微蜂窝室内覆盖解决方案

要害词：室内覆盖 微蜂窝 频点分配 传播模型 参数设置

王学军 Wang Xuejun

摘要 分析讨论了微蜂窝解决高楼、地铁等室内覆盖的一般方法，以及在解决室内覆盖时需注重的事项。

要害词 室内覆盖 微蜂窝 频点分配 传播模型 参数设置

随着我国国民经济的发展，各地高楼耸立，宾馆和大型购物商场、超市不断兴建，同时许多大城市开始规划建设地下交通系统。由于这些场所都采用钢筋框架结构和新型墙体材料建造，对无线电波有较强的屏蔽和吸收效果，造成GSM无线信号较大的传输衰耗，在室内形成了移动信号的弱场强区甚至盲区，移动用户单向通话或通话时续时断，甚至会出现不在服务区的现象。然而，这些场所正是移动用户较为集中的地方，非凡是综合商务楼。用户在这些地方无法使用移动终端，直接造成移动运营公司的业务损失，更严重的还会造成移动用户的流失。因此解决室内覆盖问题对运营商和移动用户都是意义重大的事情。

解决室内覆盖的基本方法主要以下两点：一是信源基站的接入方式，主要有微蜂窝直接接入、基站直接接入和直放站接入�选取四周基站小区的信号；二是在室内布置天馈系统，如采用分布式天线系统（光纤或同轴），覆盖建筑物内的各个区域， 充分吸收话务。本文主要讨论微蜂窝在室内覆盖中的应用。

2. 利用微蜂窝解决室内覆盖

与宏蜂窝相比，微蜂窝主要特征为：

1．更小的发射功率和蜂窝覆盖范围，发射功率在1W~2W左右，小区半径100m～300m。

2．一般安装在建筑物上（墙面或柱面），无线传播基本上为视距传播，小区边界受建筑物影响很大。

3．答应更高的频率复用，能提供300Erl/km² (>15000用户/km² )。

4．体积小、安装方便灵活。

目前许多GSM设备供给商在提供各类宏基站的同时，也提供微蜂窝基站。一般一个微蜂窝基站内有1~2个TRX，提供大约3~9Erl的容量。如中兴通讯的ZXG10�MB，体积小，重量轻（25kg），最大发射功率2W（33dBm），可依据实际需要调节输出功率；接收机灵敏度为108dBm，单机柜1~2TRX, 三个机柜级联可组成6TRX全同步小区；可内置天线也可外接天线，提供E1和HDSL两种接口方式；自然风冷，单人作业，随意安装。因此，ZXG10-MB在市场上获得了极好的应用。

微蜂窝作为宏蜂窝的补充和延伸，应用在两方面：一是提高覆盖率，应用于一些宏蜂窝很难覆盖到的盲点地区，如地铁、地下室；二是提高容量，主要应用在高话务量地区，如繁华的商业街、购物中心、体育场等。在实际网络规划时，微蜂窝一般与宏蜂窝构成多层网结构。宏蜂窝进行大面积的覆盖，象一把大伞罩在上层，微蜂窝则一小片一小片在‘伞’的保护下覆盖热点区域，构成多层网的下层。具体应用到室内覆盖，主要有三种用法：

1. 微蜂窝置于室外，选用90°定向天线正对需要覆盖的大楼，利用直射信号覆盖大楼，但一般效果不好。这种使用情形较少，使用时主要是兼顾大楼旁边的街道，充分利用大楼的反射信号提供对街道的覆盖。

2. 微蜂窝置于室内，利用内置天线覆盖室内的一定区域，一般用于临时话务热点区域，如展览会馆、体育会馆。充分发挥了微蜂窝安装简便，吸收大话务的特性。

3. 微蜂窝置于室内，与分布式天线系统联系在一起，可很好地满足高楼、地铁、隧道等覆盖要求。这种应用情况非常普遍，非凡在北京、上海等特大城市。因为在大型建筑物内，墙壁阻挡使得一个固定点的天线很难形成有效的覆盖，而分布式天线可以克服这些不足，并且其场强覆盖均匀，对人体辐射小。分布天线包括泄漏电缆、同轴馈电式分布天线、光纤式分布天线等几种，这里暂不作讨论。图1为微蜂窝+分布式天线系统的一个典型室内覆盖示意图。

