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室内分布系统TD-SCDMA改造方案
0 引言 随着信息化的高速推进，个人手持通信设备的使用者日益增多，对通信服务的需求也不断提高，随之而来的是对无线信号覆盖的要求也越来越高。据统计，在移动电话使用中，室内用户数大于室外用户数2倍以上，用户更趋向于在室内使用移动电话。然而3G频段较高，信号穿透力弱，很难实现对室内的深度覆盖。 TD-SCDMA网络以数据业务为主，而大部分数据业务都发生在室内，因此在TD-SCDMA建网初期，在一些室内热点地区引入TD- SCDMA室内分布系统是非常必要的。实施室内覆盖工程后，建筑物内话务量一般可以增大1.4倍，同时可减轻室外网络的负荷及扩容压力，降低室外网络的整体干扰，提高网络服务质量。 1 TD-SCDMA室内分布系统的特点 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）TD-SCDMA室内分布系统不使用智能天线，系统覆盖、容量和质量均受影响。业务信道没有下行链路赋型增益，同室外覆盖方式相比，业务信道下行功率要低6dB～8dB。由于缺少智能天线，上行干扰也得不到很好的控制。 （2）公共信道和业务信道的覆盖分开考
（3）各业务覆盖基本一致。TD-SCDMA系统的呼吸效应不明显，对各种速率的业务基本实现同径覆盖。 （4）支持不对称数据业务，可根据上下行业务量调整时隙配置。 （5）工作频段高、损耗大，信号室内传播能力差，深层覆盖难度大。 （6）为减少室内、室外干扰，室内、室外更适于采用异频组网方式。 （7）在室内分布区域向室外覆盖区域移动时，不能采用接力切换，只能选择硬切换。 （8）需控制系统设备时延。TD-SCDMA基站覆盖最大半径为11.25km，这就要求室内分布系统中继设备不能有大的传输时延，以保证下行链路之间互不干扰。 （9）采用上行同步技术，对直放站和干放的技术要求提高。 （10）大部分信源需要引入单独的GPS天线，并选择合适的位置进行安装。 2 TD-SCDMA室内分布系统建设原则 TD-SCDMA室内分布系统建设应统一考虑覆盖、容量、质量三方面的需求。同时受远近效应的制约，设计中应平衡考虑单天线的覆盖范围。在共享 2G室内分布系统时，需要注意和其他通信系统间的干扰和多系统功率匹配。根据TD-SCDMA技术特点，本文提出以下TD-SCDMA室内分布系统建设原则。 (1) 满足目标区域的覆盖、容量、质量三方面需求； (2) 建综合分布系统，采用宽带无源器件； (3) 为节约资源，尽量共用现有的室内天线分布系统； (4) 尽量减小对现有2G系统的影响； (5) 通过合理的功率配置，尽量少用TD-SCDMA干放； (6) 尽量减少加入无源器件，减少器件插损； (7) 综合考虑建设及运维成本； (8) 全面考虑系统兼容、升级、扩容能力。 根据以上原则，信号源选取时需要考虑以下因素：一是建筑物的覆盖、容量和质量需求，适当考虑建筑物远期的业务发展需求；二是信号源是否有安装位置，是否满足取电条件；三是周围的网络状况以及信号传输到位情况。 分布系统设计时需要考虑覆盖、切换和干扰等因素。其中覆盖应考虑信号功率分配、信号链路损耗、终端接收灵敏度、功率余量等因素；切换包括室外室内切换、室内切换、电梯内外切换等，还应考虑切换区域、切换方式、切换成功率等因素；干扰应考虑3G系统开通前后对原有系统与3G系统的相互影响。 根据TD-SCDMA室内分布测试情况，表1列出了TD-SCDMA室内分布系统设计的业务质量指标要求。 表1 TD-SCDMA室内分布系统建设的质量指标
为减少室内分布系统对室外系统的影响，需要满足如下条件：除规定室内边缘信号电平外，室内覆盖系统不得过度覆盖室外，距建有室内分布系统的建筑物10米处，室内信号应比室外最强信号电平低9dB以上，或室内信号泄漏至室外10米处的导频信号强度不高于-95dBm。 3 分布系统共享分析 当多个系统共用一个分布系统时，功率匹配是最大的问题。功率匹配需综合考虑信号源输出功率差异，不同频段的信号在分布系统中的传输损耗差异，边缘覆盖场强的不同要求、不同频段的信号空间传播损耗差异等因素。表2是综合考虑以上因素，得到的各通信系统相关典型参数值。 表2 室内分布系统功率匹配综合分析
