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CDMA居民区覆盖解决方案研究 董浩闻 何奇 张希为 中国电信股份有限公司江苏分公司无线网络优化中心 摘要: 随着我国城镇化建设的推进，各种大规模、高密度的居民小区不断涌现。而居民小区分布系统建设又存在着协调难度大，项目投资高，电梯、地下室封闭严重，方案设计复杂等特点难点。因此，小区C网质量已成为整网质量进一步提升的瓶颈。江苏电信针对居民区纵深覆盖的多种手段进行了充分研究和对比分析，分别提供了不同场景下的居民区优化解决方案。通过板状天线横置、美化天线灵活运用、电梯地下室的薄覆盖以及室内异频覆盖等手段解决了全省13个地市的重点居民区覆盖问题，进一步提高C网质量，切实提升了用户感知。 关键词：CDMA 居民区 覆盖 协调 1概述 随着城镇化建设的推进，各种大规模、高密度的居民居民区不断涌现。而居民居民区分布系统建设又存在着协调难度大，项目投资高，电梯、地下室封闭严重等特点。因此，居民区C网质量已成为C网整网质量进一步提升的瓶颈。本文通过对几个特定类型居民区试点建设的探索与总结，为居民区建设提供新的建设优化思路，并摸索出一套切实可行，既能满足覆盖需求，又有较高性价比的建设方案。 2 居民区覆盖方案分析 2.1板状天线横置覆盖 高层、超高层居民区楼宇的中高层存在着严重的导频污染，高层存在着弱覆盖，而室外宏基站难以做到信号的良好覆盖，必须通过室分系统来提高信号质量。但由于协调原因，难以建设室分系统，则可考虑利用室外天线横置进行室内的覆盖。通过将天线横置，并选择合适水平波瓣角的天线，可使天线波瓣与楼宇形体最大限度地匹配，改善覆盖效果。 板状天线横打，一般利用目标楼宇附近的群楼或配楼作为天线支点。由示意图可知，水平半功率角展开范围内尽量涵盖整个目标覆盖楼宇的高度，当作为天线支点的配楼与目标楼宇的水平间距D越近，则板状天线的所需的水平波瓣角就越大。天线发射点越接近目标覆盖楼宇的中点，最大覆盖半径R的距离将越短，可以减少最远覆盖点的路径损耗。 图2-1 板状天线横置覆盖示意图 案例应用 南京世茂滨居民区试点楼宇5号楼共50层，总高180米。居民区内路面信号良好，但楼宇内存在高端客户投诉。经过测试、楼宇内部信号情况确实不好，由于层高过高，周边几个基站信号均为视距传播，因此信号杂乱，Ec/Io非常差。 为解决高层室内覆盖问题，利用其西侧15米处20米高的售楼建筑，在其顶上安装两个17dBi/90型双极化宏基站板状天线，其中一个正常安装以满足低层楼宇覆盖，一个采用横置安装以覆盖楼宇中高层。信源采用RRU。板状天线覆盖角度为约84度，与天线90度水平波瓣角基本匹配。 图2-2 覆盖前后Ec/Io分布变化 当17dBi增益板状天线的天线口导频功率达到30dBm时，此种覆盖方式具备天线半功率角的斜线覆盖半径可达约180米的覆盖能力，后期可注意调研目标覆盖区域内的用户话务发生区域，以确定最佳的板状天线安装位置。 2.2美化天线向上覆盖 对于低层楼宇为11层的小高层，如果高层楼宇为20层左右，可以采用将美化天线安装在低层建筑顶上，向上覆盖对面建筑的高层部分。采用这种方式覆盖，需要注意根据不同环境、不同安装场景选择合适的美化天线，实现与周围环境的协调统一，可以降低室分建设的协调难度，保证工程建设的顺利实施与系统后期的持续良好运行。 在征得业主同意具备施工条件的情况下，也可以通过在居民区的草坪上通过安装定向美化天线覆盖11层左右的小高层居民区。该种方式主要以直射覆盖为主，经过测试验证，单个天线的覆盖范围控制在一个楼宇单元时效果较好。 案例应用 爱涛翠湖居民区大多为11层的小高层。