標覆蓋區(qū)內模擬測試點應包括建筑物邊緣及縱深區(qū)域。

●為降低干擾，提高容量，應對相鄰天線交疊覆蓋區(qū)域內的模擬測試點進行分析。

參考文獻

1　Kyoung ⅡKim著.劉曉宇，杜志敏譯.CDMA系統(tǒng)設計與優(yōu)化.北京：人民郵電出版社，2000

2　3GPP TS25.104（REL-7）.Base station（BS）radio transmission and