   
   

图1 室内覆盖分布系统示意图

微蜂窝一般都采用市电供电，辅助以蓄电池供电，但时间不长。另外微蜂窝适应环境的范围比较宽，采用自然风冷，所以在选择微蜂窝的安装地址时，应安装在市电供电良好、通风干燥的地方。同时为方便维护，站址应选择在交通方便、维护人员轻易活动的地方。

2. 频点分配

   目前中国的频率资源分配基本是在900M频段上，中国移动用于GSM网频带为14M，中国联通为6M，另外中国移动在1800M频段上还有10M。相比于中国移动用户的增长，如何在有限的频率资源下，规划微蜂窝的频点呢？一般来讲有两种做法，一种是为微蜂窝独立分配1M带宽（5个频点），可减少频率规划的复杂性，易于进行网络扩容，非凡适用于大量微蜂窝连续覆盖的情况；另一种是微蜂窝的频点不单独划分，直接复用宏蜂窝的频点（包括BCCH、TCH），主要用于微蜂窝数量较少或孤立的场合。实际规划中往往采用第一种方法。

3. 微蜂窝传播模型确定

   
   

大家都知道传播模型的准确与否对网络规划的好坏影响极大，网络规划得不好，即使基站性能很好，网络整体质量也大打折扣。微蜂窝的小区半径都在1km以下，常用的奥村模型(Okumura-Hata)、COST231模型以及通用模型全部用于宏蜂窝，其适用条件都是小区半径在1km以上。 在1km以下，基站四周的建筑物和街道走向严重地影响了基站到移动台间的传播损耗，以上传播模型都不适用。具体到室内，建筑物的布置、材料结构和建筑物的类型极强地影响了无线信号在建筑物内的传播，室内覆盖更加难以猜测。一般在对微蜂窝的室内覆盖猜测中，主要选用对数距离路径损耗模型和衰减因子模型。而衰减因子模型灵活性更强，考虑了多楼层影响，更加贴近实际测量值（偏差4dB）。

传播模型一般都是在大量具体的测试数据基础上总结出来的经验公式。由于经验传播模型的传播环境与实际使用的传播环境不一定相似，因此，实际在进行覆盖猜测时，都在将要建设GSM网络的地区进行典型环境的电波传播测试，并利用测试数据修正传播模型，以提高传播猜测的准确性。

实际微蜂窝不论位于室内还是室外，都不可能单独使用，总是与宏蜂窝一道构成多层网。为保证微蜂窝尽可能多地吸收话务，同时要保证在小区边界通话的连续性，必须设置好小区参数和相关系统参数。首先为保证微蜂窝吸收一定的话务量，减少宏蜂窝的负荷，一般通过小区选择和小区重选参数进行控制。具体来讲，通过设置CBA、CBQ参数保证微蜂窝层具有更高优先级，同时对小区重选偏置CRO、惩罚时间PT进行合理的设置，保证手机在空闲状态下一直驻留在微蜂窝层，发起呼叫时，首先在微蜂窝层建立连接。这里还要注重小区重选滞后CRH参数设置，防止在小区边界频繁重选。另一个问题是保证手机在专用模式下（通话状态）行为正常，这主要涉及到微蜂窝�宏蜂窝、宏蜂窝�微蜂窝、微蜂窝�微蜂窝之间的切换。具体参数主要有切换优先级(H.O PRiority)的设置、层间切换迟滞、HO_MARGIN参数以及接收电平、接收质量、业务量等切换门限参数。设备厂商一般都提供独立的微蜂窝切换算法，有常规的切换算法和非凡切换算法如快速移动用户的切换算法等。

随着我国移动通信市场的快速成长，室外基本上已形成连续覆盖且覆盖效果较好。对于移动运营公司来说，接下来主要是完善室内覆盖和当前复杂网络的优化工作。微蜂窝因选址灵活、安装维护简单方便，必将得到更广泛的应用，非凡是结合分布天线系统的应用，将成为解决室内覆盖的最佳手段。

王学军 中兴通讯移动事业部市场技术支持主任工程师。