引入EV-DO后的CDMA室内覆盖解决思路.doc

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1、引入EV-DO后的CDMA室内覆盖解决思路1 引言随着移动通信网络规模的扩大，宏基站密度的增加，城市的室外覆盖已基本做到了无缝连接，话音质量也进一步得到改善和提高。为使用户在室内也能享受高质量的个人通信服务，又引入了室内分布系统。提高网络的室内覆盖质量，进行室内分布系统的优化，已成为工程建设的网络优化工作的一项重要内容。室内分布系统主要由两部分组成（仅指目前通用的室内分布系统建设模式）：信号源设备（微蜂窝、宏蜂窝基站或室内直放站）；干线放大器、功分器、耦合器、室内天线、泄漏电缆、信号衰减器、同轴等设备，在本文中，把后者称为分布部分。预计中国电信引入CDMA网后，CDMA网络在中国会取得很大的发

2、展，CDMA 1X网络的用户容量会有大幅提高，同时也将引入EV-DO系统。CDMA 1X和EV-DO是CDMA技术发展的不同阶段，1X业务主要为语音业务和低速率数据业务，EV-DO主要支持高速的数据业务，两者存在一定的差异。这对目前的室内分布系统优化有更高的要求。EV-DO和CDMA 1X具有基本相同的RF特性、覆盖区域，相同的码片速率等等，从节约系统资源的角度考虑，EV-DO系统采用与原有1X系统共天馈方式。2 目前室内分布存在的问题u 高层导频污染 高层导频污染主要的表现形式是：尽管建设了室内分布系统，但由于受附近基站天线向上波瓣的信号影响，室内信号在高层窗边无法完全成为主控信号，从而出现

3、无主导频信号，以及由于导频间无法切换引起的接入失败和掉话问题。这已经成为室内分布系统的常见问题。u 载波间的切换问题许多地区的室外基站对话音业务已经开通了多载波，室内部分采用了单载波微蜂窝。在采用HASH算法（目前已普遍采用）的情况下，话音业务由室外向室内切换时，许多用户（目前为一半）会发生掉话，并可能出现重新搜索网络的现象。u 直放站、干放的干扰问题尽管目前直放站（无线、光纤）的工艺水平已得到了很大提高，但由于设备老化、监控不全面等原因，依然会出现网络干扰问题，并且由于CDMA的自干扰特性会影响一片区域；另外，直放站、干放的使用必然会出现噪声。u 直放站、干放引入的时延问题在引入直放站、干放

4、以后，由于有源器件引入的时延问题，例如光纤路由过长会带来相关的问题，因此在进行宏基站的搜索窗设计时必须予以考虑。3 引入EV-DO后室内覆盖需求的简要说明EV-DO链路预算与CDMA2000 1X系统相似，当EV-DO REV.A反向业务信道与前向业务信道速率为153.6KB/S时，两者的最大允许路径损耗几乎相等，即覆盖范围几乎相等。当EV-DO REV.A前向业务信道以满功率发射，前反向速率相同时，反向所允许的路径损耗远远小于前向链路，可见EV-DO REV.A系统覆盖为反向受限。在传输速率相同时，EV-DO REV.A系统反向业务信道链路预算得出的最大允许路径损耗和CDMA2000 1X系

5、统几乎相同。在室内分布中，1X及EV-DO的边缘场强的基本要求如下：（1） CDMA 1X覆盖指标u 标准楼、裙楼：目标覆盖区域内95%以上位置，1X载波前向接收信号强度；RXpower应大于-82dBm，主导频信号Ec/Io应大于-10dBm（下行负荷25%）或Ec/Io应大于-7dBm（下行空载），反向手机发射功率应小于5dBm。u 电梯：目标覆盖区域内95%以上位置，1X载波前向接收信号强度；RXpower应大于-87dBm，主导频信号Ec/Io应大于-9dBm（下行负荷25%）或Ec/Io应大于-6dBm（下行空载），反向手机发射功率应小于10dBm。u 地下室：目标覆盖区域内95%以