地面信号尚可，Rx平均值为-73.14dBm，Ec/Io均值也在-9.04dB。但居民区内平层信号覆盖质量较差，信号强度虽然较好，但信号比较杂乱。由于业主原因无法通过室分系统提高信号质量，于是通过安装草坪美化天线的方式予以解决。 美化天线采用从下往上覆盖的方式覆盖1个单元。试点发现该覆盖方式不仅能够实现板状天线直射侧（南侧）的有效覆盖，同时对北侧房间的覆盖效果也较好，说明信号具备入室后再穿透1堵墙的覆盖能力。覆盖后Ec/Io基本全部在-8dB以上。 图2-3 覆盖前后Ec/Io分布变化 美化天线采用自下而上的覆盖方式时，具备良好的覆盖能力，可在居民区覆盖中推广使用。但该覆盖方式要注意美化天线务必与环境一致，否则较易受到破坏。 2.3美化天线灯塔式覆盖 通过在楼顶天面安装美化天线，然后直射对面楼宇进行覆盖的方式，能较好做到美化天线的防护问题，但在美化天线的数量控制上并不理想。因此，对于某些覆盖面积较大，而楼宇又以多层、小高层为主的居民区可以采取灯塔式覆盖。灯塔式覆盖主要通过选取居民区中位置较佳的几个天面，将美化天线布置在楼宇顶部女儿墙上，完成整个居民区的基本面覆盖。 采用灯塔式覆盖时，由于覆盖方式不再主要以直射方式进行，而是兼具反射和绕射，因此在进行链路预算时衰减因子模型将不再适用。COST231 Walfish-Ikeygami模型虽然在频段、天线挂高、覆盖距离等方面比较适用，但其主要针对移动台高度在3米以下，因此亦不适合。因目前尚无合适的传播模型应用于此类覆盖，因此采用美化天线灯塔式组网时，应结合各居民区特点以测试验证覆盖效果。 图2-4 美化天线灯塔式覆盖示意图 案例应用 丹佛小镇居民区共14幢楼，楼高均高11层；3栋、10栋是10层；共44部电梯。其周边宏站布置较稀疏，离该居民区最近的东侧为河海大学站（760米）。居民区信号大部分来自于该站三扇区。但由于居民区东侧有多个高层居民区楼宇，对无线信号阻挡严重，因此居民区内C网信号整体均较差。由测试可知，平层的接收电平在-90dBm以下的比例达到了75.71%, Ec/Io低于-14dB的比例也在32%，是典型的弱覆盖居民区。 本覆盖方案选取居民区中心位置较好的6栋、8栋天面进行美化天线的灯塔式组网，对周边楼宇进行覆盖。以下为居民区中央7号楼宇2楼住户内平层信号前后对比情况。 图2-5 覆盖前后Ec/Io分布变化 采用美化天线灯塔式组网方式对居民区内信号的质量提升较为明显。虽然由于信号穿墙较多的原因，存在一定纵深区域薄覆盖现象，并且楼顶美化天线对电梯井道的覆盖能力有限。但总体而言，通过此种方式覆盖，同时结合覆盖后的信号实测情况对个别盲点（如远点电梯等）进行补充覆盖是一种性价比较高的能快速提升居民区信号覆盖水平的解决方案。 2.4电梯地下室薄覆盖 电梯、地下室空间相对密闭，室外信号难以穿透，一般都属于信号弱覆盖区域。而正是由于空间密闭，所以干扰也少，信号一般比较纯净，因此可以采用“少天线+小功率”的方式进行薄覆盖，在满足覆盖的情况下，有效降低投资。另外，还可采用微型直放站进行薄覆盖。对于面积不大的地下室，可结合实际情况，灵活采用微型直放站进行覆盖。10dBm手机伴侣可以满足2400平方米左右地下车库的语音覆盖要求。 案例应用 凤凰和鸣苑地下车库连接居民区内全部6栋楼宇，长约180米，宽约140米，由于面积较大，除地下车库入口处有微弱信号之外，其余区域信号均较差，难以起呼。采用薄覆盖的思路对该大型地下车库进行覆盖。 在空旷的停车区域采用板状天线进行覆盖，板状天线直射半径控制在40米，天线口导频功率在-3dBm，地下室拐角区域采用全向吸顶天线覆盖，覆盖半径控制在20米，天线口导频功率在-5dBm。