新建和改造环境下的TD-SCDMA室内分布系统

华信邮电咨询设计研究院有限公司肖清华 楼隼 疏俊 王培才

　　为了更清楚地了解TD-SCDMA室内分布系统的设计和建设方法，本文首先分析了TD-SCDMA室内分布的特点，并结合GSM、WCDMA等其它系统，给出TD-SCDMA与它们所能承受最大链路损耗的对比，进而在新建TD-SCDMA室内分布系统和对现有室内分布系统进行TD-SCDMA改造两个场景下，给出不同的建设方案，为今后在TD-SCDMA工程建设方面提供很好的指导意义。

　　目前，TD-SCDMA网络已经建设完成并投入试商用运营，因此大量的3G数据业务必将发生在室内。TD-SCDMA系统工作在2GHz频段，与2G技术所采用的频段相比，TD-SCDMA电波绕射能力相对较差，网络的深层次覆盖困难。从覆盖角度看，现代建筑采用了大量的混凝土和金属材料，这造成了对无线信号的屏蔽。在部分高层建筑物的低层，TD-SCDMA基站信号较弱；在超高建筑物的高层，信号杂乱或者没有信号。从质量角度看，在部分没有完全封闭的高层建筑的中高层，常出现乒乓切换，通信质量难以保证。从容量角度看，不同类型的室内场所存在着差异化的业务需求，无线信道容易发生拥塞现象。

　　为解决以上问题，运营商有必要通过引入室内分布系统来扫除盲区，吸收室内话务量，改善室内通话质量。室内分布系统建设可以为TD-SCDMA开辟高质量的室内移动通信区域，分担室外小区话务量，减小拥塞，扩大网络容量，从整体上提高TD-SCDMA网络的服务水平。

　　TD-SCDMA室内分布特点

　　TD-SCDMA室内分布系统与其他通信体制的室内分布系统相比，具有以下特点。

　　1.室内不使用智能天线，系统覆盖、容量和质量均受到影响。

　　2.公共信道和业务信道的覆盖分开考虑。

　　3.不同的时隙配置支持不对称数据业务。

　　4.工作频段高，损耗大，信号室内传播能力差，深层覆盖难度加大。

　　5.在室内区域向室外移动时，不能采用接力切换，而只能选择硬切换。

　　6.对于有源设备系统的时延控制，一般要求小区路径的最大允许时延为75us。

　　7.采用了上行同步技术，对直放站和干放的技术要求提高。

　　8.大部分信源需要引入单独的GPS天线，并选择合适的安装位置和走线路由。

　　TD-SCDMA室内分布信号源选取

　　跟其它系统的室内分布类似，TD-SCDMA室内分布系统也由信号源和分布系统两部分组成。前者包括宏基站、BBU＋RRU、微基站、RRU和直放站等多种类型。分布系统包括传输介质、元器件和天线。传输介质包括光纤、同轴电缆和泄漏电缆等，元器件包括干线放大器、功分器、耦合器、合路器等，天线分为全向天线和定向天线。

　　分布系统的类型(如射频同轴、光纤分布、泄漏电缆)选择影响因素主要在于面积，TD-SCDMA系统跟其它系统相差无几，主要区别在于信号源部分。根据无线设备的成品成熟度、发射功率大小、设备连接方式的不同，其选取依据也不同。

　　1.信号源的选取

　　TD-SCDMA信号源的选取主要是根据建筑物内容量需求、大小结构、用途，综合考虑电源、配套传输、周围站点情况等因素。一般说来，需要从覆盖楼宇面积的大小来反向推算所需的信源，经验值如表1所示。

　　需要说明的是，TD-SCDMA系统采用的TDD模式对发射端和接收端的隔离度、传输时延、上下行发射的定时、与室外基站的同步等方面都有较高要求。直放站在放大转发上行信号过程中增加了信号的传输时延，对于网络质量产生较大的负面影响，而且直放站的应用也受到较大限制。

　　2.信号源的接入方式

　　TD-SCDMA系统在室内不使用智能天线，根据信源输出功率通道数的多少，信号源的接入方式可分为单通道和多通道两种。

　　单通道方式与传统的室内分布结构完全一致，而多通道方式有多个信号输入接口，增加了分布系统干路的复杂性，但更适合于大覆盖、大容量的场景。

　　3.TD-SCDMA室内分布技术要求

　　TD-SCDMA室内分布技术要求集中体现技术指标和链路损耗上。前者包括信号覆盖电平、接通率、掉话率、切换成功率、信号外泄和上行噪声电平值等；而后者则与导频功率、天线出口功率、边缘电平、空间损耗等相关。

