李明??

【摘要】在分析運(yùn)營商室內(nèi)覆蓋建設(shè)遇到的挑戰(zhàn)基礎(chǔ)上，通過對三類新技術(shù)光纖/五類線分布雄（基帶拉遠(yuǎn)）、光纖/五類線分布雄（射頻拉遠(yuǎn)）、通道變頻分布系統(tǒng)分析對比，結(jié)合窄巷子、城中村、高層住宅、大型酒店、高檔寫字樓、以及大型場館等具體場景特性，給出三類新技術(shù)方案的使用場景及新技術(shù)方案的發(fā)展建議。

【關(guān)鍵詞】室內(nèi)分布系統(tǒng)；光纖分布系統(tǒng)；基帶拉遠(yuǎn)；射頻拉遠(yuǎn)；變頻分布系統(tǒng)

Analysis and research on the construction of 4G indoor distribution system

Li Ming

（Tianyuan Ruixin Communication Technology Co.， LtdXi'anShaanxi710075）

【Abstract】On the analysis of operators based on indoor covers the construction challenges， based on three kinds of new technology fiber/five male line distribution （baseband pull away）， optical fiber/five male line distribution channel （rf）， frequency distribution system analysis， combined with the narrow alleys， villages， high-rise residential， large hotels， high-grade office buildings， and large venues such as the specific scene features， the use of three kinds of new technology solutions is given scenario and Suggestions of the development of new technical solutions.

【Key words】Indoor distribution system；Optical fiber distribution system；Base band pull；Radiofrequency pull；Variable frequency distribution system

1. 前言

4G技術(shù)的引入可以極大地提升運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)容量和用戶體驗(yàn)，但也對室內(nèi)覆蓋帶來了新的挑戰(zhàn)，主要現(xiàn)在 MIMO 技術(shù)的引入需要兩路獨(dú)立的射頻鏈路進(jìn)行傳輸，對室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)和改造帶來極大的挑戰(zhàn)，需要對 4G室內(nèi)分布系統(tǒng)的傳統(tǒng)建設(shè)方案以及新型的解決方案進(jìn)行研究。

2. 傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)的挑戰(zhàn)

隨著4G無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的深入，以住宅小區(qū)、密集寫字樓、城中村為代的室內(nèi)深度覆蓋場景成為各運(yùn)營商關(guān)注的重點(diǎn)，室內(nèi)分布系統(tǒng)作為解決室內(nèi)深度的有效手段，但在深度覆蓋建設(shè)中面臨選址困難、維護(hù)困難、話務(wù)吸收不足等諸多難題，主要現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）傳統(tǒng)室內(nèi)分布質(zhì)量差，存在優(yōu)化問題多；

（2）在覆蓋問題上，深度覆蓋不足，信號外泄，高層信號混雜，室內(nèi)外2G/3G協(xié)同性差；

（3）多網(wǎng)合路設(shè)計(jì)室內(nèi)分布系統(tǒng)升級困難。以山西某運(yùn)營商為例，其室內(nèi)分布系統(tǒng)大部分都是多系統(tǒng)合路的分布系統(tǒng)，包括GSM 和 3G 合路的分布系統(tǒng)以及部分 GSM、3G、WLAN 合路的分布系統(tǒng)。無源分布系統(tǒng)在穩(wěn)定性上要優(yōu)于有源分布系統(tǒng)，但也存在一定的挑戰(zhàn)，包括優(yōu)化調(diào)整難度大，系統(tǒng)升級困難等，對于引入4G系統(tǒng)的改造難度大；

（4）密集建筑群覆蓋需求激增，建設(shè)美化程度要求高，選址困難 。

面對上述挑戰(zhàn)，我們需要在 4G網(wǎng)絡(luò)的部署和運(yùn)營中重點(diǎn)關(guān)注室內(nèi)弱覆蓋、室內(nèi)熱點(diǎn)覆蓋和室內(nèi)分布系統(tǒng)的技術(shù)問題，給出切實(shí)可行的新型室內(nèi)解決方案。

