陳孟陽

【摘 要】

首先分析目前LTE深度覆蓋的現(xiàn)狀和難點，闡述了大型綜合場所LTE覆蓋對網絡建設廣度和深度的迫切，需采用多方案多途徑綜合覆蓋，而后結合工程實踐分析弱覆蓋和干擾分析排查，總結大型綜合場所LTE覆蓋需要深度規(guī)劃、多種方式結合、因地制宜及靈活處理，以提高網絡覆蓋和網絡質量。

【關鍵詞】

LTE 室內覆蓋 深度覆蓋 大型場館

1 網絡覆蓋背景

現(xiàn)今大型場館都是裝修復雜、分隔結構不規(guī)則，特別是大型商貿樓宇，單層面積大、裝修高檔精致、人流量大、單個小區(qū)覆蓋不夠，面對LTE技術的進步創(chuàng)新和物聯(lián)網高科技產品的應用，LTE網絡建設在人流集中、通信業(yè)務繁重、面積巨大的場館的要求更高更嚴。這些大型場所往往是重大聚集人群所在地，其場地單層面積大、容納人數(shù)眾多，通訊的特點為密度高、話務量大、業(yè)務流量集中，僅依靠覆蓋室外的宏站難以解決這些矛盾，必須運用深度的室內覆蓋手段加以解決。

大型場館區(qū)LTE信號覆蓋普遍存在的問題：覆蓋區(qū)信號弱，信號分區(qū)難以控制到位，干擾嚴重，金屬天花衰減嚴重并且反射厲害，總的問題癥結有兩個：一是場館內存在弱覆蓋或盲區(qū)；二是干擾復雜，LTE的業(yè)務速率不達標。對此本文接下來將探討一下哪些策略可以加強和改善大型場館區(qū)LTE信號深度覆蓋，并分析所提出的應對解決方案。

2 針對弱覆蓋或盲區(qū)的解決方案

商場的單層面積大、管線井道不夠、信源功率有限、金屬材質裝修、屏蔽阻擋多以及場內商鋪物業(yè)協(xié)調難度大，這些都影響到LTE的信號覆蓋效果。在常規(guī)室內分布系統(tǒng)解決不到的地方可以借助新型設備。

2.1 采用新型設備進行補充覆蓋

目前幾大核心設備廠家都有新型設備推出和應用。愛立信早在全球100多家通信運營商試用或商用了其“RDS”（Radio Dot System，無線點系統(tǒng)）。愛立信“點系統(tǒng)”是補充宏站的弱項、精準小區(qū)域覆蓋的基礎設備，克服了安裝環(huán)境和物業(yè)難題，可滿足在室內提供高質量通信業(yè)務的廣泛需求，如用來提高室內APP應用覆蓋率。如圖1所示，愛立信無線點系統(tǒng)的外形是小圓盤形狀，分為上下兩個部分。上面部分是有源天線，可以根據(jù)不同網絡制式及不同頻段進行換用，下面部分底座是連接五類線的，這兩個部分組成的圓盤，再連接上室內射頻單元和數(shù)字單元及天饋系統(tǒng)，就是一個完美的微小基站。愛立信無線點系統(tǒng)是目前最小巧的微小基站，擴展和演進都可靠，因此可以滿足大型場所室內不同場景的需求，一條網線加上饋電就能建站，快速幫助運營商建設優(yōu)質的室內分布系統(tǒng)。

圖1 愛立信Radio Dot System系統(tǒng)

如圖2所示，華為針對室分系統(tǒng)研發(fā)出LampSite的新架構，組成分為三部分：pRRU（Pico Remote Radio Unit，遠端射頻單元）、RHUB和BBU（Building Baseband Unit，室內基帶處理單元）。pRRU支持多模多載波制式；BBU基帶共享資源，通過一根多模光纖就能承載載波；pRRU的室內安裝可采用PoE（Power over Ethernet，有源以太網）饋電，供電和數(shù)據(jù)傳輸通過一根網線或光纖來實現(xiàn)，施工簡便同時能滿足多種應用場景需求。華為LampSite在不同場景覆蓋中既能提高網絡容量，又能改善網絡覆蓋質量。華為LampSite具有布放簡便、聚合載波、多入多出、容量大、多模多載波和易維護等優(yōu)點，可滿足大型場館多用戶高要求的需要。新的LampSite2.0同時支持運營商語音和數(shù)據(jù)業(yè)務能力，可以以數(shù)據(jù)業(yè)務為中心，兼顧其他業(yè)務需求，建設滿足高端用戶的通信網絡。