6、上位置，1X载波前向接收信号强度；RXpower应大于-92dBm，主导频信号Ec/Io应大于-9dBm（下行负荷25%）或Ec/Io应大于-6dBm（下行空载），反向手机发射功率应小于10dBm。（2） EV-DO覆盖指标u 标准楼、裙楼：目标覆盖区域内95%以上位置，1X增强型载波前向接收信号；强度RXpower应大于-80dBm，C/I比应大于-5dB（边缘速率大于153.6kb/s）u 电梯：目标覆盖区域内95%以上位置，1X增强型载波前向接收信号；强度RXpower应大于-85dBm，C/I比应大于-8dB（边缘速率大于76.8kb/s）u 地下室：目标覆盖区域内95%以上位置，1X

7、增强型载波前向接收信号；强度RXpower应大于-90dBm，C/I比应大于-8dB（边缘速率大于76.8kb/s）从接收电平的需求角度看，EV-DO与1X相似，由于EV-DO满功率（43dBm）发射，而1X通常导频功率在36dBm，在EV-DO与1X共站共天馈模式下，一般来讲，EV-DO接收电平将强于1X接收电平5到7个dB左右。（3） 室内覆盖载波要求现有室内分布系统在引入1X多载波及EV-DO以后，由于载波的增加，有源设备功率需大幅增加。如果原有设备单载1X，50%负荷设计，现有设备以1载1X，1载EV-DO设计，有源设备功率需为原来3倍；如果原有设备单载1X，50%负荷设计，现有设备以

8、2载1X，1载EV-DO设计，有源设备功率需为原来4倍；如果原有设备单载1X，50%负荷设计，现有设备以3载1X，1载EV-DO设计，有源设备功率需为原来5倍；如果原有设备单载1X，50%负荷设计，现有设备以2载1X，2载EV-DO设计，有源设备功率需为原来6倍；这使功率需求随之变大，而现有常用分布系统有源器件一般为2W、5W、10W、20W，将不能满足需求，需通过增大干放功率或增加干放的数量来解决功率问题（当然，现有系统在计算功率的时候，可能会有变相功率预留，例如需要4W的功率，实际只有5W的器件）。（4） 有源器件的要求在引入1X多载波及EV-DO以后，由于载波数目的增加，受不同载波间的交

9、互影响，因而对现有有源器件的线性要求更高。从目前厂方处得到的信息来看，部分有源器件必须更换。综上所述，引入EV-DO以后，按照传统的室内覆盖解决模式，由于受到功放线性及功率需求的影响，现有有源器件信号需更换，功率得加大，同时会带来由于增加干放而带来的分布改造，而原有的高层“窗边效应”依然存在。从这个角度来讲，传统的有源分布模式将不能适应引入EV-DO后的室内覆盖需要。4 引入EV-DO后，室内分布系统的主要建设思路在引入EV-DO以后，可优先采用分布无源设计，从室内分布的设计上作文章，更强调信源与分布的组合方式（例如信源的多扇区结构）。（1） 覆盖面积的考虑：覆盖面积小的，优先采用无源单扇区结

10、构（一般为5万平米以下）；覆盖面积大的，按需采用分扇区结构。（2） 话务需求的考虑：话务量高的（如忙时语音业务话务量超过5Erl或有突发业务需求的，例如体育场馆），优先采用蜂窝+无源；话务量低的，酌情采用直放站+无源，或采用直放站+有源（不推荐）。（3） 建筑物结构的考虑：结构简单的，优先采用无源；结构复杂的，按需采用有源分布，泄露电缆（典型如地铁）（4） 信号源功率的考虑：信号源大的，优先采用无源；信号源功率小的，按需采用有源分布。（5） 大型机场、会展中心、铁路站、汽车站、地铁等业务量和业务质量均要求很高的超大型建筑，原则上采用全无源分布，象地铁等特殊场景需引入泄漏电缆模式。5 EV-DO

11、室内覆盖模式的改进为了配合以无源分布为主导的室内覆盖解决模式，引入EV-DO以后的室内分布系统的设计，需要做一些变革。5.1 在分部的设计上引入“结构”的设计模式 传统分布系统的设计师一个整体的设计，在设计过程中，先考虑满足点的需求，接着考虑各支路（层），在考虑分布主干，最后考虑信源；引入框架式设计以后，设计过程为：首先考虑满足点的需求，接着依次考虑满足层的需求，满足结构的需求，再考虑信源，最后考虑主干。系统的整改、调整，将主要基于结构之上。“结构”指在分布系统中式满足相关功率需求的层的结合，一般这些层是相邻的，对每一种业务类型，不同结构之间的功率需求相差不大，对每一种业务类型，不同结构之间的