3. 4G室內(nèi)覆蓋新型建設(shè)方式介紹

3.1光纖/五類線分布系統(tǒng)（基帶拉遠(yuǎn)）。

3.1.1技術(shù)特點(diǎn)。

（1）光纖/五類線分布系統(tǒng)（基帶拉遠(yuǎn)）是一種在室內(nèi)進(jìn)行光纖或五類線布線的新型信源系統(tǒng)，由主設(shè)備廠家提供（基站示意圖見圖1）。

（2）光纖/五類線分布系統(tǒng)（基帶拉遠(yuǎn)）為有源系統(tǒng)，由主設(shè)備BBU接入合路單元DCU、RHub、pRRU構(gòu)成，設(shè)備之間采用光纖或五類線連接，目前支持4G，遠(yuǎn)期支持2G/3G/4G三模拼裝外加WLAN，可實(shí)現(xiàn)多制式功率自動匹配同覆蓋，并實(shí)現(xiàn)對所有設(shè)備的監(jiān)控。

（3）光纖/五類線分布系統(tǒng)（基帶拉遠(yuǎn)）它比同軸電纜（饋線）易于布放；遠(yuǎn)端單元可以直接放裝、外接天線；不同級數(shù)的擴(kuò)展單元與遠(yuǎn)端單元相結(jié)合，便于靈活構(gòu)建較大規(guī)模的分布系統(tǒng)。

3.1.2適用場景。

（1）在無法建設(shè)宏站或街道的高功率覆蓋需求場景具備建設(shè)相對容易的優(yōu)勢。

在該區(qū)域宏站設(shè)備廠家可提供基于基帶的光拉遠(yuǎn)設(shè)備的情況下，大型建筑群小區(qū)內(nèi)、樓宇間分散布放天線的小區(qū)分布場景，在僅有4G覆蓋建設(shè)需求時，可在成本不高于射頻拉遠(yuǎn)的光纖五類線分布系統(tǒng)的情況下，采用基于基帶拉遠(yuǎn)的光纖/五類線分布系統(tǒng)覆蓋。

（2）針對同軸電纜部署困難、隱蔽性要求高、2/3/4G都具有較大覆蓋和容量需求的重要室內(nèi)大型場景，可在多模的基帶拉遠(yuǎn)型設(shè)備成熟后，綜合評估投資效益和業(yè)務(wù)發(fā)展預(yù)測部署室內(nèi)光纖/五類線分布系統(tǒng)（拉遠(yuǎn)）。

3.2光纖/五類線分布系統(tǒng)（射頻拉遠(yuǎn)）。

3.2.1技術(shù)特點(diǎn)。

（1）以光纖/五類線為主要介質(zhì)；遠(yuǎn)端單元可以直接放裝、外接天線或者饋入末端同軸電纜分布系統(tǒng)；不同級數(shù)的擴(kuò)展單元與遠(yuǎn)端單元相結(jié)合，便于靈活構(gòu)建較大規(guī)模的拉遠(yuǎn)型設(shè)備。endprint

（2）光纖/五類線分布系統(tǒng)（射頻）由接入單元、擴(kuò)展單元和遠(yuǎn)端單元組成。接入單元與擴(kuò)展單元之間采用光纖連接，擴(kuò)展單元至遠(yuǎn)端單元之間采用光纖或網(wǎng)線連接。近端單元接入基站的射頻發(fā)射端，可靈活耦合2G、3G和4G多種制式（光纖/五類線分布系統(tǒng)框圖見圖2）。

圖2光纖/五類線分布系統(tǒng)框圖

（3）光纖/五類線分布系統(tǒng)（射頻）在無法建設(shè)宏站或街道的高功率覆蓋需求場景具備建設(shè)相對容易的優(yōu)勢，且和主設(shè)備廠家沒有綁定關(guān)系，應(yīng)用更為靈活。

3.2.2部署場景。

（1）光纖/五類線分布系統(tǒng)覆蓋（射頻）主要可應(yīng)用在無法通過宏站或街道站解決的、建筑物離散的高功率需求場景、大型建筑群小區(qū)內(nèi)、樓宇間分散布放天線的小區(qū)分布場景，且除4G覆蓋外也有2、3G覆蓋建設(shè)需求或若主設(shè)備廠家不提供基帶拉遠(yuǎn)的光纖分布系統(tǒng)的場景。