由表2可以看出，在同一个分布系统中，把多个系统信号源直接耦合，不同系统得到的剩余允许损耗差异巨大。在所有的系统中，CDMA800、 GSM和DCS1800覆盖效果最好，WCDMA和TD-SCDMA效果次之，PHS和WLAN的覆盖效果最差。在分布系统中，各系统的支路损耗在5dB 左右，相差不大，因此共用分布系统支路的难度不大。同时，各系统的干路损耗在2dB之内，似乎更适于共用。然而各个系统由于容量和功率匹配的需要，在干路上要做不同的处理方式，所以TD-SCDMA多系统共享分布系统时，干路很难共用，除非是小型分布系统。 4 分布系统改造方案 室内分布系统要解决的首要问题，是能够为室内用户提供良好的无线信号覆盖环境。通常按照建筑物面积和类型，室内分布应用场景分为：微型建筑（6000m2以下面积）、小型建筑（6000m2～12000m2面积）、中型建筑（12000m2～60000m2面积）和大型建筑（60000m2 以上面积）等。改造现有室内覆盖系统，可以按以下步骤进行： (1) 收集现有分布系统设计图，包括拓扑接口、功率配置及线缆种类、长度等信息； (2) 对现有无源器件进行核查，部分器件需要替换，保证其支持TD-SCDMA频段； (3) 重新核算各个分布天线的输入功率； (4) 选择典型楼层，计算每个天线的覆盖距离
(5) 根据每个天线的输入功率和典型楼层的天线拓扑图，核实该楼层信号覆盖情况； (6) 根据各楼层信号输出功率和拓扑结构，找出有源设备的节点架设位置； (7) 确定主干路由及TD-SCDMA信号源位置。 以下分别介绍4种不同规格室内分布系统的TD-SCDMA改造方案。 4.1 微型建筑 微型建筑室内面积较小，信号源输入功率有限，分布系统均采用无源器件，可以在2G信号源输入端口直接耦合TD-SCDMA信号，采用同位置合路方式，实现分布系统共享，参见图1。
图1 微型分布系统改造方式 在微型分布系统改造方式中，需要确认两点：一是检查原有的无源器件是否支持TD-SCDMA频段，如果不支持，耦合器、功分器等无源器件就要更换为宽频器件。二是根据室内空间传播损耗，检查原有分布天线密度是否足够。如果原有分布系统不可以直接利用，就需要增加分布天线数量，并在此基础上，减小 2G信号源功率。 4.2 小型建筑 在早期的2G分布系统中，使用了许多6D、8D的馈线，这使2G/3G通信系统的损耗差异加大。此时，可以采用同位置合路方式，只需将部分馈线更换为更粗、衰耗更小的馈线即可，参见图2。
图2 小型分布系统改造方式 在小型分布系统中，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系统要求（下同）。在此方案中，必须降低原2G设备的输出功率，以保证天线口功率不变。 4.3 中型建筑 在中型室内分布系统中，经常有干放等有源设备。此时，TD-SCDMA信号源的单个通道已经不能满足分布系统的功率需求，因此不能采用同位置合路方式，只能采用末端合路方式，共享支路分布系统，而不能共享干路分布系统，参见图3。
图3 中型分布系统改造方式 上图中，2G/3G的干放是可选器件，不是必备器件。在此方案中，在不增加分布天线数量的情况下，由于引入了TD-SCDMA合路器，带来了插入损耗，应该略微提高原2G设备的输出功率，以保证天线口功率不变。 4.4 大型建筑 在大型室内分布系统中，通常采用光纤分布系统，包含光放大器和光耦合等器件。此时，采用单个TD-SCDMA信号源已经满足不了分布系统功率需求，应以BBU+RRU作为信号源，采用末端合路方式，参见图4。
图4 大型分布系统改造方式 上图中，在2G/3G改造框内，2G与3G信号在光干放处合路，并转换为射频信号，覆盖楼宇的支路分布系统。2G干路分布系统使用楼宇内光传输系统，3G干路分布系统可以利用大楼已有光纤，或者重新铺设光纤。 5 总结 在TD-SCDMA室内覆盖系统建设中，要充分利用楼宇内已有的室内分布系统。本文从TD-SCDMA室内分布系统特点出发，得出了TD- SCDMA室内分布系统建设的基本原则。分析了TD-SCDMA与其他通信系统共享室内分布系统功率匹配问题，从而提出了微型、小型、中型和大型四种典型 2G分布系统的TD-SCDMA改造方案。该改造方案充分考虑了2G室内分布系统现状和TD-SCDMA技术特点，对现有分布系统改变少，且建设快、投资少、维护容易。 参考文献 [1] 朱东照、罗建迪等， “TD-SCDMA无线网络规划与工程设计”. 人民邮电出版社， 2007年3月 [2] 罗文琦，TD-SCDMA室内覆盖探讨 通信世界B，2006年第30期
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