圖2 華為LampSite系統(tǒng)

如圖3所示，中興通訊開發(fā)的Qcell數(shù)字室內覆蓋系統(tǒng)也具有集成度高、容量大、連續(xù)覆蓋、部署簡便、可持續(xù)演進、維護方便，多模多載波等優(yōu)勢。中興通訊Qcell系統(tǒng)一般由pRRU、pBridge和BBU組成。pRRU可支持多模多載波；pRRU和pBridge之間通過光纖或網線連接，一般采用標準網線組網和饋電，可實現(xiàn)共享多載波資源，與傳統(tǒng)宏站共網管系統(tǒng)，Qcell系統(tǒng)小區(qū)裂變或聚合擴容簡易可行。

以上幾類新型設備雖然優(yōu)點很多，功能也強大，但是在大型場館全部采用這類設備覆蓋，難免造價太高，系統(tǒng)龐大且小區(qū)規(guī)劃多而雜，所以一般建議用作小區(qū)域內覆蓋或補盲和重點加強覆蓋等。常規(guī)還是以傳統(tǒng)DAS（Distributed Antenna System，分布式天線系統(tǒng)）方式為主、新型設備為輔，以節(jié)約資源和降低建設成本。

2.2 Small Cell/Nanocell破解室內覆蓋難題

Small Cell/Nanocell是低功率的無線接入節(jié)點，一面世就憑借體積小、智能化設計、安裝部署快捷簡易、組網比較靈活等優(yōu)勢備受室內覆蓋系統(tǒng)建設的寵愛，只要有網線就可作為回傳并通過互聯(lián)網接入電信運營商核心網，滿足用戶的無線語音及數(shù)據(jù)業(yè)務需要，成為室內信號覆蓋的又一重要設備和手段。

Small Cell/Nanocell可以說是為解決室內小范圍的覆蓋難題而生。Small Cell/Nanocell無線接入點的發(fā)射功率一般都比較低，它的回程是通過寬帶接入網絡，靈活地用于在天饋系統(tǒng)布放困難而信號差的室內，以在改善室內的無線信號覆蓋的同時提高網絡容量，并且建網快速。目前Small Cell/Nanocell的產品在實際應用中還有待改進和完善的地方，諸如自適應、室內外協(xié)同、干擾控制等。相對于宏站而言，Small Cell/Nanocell的SON（Self-Organized Network，自組織網絡）還不很完善，Small Cell還有待大力發(fā)展和提高SON技術。Small Cell因為融合了Picocell、Femtocell、Microcell等多種技術，目前已經成為新型設備中最能有效解決弱覆蓋和盲區(qū)的手段之一，并得到廣泛應用和推廣。

2.3 DAS+室內美化天線加強室內覆蓋

傳統(tǒng)的DAS一般以同軸電纜等天饋設備系統(tǒng)為主，由許多個天線組成，系統(tǒng)分為有源系統(tǒng)和無源系統(tǒng)兩類。如用在不同制式網絡合路一套分布系統(tǒng)，一般各種制式系統(tǒng)信源功率不很匹配；有源設備和天饋設備都比較多；天饋系統(tǒng)安裝的物業(yè)協(xié)調難度大、建設周期長。

但大型場所的LTE覆蓋受建筑結構和安裝條件的限制，并不能完美解決大型場所的覆蓋。主要受阻的原因還是金屬天花和金屬裝修材料，以及離散分布的小天線數(shù)量大，導致物業(yè)和商鋪都反對安裝分布式天線系統(tǒng)。最好的解決方法是使用多種美化隱蔽天線，如：薄片式美化天線、煙感式美化天線及指示（廣告）牌美化天線，但是目前美化天線廠家提供的產品還不盡如意，可以加以改進和提升。如圖4所示，對于金屬天花一般都不是整個大塊的，可以考慮把美化天線與金屬天花嵌入一體化設計，安裝時把整塊金屬天花更換安裝，減小現(xiàn)場施工時間和保證施工質量，大大改進美化隱蔽效果，更容易被大眾接受。控制好室內室外和室內多個小區(qū)之間的干擾，使得室內覆蓋達到最好的覆蓋效果，最大程度地提高網絡設備的利用率，降低成本和投資。