（2）可少量應(yīng)用于同軸電纜部署困難、隱蔽性要求高、2/3/4G都具有較大覆蓋需求的較大的室內(nèi)的場景。

3.2.3需重點(diǎn)關(guān)注的問題。

（1）光纖/五類線分布系統(tǒng)（射頻）主要是由分布系統(tǒng)廠家提供有源設(shè)備組成，監(jiān)控能力弱于基帶拉遠(yuǎn)型設(shè)備和宏基站設(shè)備等，故障隱患高、存在長期使用后質(zhì)量下降的問題。下帶業(yè)務(wù)量較大或使用數(shù)量較多時會引入上行干擾，應(yīng)嚴(yán)格控制使用范圍并適度限制使用數(shù)量。室內(nèi)覆蓋不僅要解決覆蓋需求，還要解決容量需求。未來LTE每用戶數(shù)據(jù)流量將大幅度增加，光纖/五類線分布系統(tǒng)（射頻）應(yīng)在數(shù)據(jù)流量不大的場景下使用。

（2）射頻拉遠(yuǎn)型的光纖/五類線分布系統(tǒng)支持多種制式，但在安裝后擴(kuò)展難度較大，必須逐一更換遠(yuǎn)端。因此在建設(shè)時必須明確，近期具備演進(jìn)需求或擴(kuò)容需求的點(diǎn)應(yīng)慎重使用此類產(chǎn)品。

（3）本設(shè)備遠(yuǎn)端為有源設(shè)備，可獨(dú)立供電或通過五類線供電，不建議應(yīng)用在取電供電困難、封閉、潮濕的場景。

3.3通道變頻分布系統(tǒng)。

3.3.1技術(shù)特點(diǎn)。

3.3.1.1變頻系統(tǒng)通過對4G RRU的一個通道進(jìn)行變頻，實(shí)現(xiàn)在一路天饋系統(tǒng)中傳輸兩路信號，達(dá)到4G雙流傳輸?shù)哪康摹１苊饬穗p路同軸電纜分布系統(tǒng)在改造中需要在豎井和平層重新布線的施工難度問題。

3.3.1.2變頻系統(tǒng)由有源合路器和有源天線組成。有源合路器支持多制式接入共用分布系統(tǒng)，并將一路4G變頻，利用一路分布系統(tǒng)傳輸4G雙流。有源天線實(shí)現(xiàn)反向變頻，并利用雙極化天線實(shí)現(xiàn)4G的雙流輸出。通過采用變頻系統(tǒng)，僅用一路分布系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)4G雙流，將有效提升4G吞吐量（變頻分布系統(tǒng)改造框圖見圖3）。

3.3.1.3變頻系統(tǒng)需在原分布系統(tǒng)中替換原合路器及天線，并對新增加的有源天線進(jìn)行供電，主要改造內(nèi)容包括：

（1）將原系統(tǒng)中合路器替換為有源合路器，并根據(jù)設(shè)備支持能力及施工條件選擇供電方式，優(yōu)先采用機(jī)房直流供電方式。

（2）將原系統(tǒng)中的天線替換為有源天線，并根據(jù)施工條件選擇供電方式，優(yōu)先采用隨路供電方式。不具備隨路供電條件的場景可采用五類線單獨(dú)供電方式。隨路供電方式改造要求在有源合路器后端設(shè)置遠(yuǎn)程供電模塊，并對分布系統(tǒng)中的耦合器、末端合路器、有源設(shè)備等安裝隔直流模塊，耦合器也可以通過將原耦合器替換為過流耦合器的改造方式。