　　a.技术指标

　　(1)信号覆盖电平

　　标准层、裙楼：目标覆盖区域内95%以上位置，前向接收功率≥-85dBm，Ec/Io≥-10dBm。

　　地下层、电梯：目标覆盖区域内95%以上的位置，前向接收功率≥-90dBm，Ec/Io≥-9dBm。

　　(2)接通率

　　要求在目标区域内98%的位置，99%的时间，移动台可接入网络。

　　(3)掉话率

　　忙时话务统计：掉话率<1%(以蜂窝基站为信号源)；掉话率<2%(以直放站为信号源)。

　　(4)切换成功率

　　室内外小区和室内各小区之间的切换成功率>94%。

　　(5)信号外泄

　　室内基站泄漏至室外10米处的信号强度应不高于-90dBm。

　　(6)上行噪声电平

　　在基站接收端位置收到的上行噪声电平小于-113dBm/1.25MHz。

　　b.链路损耗

　　考虑到TD-SCDMA室内分布系统的建设更多地在现有室内分布系统上进行改建，即使是新建系统，也要预留端口或考虑以后加装其它系统的室内分布，所以，在分析链路损耗的时候集中考虑CDMA、WCDMA、GSM、PHS和WLAN等情况。如表2所示。

　　由此可见，不同系统所允许的损耗差异较大。其中，CDMA、GSM和DCS覆盖效果最好，WCDMA和TD-SCDMA效果次之，PHS和WLAN的覆盖效果最差。

　　TD-SCDMA室内分布系统的建设

　　根据上面对TD-SCDMA室内分布系统相关指标的分析，我们在建设室内分布时就可以考虑信号源类型、分布系统类型、与其它系统的隔离等几个至关重要的因素。

　　不出意外，建设TD-SCDMA室内分布时将有两种情况，即新建和改造。

　　1.新建TD-SCDMA室内分布

　　本场景指在新楼宇中新建一套TD-SCDMA室内分布系统，并考虑后期GSM等系统的合路，可以等效为TD-SCDMA与GSM等系统共用室内分布系统。

　　TD-SCDMA信号源的接入方式有单通道和多通道两种，需要区别考虑。

　　对于单通道而言，TD-SCDMA信号源可以直接与GSM等系统信源进入合路器，如果在干路功率不够，可以在合路后再分路单独使用干放来弥补。

　　由于WLAN覆盖效果最差，所以必须在进入平层前最后进行合路。

　　而对于多通道而言，合路方式比较灵活，建议采用二级合路的方式，即TD-SCDMA在其它系统合路后才接入主干，根据需要，抽取一定数量的通道来覆盖。

　　2.室内分布的TD-SCDMA改造

　　与新建不同，改造室内分布需要在现有室内分布拓扑的基础上考虑TD-SCDMA的信源设置、功率配置。其前提是充分利用原有的网络资源。

　　根据现有室内分布系统面积、规模的不同，可分为小型(150000m2以下)、中型(15000～60000m2)和大型(60000m2米以上)几类。

　　(1)小型室内分布的TD-SCDMA改造

　　小型室内分布更多的是无源系统，而且使用了许多6D、8D的馈线，对2G/3G通信系统的损耗差异较大。改造时需要将部分馈线更换为更粗、衰耗更小的线缆。同时，根据TD-SCDMA系统的室内覆盖能力，对无源器件的带宽和分布天线的密度加以考虑。

　　(2)中型室内分布的TD-SCDMA改造

　　在中型室内分布系统中，经常有干放等有源设备。TD-SCDMA的单通道信源已不能满足功率要求。此时，可以考虑末端合路的方式。

　　当然，干放是可选器件，不是必备器件。中型室内分布同样应该考虑无源器件的带宽和分布天线的密度是否满足TD-SCDMA系统。

　　(3)大型室内分布的TD-SCDMA改造

　　在大型室内分布系统中，通常采用光纤分布系统、光放大器和光耦合等器件。对于TD-SCDMA等3G系统而言，非常适合采用BBU+RRU作为信号源，并采用末端合路的方式，如图1所示。

图1 大型室内分布的TD-SCDMA改造

　　TD-SCDMA室内分布的关键

　　通过仔细分析TD-SCDMA室内分布系统的特点、信源选取方式和技术要求，我们可以发现TD-SCDMA室内覆盖存在着不能使用智能天线、时延要求高、公共信道和业务信道覆盖分开的特点。与GSM、WCDMA等系统相比，TD-SCDMA所允许的损耗差异小，覆盖效果更差，同时，信号源存在着单通道和多通道的区别，这些因素在设计建设、改造TD-SCDMA室内分布时需要综合考虑。