12、功率需求总能在新源的功率范围内，每个结构都有一个“节点”，作为“结构”与主干的连接点。引入“结构”以后，室内分布系统的设计将变得简单，系统设计将基于“结构”之上，结构之间的关系相对独立，提高了设计效率；引入“结构”以后，室内分布系统的结构设计模式相对固定，可以轻松引入设计软件，提高了设计准确性；引入“结构”以后，可以“结构”为单位引入模拟测试，使分布的建设更能满足需求；引入“结构”以后，分布主干的断点减少，损耗降低，充分利用了信源功率；在“结构”的模式下，可方便的引入多系统接入，有效降低接入成本。分布的结构化设计的相关步骤为：（1） 根据需求及相关硬件资源确定结构的功率范围，注意结构功率的同时

13、要考虑结构到信源的距离；（2） 根据覆盖要求、边缘场强、天线增益、天线位置确定天线口的功率需求（可通过软件模拟）;（3） 根据天线口的功率需求、层内布线路径、层内相关损耗，层的归结点位置确定层的功率需求（可通过软件模拟）;（4） 相关联层组合在一起形成“结构”（可通过软件模拟）；（5） 根据“结构”和话务需求、信源硬件资源确定主干。 在设计的过程中，可通过模测作为辅助手段。其中需要注意的是：结构与信源息息相关，如果信源是可射频拉远的，结构的功率需求只要在射频拉远的模块的范围内即可；如果结构的功率来源是干放，结构的功率范围要在干放的最大输出范围内（不推荐使用干放）；如果结构的功率来源是蜂窝，要充

14、分考虑信源到达主干的功率损耗。5.2 必要时在信源的设计上引入室内多扇区结构引入EV-DO以后的室内分布系统，其突出问题是功率问题，不管是无源分布还是有源分布，设计的核心思想都需充分利用信源的功率。如果信源是蜂窝，且支持射频拉远（推荐模式），那么只需要将射频拉远与结构结合在一起即可。随着信源设备价格的下降，这种方式已经成为可能，并何有必要应用于大型楼宇。但是由于射频拉远数目和容量的限制，对于超大型楼宇可以考虑多扇区结构设计。如果信源是支持多扇区方式蜂窝，将不同的扇区与结构对应起来即可，有时单扇区可以对应两到三个结构，这时要考虑功率分配问题（注：随着信源设备的价格下降，这种方式已经成为可能，对超

15、大型楼宇应用很有必要）。如果信源是直放站、蜂窝（不支持射频拉远和多扇区方式），需将直放站、蜂窝与结构对应起来，考虑功率分配。5.3 引入EV-DO后室内分布功率问题的解决（1） 传统室内分布系统的改造方案u 增加有源器件功率或增加有源器件由于EV-DO大量占用原有有源器件功率，原有有源器件会出现功率不足的问题，可以通过增加有源器件功率或增加有源器件的方式来加以解决。方法有增加有源器件功率（更换有源器件），增加室内分布系统的前反向增益，增加干放（改变了室内分布结构）。在进行各项操作时，需要将信号强度控制在放大器的动态范围内，因为由此造成的放大器自激现象将会严重影响网络质量。u 信源整改无线直放站

16、更换为光纤直放站、微蜂窝；光纤直放站更换为微蜂窝，利用BBU加RRU模式等。此方法主要是通过增加信号源功率的方法来加以解决。u 调整原有室内分布系统结构EV-DO网络不支持真正的软切换，交叉覆盖对网络吞吐率影响非常大，需根据具体情况考虑增加室内覆盖天线，调整室内分布系统结构，改善不同信号区的交叉覆盖问题。（2） 在室内分布的设计上可以考虑引入异频设计模式对于CDMA 1X中存在“高层窗边效应”问题，采用传统的增加室内分布天线及功率的做法更笨无法达到需求，成本极度昂贵，因此应考虑如何降低CDMA 1X的功率需求。天线口功率的计算公式：Pout=Pant+Lant-Lair-Ld其中Pant是室内