（3）鑒于上述改造要求，變頻分布系統(tǒng)在室內(nèi)分布器件集中式布放的場景下具有更好的可實(shí)施性。

3.3.2部署場景。

（1）變頻系統(tǒng)需要對天線、耦合器、功分器進(jìn)行替換，具有一定的改造量，在某種程度上降低了現(xiàn)有分布系統(tǒng)改造支持MIMO系統(tǒng)的建設(shè)難度，提高了改造質(zhì)量，且在變頻處理的同時，系統(tǒng)保留一路同軸電纜分布系統(tǒng)方式，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的高可靠性，并支持新的頻段和制式的系統(tǒng)引入，變頻支路也可通過模塊替換方式演進(jìn)到4×4MIMO系統(tǒng)。

（2）變頻分布系統(tǒng)是對現(xiàn)有分布系統(tǒng)進(jìn)行4GMIMO改造的補(bǔ)充建設(shè)方式，它主要適用于TD-LTE數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)容量需求高，雙路改造實(shí)施難度大，雙路改造效果難以保證且室內(nèi)分布器件集中式布放的改造場景。

3.3.3需重點(diǎn)關(guān)注的問題。

（1）變頻分布系統(tǒng)需要對每個天線替換為帶有有源變頻設(shè)備的天線，因此建設(shè)投資較大，同時由于引入了較多有源設(shè)備提高了運(yùn)營維護(hù)難度。

（2）增加的有源天線都需要供電，因此對于取電困難或環(huán)境潮濕的場景不建議使用。目前變頻分布系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家較少，產(chǎn)業(yè)成熟度尚待提高。

3.4新建及改造建設(shè)方式下多維度比較（見表1）。

4. 4G室內(nèi)覆蓋建設(shè)難點(diǎn)案列分析及解決方案應(yīng)用

針對傳統(tǒng)室分覆蓋遇到的難題，結(jié)合實(shí)際情況，我們對部分場景遇到的建設(shè)困難進(jìn)行案列分析并提出相應(yīng)覆蓋方式的發(fā)展建議。

4.1窄巷子、城中村、高層住宅小區(qū)深度覆蓋。

4.1.1場景特性：普遍具有低業(yè)務(wù)、建筑物相對密集等特點(diǎn)，主要為窄巷子、密集型棚戶區(qū)、城中村、別墅小區(qū)、多層小區(qū)、高層/環(huán)抱型小區(qū)、獨(dú)棟高層等室內(nèi)外覆蓋嚴(yán)重不足的住宅區(qū)，普遍存在通話質(zhì)差、話音斷續(xù)、接通率低、掉話、脫網(wǎng)等的問題。

4.1.2覆蓋難點(diǎn)：在網(wǎng)絡(luò)覆蓋中無覆蓋或覆蓋很差的現(xiàn)象，這些盲區(qū)無法通過調(diào)整現(xiàn)有基站天線或加站來解決。如果按照傳統(tǒng)的方式加裝室內(nèi)分布系統(tǒng)，則工程造價(jià)需要很高且協(xié)調(diào)困難。

4.1.3新型解決方案：可考慮巷子兩側(cè)采用光纖分布系統(tǒng)+美化板狀定向天線覆蓋，通過信號反射、繞射傳播路徑對巷子兩側(cè)和棚戶區(qū)以及住宅小區(qū)進(jìn)行覆蓋，能解決重點(diǎn)商鋪和住戶弱覆蓋，施工相對簡單、協(xié)調(diào)容易。

4.1.4案例分析：棚戶區(qū)改造。

（1）.我們以大同同煤集團(tuán)棚戶區(qū)為例進(jìn)行分析。

該覆蓋區(qū)總占地面積約1.5平方公里，小區(qū)超過835棟多層住宅樓，2000多個商鋪，居民總?cè)藬?shù)在30萬左右。endprint

（2）根據(jù)棚戶區(qū)樓宇規(guī)模和人口分布情況，將棚戶區(qū)劃分成6個小區(qū)，分別為恒安新區(qū)、文瀛湖小區(qū)、同地麗園小區(qū)、同地景園小區(qū)、晉馨園小區(qū)、興秀苑6個小區(qū)，每個區(qū)域引入一套信源設(shè)備與光纖分布系統(tǒng)接入單元對接，擴(kuò)展單元和遠(yuǎn)端單元安裝在棚戶區(qū)室內(nèi)或者外墻上，通過光電復(fù)合纜與接入單元對接，遠(yuǎn)端單元可自帶外接美化天線和外接普通室外天線。下圖為該小區(qū)的分布系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)圖（大同同煤集團(tuán)棚戶區(qū)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖見圖4）：

