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TD-LTE室内外协同覆盖方案探讨

TD-LTE室内外协同覆盖方案探讨

文章先通过介绍TD-LTE室内外协同覆盖概念以及策略,探讨了TD-LTE室内外协同覆盖方

案的可行性。再以实际工程案例论证了网络室内外协同优化的必要性和重要性,并提出相

应的优化思路和内容作为参考。

【摘要】

【关键词】TD-LTE 室内外协同覆盖频率组网切换机制

曾哲君 宋永胜 广东省通信产业服务有限公司咨询设计分公司

1 引言

2012年是T D-L T E发展的关键年,中国移动将在全国开展TD-LTE扩大规模试验网建设任务。由于我国目前还没有真正意义上的LTE商用网络,在TD-LTE室内覆盖方面也尚处于探索阶段,因此在这种形势下,研究如何协调室内外站点的信号、平衡室内外覆盖,使网络性能更加优化的问题,对提高TD-LTE 网络质量有着至关重要的作用。本文分析了TD-LTE 系统室内外站点协同覆盖应把握的关键问题,并给出室内外站点协同优化的策略。

2 TD-LTE室内外协同覆盖概念

从目前的组网方式来看,宏蜂窝、微蜂窝、射频拉远站建设不是一成不变的,无论在室外还是室内都存在各种站型的混合组网,因此片面地区分室外建设与优化、室内建设与优化、宏基站建设与优化、微蜂窝建设与优化等都是孤立不正确的。

此外,由于城市的发展传播环境也时时变化,对这些要灵活地进行应变。例如:

(1)室内建筑物旁新增基站时,建筑物周围的信号混杂度会增加;

(2)室内建筑物旁的基站搬迁时,室内分布系统的覆盖半径扩大会流失到建筑物外对道路造成影响;

(3)室内建筑物旁增加或拆迁建筑物时,外部引入的信号的变化会影响室内信号覆盖;

(4)室外场景为高大密集的CBD商业楼宇时,室外高层基站信号在区域底层将无法达到预期的覆盖效果,甚至可能会出现盲区或弱覆盖区,直接影响4G网络的高速数据业务使用。

综合以上考虑,于是提出了“室内外协同覆盖”的概念,其具有以下优点:

(1)覆盖方式相互补充、相互配合;

(2)最佳的资源利用率;

(3)解决一些单一方法无法逾越的覆盖障碍。

收稿日期:2012-04-16

责任编辑:袁婷 yuanting@https://www.sodocs.net/doc/6a10305255.html,

3 TD-LTE室内外协同覆盖策略

3.1 频率组网策略

目前,TD-LTE的可用频段有F频、D频和E频三个频段,具体如表1所示:

表1 TD-LTE频谱占用情况表

频段占用频段特点拟用场合

F频段

与TD-SCDMA共用

1880MHz~1915MHz频段

传播损耗、穿透损耗相

对较小,与现有TD-S

共站下覆盖较好,可节

省投资和降低建设难度

室外

D频段

独立采用2.6GHz频段

(2580MHz~2620MHz)

传播损耗、穿透损耗相

对较大,与TD-S共站

不能连续覆盖,需要增

加站址密度

室外

E频段

与TD-SCDMA共用

2320MHz~2370MHz频段

室内

移动通信网络室内外频率组网方案主要有四种类型,如图1所示:

图1 室内外频率组网示意图

全同频组网和低层同频高层异频组网方案属于同频组网的范畴;而全异频组网和一层同频全楼异频组网方案则属于异频组网的范畴。结合4G室内覆盖环境特点可知,各种方案分别有其应用场所。

(1)全同频组网方案

全同频组网最大的优点是提供了良好的平滑过渡性能,但是受室外信号影响大,容易导致室内覆盖系统实际能支持的最大路损大为减少,从而降低了信号源的实际覆盖能力。该方案适合应用于建筑物穿透损耗较大、无线环境较为封闭的室内环境,如地铁、地下车库等。(2)低层同频高层异频组网方案

低层同频高层异频组网吸取同频组

网的优点,高层采用异频提供良好的覆盖和容量。但在实际应用中,受电梯工程布线的限制,电梯和高层将发生大量的异频硬切换,对用户主观感受影响较大。同时,需要仔细平衡同频覆盖能力所能达到的楼层,增加共用改造难度,工程上很难快速实现多系统共用。

做好室内外信号之间的平衡对同频组网提出了很高的要求,因此异频组网成为解决室内外信号之间干扰和泄漏的一种良好方案。室内外异频组网可采用以下两种方案:

(3)全异频组网方案

相比全同频组网方案而言,全异频组网方案能够很好地解决室内外信号的干扰和泄漏,快速共用2G系统有效分担室外网络负荷。全同频组网方案必须规划好室内外出入口,如正门口、车库等区域的硬切换。

(4)一层同频全楼异频组网方案

一层同频全楼异频组网方案则拥有了全异频组网方案的全部优点。为了消除室外信号在室内的影响,特别在一层单独引入一个低价小功率信号源产生的同频小区信号,用户由室外到室内时,经由该同频小区盲切到室内异频小区,可提供良好的切换区域控制。

频率组网建议如下:

室内外同异频组网共同存在:在进行TD-LTE室内外覆盖建设时,采用哪种组网方案,需要具体问题具体分析,不能一概而论。实际网络中,比较合理的情况是既有同频方案,又有异频方案。如果干扰可以控制,则建议采用宏蜂窝频点,即同频方式;如果干扰难以控制,则可考虑采用异频方式。

“干扰可以控制”建议值为10dB:在室内,室内覆盖系统比室外基站的导频功率强10dB,使得室内的用户可以抵抗较大的信号波动而驻留在室内小区中。针对室外信号在室内波动小的区域,可以适当放宽要求,建议不能低于5dB。

严格控制室内外信号相互的影响:室外信号入侵容易对室内靠窗区域形成浅层信号强覆盖,因此应特别注意室外小区对室内的越区信号干扰。同时,室内信号通过建筑物的窗户等低损耗的区域泄漏到室外,

需特别控制室内信号避免泄漏到外围的道路上去。3.2 切换机制策略

从切换机制上看,TD-LTE由于取消了RNC节点,使用了扁平化的网络架构,因此L T E 只有硬切换。结合室内外频率组网分析可知:硬切换在室内覆盖和室外网络相对独立,邻区配置工作量小,对室外网络拓扑冲击小。异频硬切换成功率较软切换低,受信号波动影响大,如切换时机控制不好容易导致切换失败进而导致掉话,影响用户感受。

从切换发生的区域来看,室内外的切换区域主要集中在以下区域:

(1)室内外正门出入口;(2)室内外车库出入口;(3)室内电梯内外;(4)室内平层多小区之间;(5)室内靠窗区域;

(6)室内中空区域多小区之间。

针对TD-LTE的切换机制及切换区域设置建议如下:

(1)应避免靠窗区域成为切换区。

(2)室内外出入口需要设置合理的切换区。1)切换带原则上要求放在门外3m~5m处人流量较少的地区;

2)当大堂门外为人流量较大的街道时,室内外切换带放在楼内大厅内,避免有人从门口穿过时产生不必要的切换;

3)当大堂门紧邻马路时,严禁将切换带设计在楼外的马路上;

4)进出车库的切换区设计在车库出入口外。

(3)针对室外信号穿透覆盖室内信号很强,特别是在大厅中空的场景中,当室内外采用异频组网方案时,建议引入过渡小区,以保证切换成功率,避免室外小区到室内时发生电梯硬切换。

1)过渡小区的设置:针对出入口,增加引入和室外同频点的小

区,在出入口处形成室内和室外这两个频点的信号覆盖,当用户进入室内时,软切入室内同频小区,并硬切入室内异频小区;当用户出室内时,触发压缩模式,从室内异频小区过渡到室外小区;

2)实际应用中,可充分利用RRU对多载频的灵活支持,即将覆盖出入口的RRU配置成双载频,这样,在不改变室内频点下小区组网拓扑,又严格控制了另一频点的信号覆盖区域,有效地解决了大厅中空场景下的室内外切换问题。

4 TD-LTE 室内外覆盖案例分析

南方某省会城市高校区地理上是一个岛屿,交通有桥梁、隧道、地铁与外界连通,环境上主要是各大高校、人群为教师和学生,由于高校区特殊的地理和用户情况,产生了特殊的TD-LTE网络覆盖场景以及网络需要考虑的覆盖重点、难点。

针对高校区的TD-LTE全岛覆盖方案,可以采用室内外协同覆盖的整体布局,从地理位置上把高校区当成一个与外界相对独立的整体,使用室外宏基站、室内分布系统以及室外小型分布系统三种手段,提供全方位立体的室内外协同覆盖解决方案,通过基站和分布系统相结合的方式,实现深度覆盖。

4.1 频率组网方案

室内外基站协同覆盖示意图如图2所示:

图2 室内外基站协同覆盖示意图

根据目前TD-LTE的频率资源,结合高校区现场情况,可使用以下频率组网方案:

(1)室外宏基站采用F频段,主要解决高层及道路等公共开放区域的面覆盖,实现高校区LTE网络的连续,做覆盖层。室外宏站布点图如图3所示。

(2)室内分布系统采用E频段,主要考虑部分大型商业中心、广东科学中心、医院及部分高校图书馆等人流量大、建筑物纵深面积较大的室内场景。

(3)室外小型分布系统采用D频段,主要解决高校区内用户数据需求较大的部分区域特别是低层用户数据需求,与室外宏基站异频组网,上下两层,分频覆盖,做容量层。室外分布系统区域规划图如图4所示。

图3 室外宏站布点图

图4 室外分布系统区域规划图4.2 重难点问题

(1)潮汐效应

问题描述:

高校区里面的教职工和学生白天在教学楼、办公区域大量聚集,晚上夜自习课后又向宿舍区大量迁徙,这就产生了通信系统中常见的“潮汐效应”。此种现象引发了移动通信系统中话务量的流动,使得热点区域在特定时刻出现突发大话务量,导致网络拥塞、无法接入;对于建网初期的容量规划也带来一定的困难。而在应对该类型区域内大话务量流动的同时,实现降低建网成本,提升运营核心竞争力,成为摆在运营商面前的一道棘手难题。如图5所示:

图5 高校区室外场景照片

(2)地貌阻挡

问题描述:

高校区内教学区和生活区建筑物跨度大、面积广,且楼高都在七层以上,对高层室外宏站信号阻挡严重,造成低层存在弱覆盖区。

解决办法:

(1)考虑引入新的基站类型,如低层小型室外分布系统的方法来弥补高话务区域的容量和通话质量问题。可把宿舍区、教学区按地理位置划分成不同片区,在低层公共绿地或对面楼层安装小型美化双流天线覆盖,吸收低层话务及数据流量;

(2)应用C-RAN技术,把室外分布系统的BBU 集中放置在高校区信息楼中心机房内,同一个高校的宿舍区和教学区的RRU共用1台BBU,这样话务迁徙

的两个相邻区域可以共用基带池内的资源,大大提高

曾哲君:工程师,PMP,硕士,现任广东省通信产业服务有限公司咨询设计分公司(原广州市电信设计有限公司)无线网络设计院无线设计三所所长,主要从事无线通信网络规划咨询、工程设计工作。

宋永胜:高级工程师,国家注册咨询师,PMP,硕士,现任广东省通信产业服务有限公司咨询设计分公司(原广州市电信设计有限公司)无线网络设计院总工,主要从事无线通信网络

规划咨询、工程设计工作。

作者简介

设备的利用率,降低建设成本。C-RAN方案示意图如图6所示:

图6 C-RAN 方案示意图

5 总结

室内外协同覆盖不是一个新兴的课题,而是对各种优化手段的一个总结与综合应用。对于TD-LTE网络,在日趋复杂的混合组网实际应用中,需要更高效地调动资源,有效优化网络,提升网络质量,从而体现了室内外协同覆盖的必要性和重要性。类似地,其

他移动通信网络也同样可以参考应用。

优朋普乐甘辛:不惧腾讯等企业进军互联网电视

近日,优朋普乐副总裁甘辛在接受搜狐IT专访时表示,互联网电视在国内无论是产品准备、技术平台,包括用户数都已经达到了一定规模。

甘辛表示,对于优朋来说,更愿意将自身定义为服务商。从2006年公司成立开始,一直致力于基于影视产品的解决方案。从2008年开始致力于互联网电商的平台和运营工作,目前已经与电信、联通、移动、铁通等40家地方运营商合作,接下来还会加强这方面的工作。

目前,腾讯、联想等巨头纷纷进入互联网电视,甘辛认为,中国整个宽带账户超过1.8亿,用户超过4亿,市场规模足够大,现在最重要的是将传统的电视用户培养为互联网电视用户的使用习惯。

对于谷歌TV、Apple TV进军中国的问题,甘辛表示,两家公司也是看好了中国市场的发展。但从另外一个角度来说,互联网电视在中国发展还是有一些门槛,第二个,内容的组织要在大陆的正版版权授权,国际巨头和中国企业不具有可比性。(搜狐IT)

参考文献:

[1]王有为. 3G室内外协同覆盖[J]. 邮电设计技术, 2009(11):

21-25.

[2] 赵龙,王亚昕,孙宏韬. 移动通信网络小区覆盖的室内外

协同解决方案[J]. 移动通信, 2011(6): 28-31.★

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