17、覆盖天线口输出功率，Lair是室内覆盖空间传播损耗，Ld是室内隔断及多径损耗，暂时Ld取15dB（需根据具体情况确定）。Lant为室内专用天线增益，一般为2dB到3dB。假设：高层窗外信号为-55dBm，如果室内信号想压倒室外信号成为主导频，至少信号强度为-55dBm，假设天线口距窗边15米，综合损耗15dBm（多径、阻挡），天线增益3dBi，那么通过计算，要求室内天线口的功率11.8dBm，显然难以到达。如果说CDMA 1X模式下增加功率还有可能（例如增加干放、大量增加室内吸顶天线），在引入EV-DO后，传统的增加功率方式已不现实，因为大量增加室内吸顶天线，增加大功率干放就意味着巨额成本投入

18、，同时也提高了维护难度。因此，可通过室内分布的相关设计来满足此要求，最典型的是引入室内转移载波吸收1X话务，来解决室内分布中的功率不足问题。同时以上为例，窗边覆盖场强达到-85dBm即可，此时天线口功率为-18.2dBm即可，这可以利用无源分布系统轻松到达。采用这种方式的好处是：u 解决了功率不足问题，使得分布可以采用全无源方式，降低了维护难度。u 分布无源后，大幅度低了引入EV-DO后的室内分布改造成本。u Ec/Io大幅改善，提高了网络质量，解决高层导频污染问题。u 比较容易的实现了室内信源吸收话务，降低了宏基站的话务压力。图1为上海东方*大厦在引入异频前的Ec/Io情况，图2为该大厦在引

19、入异频后的Ec/Io情况。在实现方式，可以考虑以下几种方法：u 室内专用载波承载1X话务，室内、室外伪导频（分布无源）室内采用专用载波承载1X话务，室内分布结构不做调整；室内配置室外语音载波的伪导频，室内外小区互做邻区；室外基站对应扇区采用伪导频配置（针对室内专用频点），伪导频功率大幅降低，需保证所有切换发生在室外。对于高楼大厦最密集的区域，往往室内蜂窝数量大大超过室外宏蜂窝数量。优点：分布无源，扩容方便，维护方便，成本相对低廉；可以酌情使用单扇区结构，信源成本降低；分布无需采用更多的天线，改造方便；有利于室内分布吸收话务量。缺点：室外伪导频的功率不太好控制，要求基站支持新的载波，存在实施困难

20、。u 室内专用载波分区覆盖模式（分布无源）该模式采用上海电信网优中心“三区两层法”的建设模式。室内信源采用多扇区模式，地下室以及裙楼、一、二楼（可能三楼）采用语音载波配置与室外一致，设立室内专用频点伪导频。室内气体楼层用蜂窝其他扇区覆盖，利用室内专用频点为话务频点，设立室外语音载波的伪导频。室内专用载波分区覆盖模式如图3所示：图3 室内专用载波分区覆盖模式优点：分布无源，扩容方便，维护方便，成本相对低；分布无需采用更多的天线，改造方便；有利于室内分布吸收话务量。缺点：必须采用多扇区模式。u 室内专用载波承载1X话务，室内伪导频室内采用专用载波承载1X话务，室内分布结构不做调整；室内配置室外语音

21、载波的伪导频，室外小区添加室内小区作为邻区（图4）图4 室内专用载波承载1X话务，室内伪导频优点：分布无源，扩容方便，维护方便，成本相对低廉；可以酌情使用单扇区结构，信源成本降低；分布无需采用更多的天线，改造方便；有利于室内分布吸收话务量。缺点：1X用户由室内向室外移动时，当距离建筑物比较远时，可能会掉话。u 室内专用载波承载1X话务，室内伪导频，室内异频向外做下切换优点：分布无源，扩容方便，维护方便，成本相对低廉；可以酌情使用单扇区结构，信源成本降低；分布无需采用更多的天线，改造方便；有利于室内分布吸收话务量，但效果不如上一种方法。缺点：室内异频向外做下切换时，可能会产生反复切换的情况。6 总结在CDMA网络引入EV-DO后，传统的室内分布设计方案必须予以变革，考虑到大幅降低建设成本的需求及改善网络质量的需要，建议采用以下方法：u 原则上采用分布无源系统；u 在分布的设计上引入“结构”的设计模式u 在信源上推荐采用支持射频拉远的多频点信源，必要时引入多扇区信源模式；u 为了降低功率需求，必要时引入室内覆盖专用频点；u 通过这些模式的应用和改进，对于今后EV-DO引进后室内覆盖的整体建设具有一定积极的参考意义。