4.1.5案例分析2：高層住宅小區(qū)。

（1）我們以太原千禧龍城新居二期住宅小區(qū)為例針對高層住宅小區(qū)的覆蓋進(jìn)行分析。

太原千禧龍城新居二期住宅小區(qū)由12棟33層住宅組成，室內(nèi)戶型結(jié)構(gòu)簡單，建筑規(guī)模較大，有地下停車場和電梯樓，間距約為50 米。下圖為該小區(qū)其中兩棟樓宇的覆蓋示意圖（太原千禧龍城新居二期分布系統(tǒng)覆蓋示意圖見圖5）。

（2）采取室內(nèi)外協(xié)同覆蓋，10層以下在小區(qū)內(nèi)部公共綠地，使用室外美化射燈天線和等室內(nèi)天線組合覆蓋覆蓋電梯廳、電梯、地下室，10～20中間層采用壁掛美化天線覆蓋中層，20層以上樓頂采用射燈型定向天線下傾覆蓋中高層。結(jié)合光纖分布系統(tǒng)、美化天線覆蓋，可大大降低走線和物業(yè)協(xié)調(diào)的難度，實(shí)現(xiàn)從樓頂和地面立體覆蓋。

4.1.6網(wǎng)絡(luò)性能提升。

（1）通過對以上兩個案列進(jìn)行測試，光纖分布系統(tǒng)TDL測試RS-SINR略差于傳統(tǒng)室分系統(tǒng)，測試速率略差于傳統(tǒng)雙路室分系統(tǒng)15%以內(nèi)。下為不同電平下，光纖分布與傳統(tǒng)室分的上傳和下載速率（光纖分布與傳統(tǒng)室分的上傳和下載速率見表2）。

（2）并結(jié)合上述兩個案列，從10個方面對無源分布系統(tǒng)和光纖分布系統(tǒng)進(jìn)行對比，如表3：

4.2大型酒店、高檔寫字樓雙路改造

場景特性：大型酒店、高檔寫字樓作為體現(xiàn)各省的形象的重要場所，也是各運(yùn)營商市場發(fā)展的價(jià)值區(qū)域，而且此類場景經(jīng)常要求建設(shè)雙路提升用戶感知，提升品牌價(jià)值和競爭力；

覆蓋難點(diǎn)：物業(yè)協(xié)調(diào)以及施工困難；

新型解決方案：在不改變原有分布的基礎(chǔ)上，通過變頻技術(shù)將 LTE的雙通道信號變到不同的頻段上進(jìn)行合路傳輸，在天線端再將信號通過反向變頻恢復(fù)出兩路 4G信號，從而在一條鏈路中傳輸兩路 4G射頻信號，實(shí)現(xiàn) 4G的MIMO 功能。利用現(xiàn)網(wǎng)單路分布系統(tǒng)，通過新增或替換有源合路器、有源雙極化天線、直流饋電單元、過流耦合器等少量設(shè)備，實(shí)現(xiàn)樓宇的雙流覆蓋。

（1） 案例分析：寫字樓。

太原大南門某公司辦公樓共5層，現(xiàn)網(wǎng)已有2G/3G分布系統(tǒng)，鑒于業(yè)主拒絕大規(guī)模改造，而我們需要通過新增一路射頻鏈路實(shí)現(xiàn)MIMO功能，故通過變頻分布方案實(shí)現(xiàn)，在一層機(jī)房RRU處加裝饋電單元，并將2層的原分布系統(tǒng)21個單極化天線、6個耦合器改造為21個有源雙極化天線和6個饋電耦合器，下圖為該辦公寫字樓2樓改造組網(wǎng)圖如圖6：