圖4 室內美化隱蔽天線（與金屬天花集成更佳）

DAS是目前室內覆蓋最通常采用的解決方案，DAS系統(tǒng)覆蓋方案的大規(guī)模應用為室內覆蓋發(fā)揮了無可替代的作用，為傳統(tǒng)室內覆蓋做出巨大貢獻。DAS系統(tǒng)覆蓋方案如果要繼續(xù)保持室內覆蓋領域的主導優(yōu)勢，只有創(chuàng)新和融合高新技術變革，緊追技術革新的腳步，如與可見光通信技術、寬頻帶薄片天線、新型多天線陣列傳輸?shù)刃录夹g融合。

上述3種覆蓋方式的比較如表1所示。

3 針對干擾復雜的解決方案

目前大型場所的電磁環(huán)境越來越復雜、新型建筑材料使用越來越普遍、通信系統(tǒng)使用的頻段越來越多，導致電磁干擾越來越多、越來越嚴重。

工程建設中可以避免和解決的方案大致可以從3個方面考慮：從網絡規(guī)劃上提前規(guī)避；使用高功率高品質的設備降低干擾；因地制宜使用創(chuàng)新產品和方法。

3.1 從網絡規(guī)劃上提前規(guī)避

前期勘測規(guī)劃時要仔細，做足工作，現(xiàn)場掃頻電磁環(huán)境，重點掃頻場館的對講尋呼系統(tǒng)、公安消防系統(tǒng)等，并調查業(yè)主使用什么頻段的無線射頻門禁開關和報警系統(tǒng)，搜集現(xiàn)有場館各家運營商使用的通信系統(tǒng)頻段資料。工程建設中經常會碰到諸如公安系統(tǒng)干擾通信系統(tǒng)、業(yè)主對講系統(tǒng)干擾通信系統(tǒng)、酒店商場射頻門禁系統(tǒng)干擾通信系統(tǒng)以及運營商同行相互干擾通信系統(tǒng)等情況。針對目前多系統(tǒng)多電磁的環(huán)境，前期做好勘測和電磁環(huán)境普查很有必要，完全可以避免后期的工程整改和設備更換，避免人力物力財力的浪費。特別是大型場館的施工環(huán)境和施工時間都有很高要求和嚴格管理，所以工程建設初期的網絡勘測、網絡規(guī)劃、網絡容量設計、網絡繼續(xù)升級演進預留都值得詳盡考慮和做足功課。運用技術手段做網絡仿真和實地模擬測試都是可取的。

3.2 使用高功率高品質的設備降低干擾

當兩個或者多個信號同時進入通道時，由于非線性作用，信號的組合頻率會形成互調信號，其中3階互調信號最強。如果互調信號落在小區(qū)上行帶內，那么就會形成互調干擾信號。室分多系統(tǒng)場景中通常有GSM900、LTE、WCDMA與CDMA系統(tǒng)，隨著LTE大規(guī)模建設，干擾越發(fā)嚴重。其主要干擾有幾類：

（1）下行頻段：中國電信CDMA：870—880MHz；中國聯(lián)通GSM：954—960MHz；中國聯(lián)通LTE：1840—1860MHz。

1）組合一：1860+960-870=1950MHz，WCDMA受干擾；

2）組合二：1840+954-880=1914MHz，LTE2.1受干擾。

如果將中國電信LTE（1860—1875MHz）考慮進來的話，干擾帶在1914—1965MHz，對中國電信2.1G、WCDMA都存在干擾。

（2）二次諧波2f1/2f2：CDMA有源設備產生二次諧波頻率1740—1760MHz；無源器件產生二階互調f1+f2頻率1740—1760MHz，對中國聯(lián)通LTE1.8G造成干擾。

LTE高峰均比信號導致無源器件產生飛弧雜散干擾信號，表現(xiàn)在離LTE下行頻段較近的中國電信LTE1.8G、中國聯(lián)通WCDMA系統(tǒng)干擾較為突出。

針對以上幾種干擾類型，可通過更換高性能器件提高互調抑制比，減少上行寬帶噪聲降低干擾，這部分干擾主要由于器件互調、功率容量滿足不了LTE高峰均比要求，特別是在多系統(tǒng)合路中，其干擾特性更具有普遍性。