开通后，RX的平均值在-95dBm以上，Ec/Io在-10dB以上，完全满足地下室环境下覆盖要求。下图是开通前后的测试效果图。 图2-6 覆盖前后Ec/Io分布变化 在地下室环境下由于信号比较纯净，且信号基本为直射，无穿墙损耗，因此即使以较低功率电平（-5dBm~0dBm）进行覆盖，仍能取得较好的信噪比，从而保证覆盖质量。另外，薄覆盖思路在具体的应用时不可等同于板状天线的覆盖，板状天线的应用必须结合具体的覆盖场景（如覆盖区域较为狭长等），配合全向天线完成整个目标区域的覆盖。 2.5 导频污染解决思路 导频污染形成因素众多，但是可以通过同频重发、异频覆盖等方法进行解决。 解决方案一：同频重发 同频解决方案中，优先选取负荷较低、信号稳定、在窗边或居民区路面电平较强的小区作为重发小区；同频重发方案信号泄露至非目标覆盖区域后基本不会造成导频污染的恶化，因此重发天线非常适合安装在室外楼顶或外墙面等区域。 解决方案二：异频覆盖 采用异频覆盖时仅1X采用1个专用频率，DO仍然采用同频率。在满足下列条件时建议采用异频覆盖方案：导频污染较为严重，满足激活条件的PN码超过5个；室外重发天线选址困难；室内平层天馈系统具备安装条件。 在目标覆盖区的选择上，异频覆盖区应选择导频污染严重的楼层，其余楼层采用同频覆盖。且需严格控制异频覆盖区的信号泄露，避免恶化室外区域的通信质量。异频切换区应设置在低话务区域：如电梯内外、大厅门口附近等。通过合理配置伪导频，可以有效提高室内外的硬切换成功率。异频覆盖有两种组网方式：一，全楼异频覆盖；二，分层异频覆盖。采用全楼异频覆盖在解决高层导频污染问题上效果显著，但其缺点是无法较好地解决通话状态下从高楼层室内向室外的切换；分层异频覆盖的思路是楼宇的低层采用同室外相同的频点进行覆盖，楼宇高层采用异频+伪导频覆盖。同时通过分布系统的针对性设计，将室内高低层扇区的切换带设置在电梯或楼内的通道内，可以较好地解决全楼异频的切换设置难题。 案例应用 利奥大厦室外宏基站间距较小，高层导频污染较为严重。该大厦之前已做过小灵通的室分系统，为节约投资采用合路方式进行C网覆盖。但之前小灵通点均安装在走廊上，必须对原分布系统进行改造才可满足C网覆盖。由于协调等综合因素，采用异频合路的方式。考虑到穿墙损耗，天线口的导频功率在5dBm以上。通过对异频合路方式开通后覆盖效果测试，发现信号质量非常好，1903房间内信号一直占用1013频点，Ec/Io基本在-3dB以上。通话质量非常好，彻底解决投诉问题。下图是异频覆盖前后对比图。 图2-7 异频覆盖前后Ec/Io图 异频覆盖可以提升室内信号质量，解决用户投诉。但要注意伪导频的设置和切换带的选取，尤其在电梯进出口的信号切换门限问题上，需妥善设置。 3居民区解决方案总结 以上所提到的几种思路，均已在现实居民区建设中进行了试点验证，且都达到了预期覆盖目标，并对相关优化参数进行了总结，详见附表1。现将几种思路总结如下： 3.1板状天线横置覆盖 应用于解决不具备建设室分条件的超高层居民区楼宇的覆盖问题。该方案的优点在于由于高层居民区墙体内厚外薄，室外信号的穿透损耗远小于信号从走廊穿墙至室内的穿透损耗。通过调整合适的方位角，将主要的波瓣控制在覆盖目标内，可以获得比室内分布系统更好的覆盖效果，并且可以大量节省室分投资。但该覆盖方式也存在着泄漏难以控制的缺陷，由于信号的发射功率比较大，如果天线型号的选型和安装稍有不当，高功率的无线电信号很容易越过楼宇造成越区。另外，高功率的无线电信号在楼宇外立面墙体的反射信号也会比较大，会对周边的室外信号构成比较大的干扰。因此，板状天线横打的解决方案不宜在密集市区的高层居民区应用。 3.2 美化天线的向上覆盖 采用草坪射灯天线等组成地面分布系统方案，比较适用于楼宇排列整齐的多层、小高层居民区。