（2） 網(wǎng)絡(luò)性能提升：

A、通過有源合路器合路4G信號和變頻單元傳輸變頻信號實(shí)現(xiàn)4G的MIMO功能，經(jīng)過測試，并統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，覆蓋2層平均電平值為-71.09dBm，平均下載速率為99.51Mbps。能滿足快速建網(wǎng)的需求，同時改造后的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙極化覆蓋，使得下載速率更加平穩(wěn)，信號衰落減小，抗干擾能力增強(qiáng)。下為不同點(diǎn)位下變頻分布于傳統(tǒng)室分的測試對比（見表4）。

B、相對于常規(guī)雙路系統(tǒng)，變頻系統(tǒng)下行吞吐量損失在5%左右，上行吞吐量具有約10%的增益。

C、系統(tǒng)可監(jiān)控性有了大幅提升，可以監(jiān)控到每個天線狀態(tài)，工程調(diào)試簡單。

變頻系統(tǒng)通過精確的功率控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙路功率誤差在3dB之內(nèi)，較好地保證了功率平衡。

4.3大型場館改造：

4.3.1場景特性：大型場館主要包括體育場館、會展中心等物業(yè)類型。普遍具有建設(shè)物空間寬闊、樓層頂棚較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高端用戶多、人流量大、話務(wù)突發(fā)性高且數(shù)量業(yè)務(wù)量多發(fā)等特點(diǎn)；

4.3.2覆蓋難點(diǎn)：共建共享模式下，多個運(yùn)營商共用一套分布系統(tǒng)，多系統(tǒng)合路易導(dǎo)致系統(tǒng)間干擾，且物業(yè)協(xié)調(diào)以及施工困難；

新型解決方案：在不改變原有分布的基礎(chǔ)上，通過光纖/五類線分布系統(tǒng)基帶拉遠(yuǎn)技術(shù)，解決多系統(tǒng)合路分布系統(tǒng)無法改造的困難，滿足大型場館的高容量、高功率覆蓋需求。

4.3.3案例分析：太原體育中心紅燈籠體育場。

（1）太原體育中心紅燈籠體育場位于太原晉源區(qū)，總高度55.64m，地上5層，主要有三層看臺、中心場地、看臺下方的辦公區(qū)域和各類房間等組成，建筑面積約為35萬平方米，也是整個體育中心人口密度最大的部分，容納約為66000人，框剪結(jié)構(gòu)。除承擔(dān)全國大型體育賽事以及單項(xiàng)賽事外，可滿足日常訓(xùn)練和群眾健身活動的需要（體育場覆蓋示意圖見圖7）。

使用基帶拉遠(yuǎn)技術(shù)，在每層看上層定邊緣隔20米壁掛一個小型PRru，鑒于系統(tǒng)容量，將體育場劃分為16個小區(qū)，并通過pRRU聚合功能減少小區(qū)邊緣面積，降低干擾。

（2）網(wǎng)絡(luò)性能提升。

改造后測試，并統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，覆蓋平均電平值為-61.10dBm，平均下載速率為109.61Mbps。避免多系統(tǒng)合路改造、升級困難，同時基帶拉遠(yuǎn)使用光纖和五類線，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，無信號衰減，抗干擾能力增強(qiáng)。

5. 結(jié)束語

本文從山西某運(yùn)營商室內(nèi)覆蓋面臨的挑戰(zhàn)出發(fā)，分析了室內(nèi)覆蓋對山西4G網(wǎng)絡(luò)部署的重要性，研究了目前室內(nèi)分布系統(tǒng)改造和升級的主要解決方案，通過對傳統(tǒng)的室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋方案、變頻分布系統(tǒng)方案、數(shù)字光纖分布系統(tǒng)和光纖/五類線（基帶拉遠(yuǎn)）技術(shù)進(jìn)行分析和研究，給出了未來室內(nèi)覆蓋解決方案的應(yīng)用建議，為將來室內(nèi)覆蓋的建設(shè)提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]王映民，孫韶輝 TD-LTE技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京，人民郵電出版社.

[2]汪穎，程日濤，張海濤TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)思路和方法解析.北京，電信工程與標(biāo)準(zhǔn)化2010.11.endprint