LTE速率跟干擾關系很大，所以要盡可能降低干擾以提高LTE速率，提高LTE網絡質量。

4 因地制宜使用創(chuàng)新產品和方法

隨著LTE建設的深度和廣度的加大，各類廠家相繼推出工程應用的新產品，或是解決多系統(tǒng)合路及鄰頻干擾的問題；或是解決機房設備空間不夠及節(jié)約能耗的問題，如雙路變頻設備就是LTE室內分布系統(tǒng)及其雙路變頻設備。

雙路變頻設備包括第一部分和第二部分：第一部分包括第一支路和第二支路；第二部分包括第三支路和第四支路。其中第一支路和第二支路分別用于傳輸一路發(fā)送給另一端的信號；第三支路和第四支路分別用于傳輸一路從另一端接收的信號。第一支路和所述第二支路的組成結構相同；第三支路和第四支路的組成結構相同。

雙路變頻設備為支持MIMO的LTE室內分布系統(tǒng)提供了具體的解決方案，又如多載波功放基站放大器不僅大大降低了能耗，也極大節(jié)約了機房空間，再如1.8G鄰頻合路器就是犧牲1M多的帶寬而獲得近4M的帶寬，有效解決DCS（Distributed Control System，分布式控制系統(tǒng)）與1.8G的LTE合路問題，使LTE在工程中獲得20M的帶寬應用，又避免與DCS的鄰頻干擾。

大型場館覆蓋中有時會遇到一些奇怪的現(xiàn)象：如樓上一層能收到樓下一層的射頻信號，甚至樓下一層的射頻信號還強過樓上本層的射頻信號，粗看還以為小區(qū)配置錯誤或鏈路錯誤，其實是場館的新型地板建筑材料和金屬天花一致作用的結果。

如圖5所示，如果安裝在金屬天線內的擺放位置偏斜一點，情況更嚴重，導致這種情況的主要原因是地板的電磁穿透損耗大大小于金屬天花的穿透損耗，樓下一層金屬天花內的天線發(fā)射的射頻信號差不多大部分發(fā)射到樓上一層，而樓上本層金屬天花內的天線發(fā)射的射頻穿透金屬能力很弱。唯一的解決辦法就是換掉天線下面的金屬天花，避免金屬反射射頻信號，或是用美化天線外置于金屬天花下面。

對于復雜的情況，具體問題還是需要具體分析解決，因地制宜。

圖5 樓下反射信號穿透到樓上一層

5 結論

大型場館室內深度覆蓋問題一直是室內通信網絡建設的重點，建網初期要充分規(guī)劃和勘察，兼顧繼續(xù)演進性，LTE網絡規(guī)劃設計中應要求覆蓋和容量并重，靈活選擇站型和網絡頻段，以傳統(tǒng)DAS系統(tǒng)為主、其他新型系統(tǒng)為輔，以立體分層、點面結合、內外協(xié)調的組網方式進行室內外和室內小區(qū)間整體設計。優(yōu)先考慮建設DAS分布系統(tǒng)，局部區(qū)域增加選擇微小基站系統(tǒng)、PicoRRU拉遠、Picocell等覆蓋局部區(qū)域的靈活組網方式，合理使用室內美化隱蔽小天線，實現(xiàn)大型場館的整體良好覆蓋。同時針對局部區(qū)域或重點區(qū)域建設入戶布放的Nanocell或Femto基站，有效解決有弱/盲覆蓋區(qū)域的室內深度覆蓋問題。

大型場館室內深度覆蓋因為人流集中、業(yè)務集中、用戶要求高、流量需求大等問題凸顯LTE網絡建設的緊要和關鍵。通過點線面綜合發(fā)現(xiàn)網絡覆蓋問題，施工前期從大型場館的電磁環(huán)境入手，避免與有關無線射頻干擾，從建筑分布結構合理規(guī)劃網絡使用頻段和小區(qū)規(guī)劃，充分預估網絡業(yè)務量和網絡演進性。網絡建成初期測試網絡，查弱補盲和優(yōu)化網絡，對重點區(qū)域和難點區(qū)域靈活選用網絡設備和方式方法，網絡投入使用后定期維護和升級，及時解決網絡突發(fā)問題和用戶訴求，給用戶提供可靠優(yōu)質的LTE網絡服務。

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