该方案可以较好地解决居民区路面、楼宇平层的房间和窗边的信号覆盖。而且该方案可以充分利用建设单位在居民区内的管道资源。但该方案也存在着草坪天线易受绿化带电磁吸收的影响，随着居民区内绿色植被的生长，信号质量将会受到影响。另外，美化天线的设备安全性问题比较突出。 3.3美化天线灯塔式组网覆盖 此覆盖方式可大幅下降居民区分布投资，且可快速实施，可用以对面积庞大但整体用户价值中等偏下的居民区实施。尤其在宏基站覆盖的边缘弱覆盖地带，能够对居民区信号的提升起到明显的作用。灯塔式组网方案的缺陷在于天线的选址困难，受业主制约，无线信号的控制性较差，将反射信号应用于覆盖的同时加强其泄漏控制具有一定的难度。另外，该覆盖方式对电梯的穿透覆盖效果较差，对于覆盖要求较高的居民区，可结合用户的实际使用习惯，再对部分电梯做针对性的补盲覆盖以节约投资。 3.4电梯地下室薄覆盖 地下室空旷环境下，可通过板状天线大量减少馈线的投资，并且可以低至-5dBm的导频功率覆盖40米左右的距离，节约地下室补盲覆盖中的投资，提高居民区分布投资收益比。对于面积不大的小地下室，可以灵活运用微型直放站进行快速部署。 3.5异频覆盖 异频覆盖可以较好解决高层导频污染问题。为获取较好覆盖质量，天线口功率也不可过低，需达到穿越2堵墙左右的信号强度。但是当采用全楼异频组网覆盖时，低层的覆盖泄漏控制要求须比同频组网时更为严格，因为异频信号在泄漏后，由于异频信号纯净度较高，当手机用户远离楼宇时即使接收电平降低但Ec/Io仍可以维持在一个较高的水平上，从而延缓其向正常配置邻区居民区的切换直至越区而引起切换掉话。而在进行分层异频组网时，则需注意电梯井道内信源的设计和高低层进出电梯的切换区的设计。 附表1：参考优化参数 【参考文献】 [1] 陆健贤，叶银法，卢斌，等．移动通信分布系统原理与工程设计[M]．机械工业出版社，2008.10 [3] Qualcomm ，CDMA2000 indoor Network Planning[Z]，Qualcomm CDMA/UMTS University，2004 [5] 赵勇，朱彩勤，王建秀．CDMA网络高层导频污染的异频解决方案探讨．电信技术[J]．2009(3) ：36-39 [6] Qualcomm ，CDMA2000 1X and 1xEV-DO Network Planning[Z]，Qualcomm CDMA/UMTS University，2008.11 【作者简介】 董浩闻（1980年3月），男，东南大学通信与信息系统专业，工程硕士，中级职称，现工作于中国电信江苏公司，无线网络优化工程师，从事CDMA网络维护、优化工作9年。联系电话：15301686121，邮箱： 15301586121@189.cn 邮政编码： 210037，地址：江苏省南京市中央路260号何奇（1983年6月），男，北京邮电大学电信工程学院，工学硕士，现工作于中国电信江苏公司，无线网络优化工程师，主要从事深度覆盖的CDMA网络优化工作。电话：15301586581 邮箱：heqi1@189.cn，邮政编码：210037，地址：江苏省南京市中央路260号 张希为（1983年8月），男，南京邮电大学电信工程学院，工学硕士，现工作于中国电信江苏公司南京分公司，无线网络优化工程师，主要从事深度覆盖的CDMA网络优化工作。电话：15335176659，邮箱：15335176659@189.cn，邮政编码：210037，地址：江苏省南京市中央路260号
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发表于 2012-12-7 23:20:53