室內(nèi)覆蓋設(shè)計(jì)指標(biāo)的思考

1、1、目前采用的TD-SCDMA室內(nèi)覆蓋設(shè)計(jì)指標(biāo)目前在中國移動(dòng)通信集團(tuán)公司下發(fā)的TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)改造標(biāo)準(zhǔn)化方案指導(dǎo)書中，給出了TD-SCDMA擴(kuò)大規(guī)模商用試驗(yàn)網(wǎng)采用的設(shè)計(jì)指標(biāo)如下：（1）PCCPCH C/I-3dB。（2）邊緣覆蓋場強(qiáng)：PCCPCH RSCP-85dBm。（3）室內(nèi)信號(hào)的外泄電平：在室外10m處PCCPCH RSCP-95dBm。下面就這三個(gè)指標(biāo)分別進(jìn)行分析。2、PCCPCH C/I由于電磁波在室內(nèi)的傳播路徑較短，相對(duì)于室外來說，落在解調(diào)窗內(nèi)的干擾信號(hào)強(qiáng)度要大很多，室內(nèi)外的PCCPCH C/I的取值不應(yīng)該一致。根據(jù)仿真結(jié)果和試驗(yàn)網(wǎng)測試結(jié)果，室外PCCPCHC/I一般取

2、-3dB，能夠取得較好的覆蓋效果。但在室內(nèi)如果也取-3dB的話，網(wǎng)絡(luò)覆蓋將不會(huì)達(dá)到預(yù)期的通信質(zhì)量。下面是兩個(gè)主流TD-SCDMA設(shè)備廠家的PCCPCH Eb/Nt的仿真結(jié)果如表1所示。表1PCCPCH Eb/Nt的仿真結(jié)果因?yàn)镋b/Nt與C/I的差值就是處理增益（常數(shù)），所以PCCPCH C/I在室內(nèi)和室外的差值與Eb/Nt對(duì)應(yīng)的差值一致，也就是說，在室內(nèi)，PCCPCH C/I的取值應(yīng)該是：-3+2.8（2.25）=-0.2（-0.75）dB取一定的工程余量，PCCPCH C/I可以取0dB。與之相對(duì)應(yīng)，手機(jī)的接收機(jī)靈敏度也降低3dB，取為-105dBm。3、邊緣覆蓋場強(qiáng)無線信道是變參時(shí)變信道

3、，哪怕是同一接收點(diǎn)的信號(hào)電平也處在不斷的變化當(dāng)中。邊緣覆蓋場強(qiáng)只能是基于概率統(tǒng)計(jì)意義上的一個(gè)值，即在一定概率上覆蓋區(qū)域內(nèi)的信號(hào)電平大于邊緣覆蓋場強(qiáng)，這個(gè)概率也可以叫做覆蓋概率。在覆蓋區(qū)邊緣，無線信號(hào)的強(qiáng)度變化特點(diǎn)就是圍繞一個(gè)數(shù)學(xué)期望值上下浮動(dòng)，如果以接收機(jī)靈敏度作為這個(gè)數(shù)學(xué)期望值的話，無線信號(hào)強(qiáng)度大于邊緣覆蓋場強(qiáng)的概率為50%，即邊緣覆蓋概率為50%。為了提高覆蓋概率，有效的辦法就是把覆蓋區(qū)域邊緣覆蓋場強(qiáng)的期望值提高，即留出一定的余量。但是余量留多少值得商榷，如果余量留得太小，覆蓋效果不會(huì)太好；如果余量留得太大，就會(huì)增大建網(wǎng)成本，同時(shí)對(duì)于碼分多址（CDMA）系統(tǒng)來講，由于其自干擾特性，信號(hào)太強(qiáng)

4、并不一定就能提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。通常室內(nèi)邊緣覆蓋概率取兩個(gè)值，75%和90%。在重要的場景，如奧運(yùn)場館、會(huì)議廳等，邊緣覆蓋概率取90%，如果建設(shè)室內(nèi)覆蓋僅是為了補(bǔ)盲，如車庫、地下室等，邊緣覆蓋概率取75%就可以了。邊緣覆蓋場強(qiáng)的取定可以采用下面的公式：邊緣覆蓋場強(qiáng)=接收機(jī)靈敏度+衰落余量+干擾余量下面討論兩個(gè)余量的取值。3.1衰落余量衰落余量包括陰影慢衰落余量和快衰落余量。移動(dòng)通信電波具有陰影慢衰落的特性，陰影慢衰落不論在時(shí)間上還是空間上都服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布規(guī)律。這里不介紹對(duì)數(shù)正態(tài)分布的數(shù)學(xué)模型，只列舉相關(guān)數(shù)據(jù)如表2所示。表2陰影衰落余量和邊緣覆蓋概率的關(guān)系這里的指的是陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)差。在室內(nèi)，陰影衰落

5、標(biāo)準(zhǔn)差一般取6dB以下。如果陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)差取6dB，邊緣覆蓋概率取90%，那么陰影衰落余量為1.28×6=7.68dB。TD-SCDMA的功控頻率為200Hz，功控對(duì)抗快衰落的效果不明顯，一般室內(nèi)快衰落余量取12dB。3.2干擾余量TD-SCDMA系統(tǒng)為碼分多址自干擾系統(tǒng)，其覆蓋與容量密切相關(guān)，同時(shí)外界電磁干擾的存在也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)覆蓋的變化，在鏈路預(yù)算中就表現(xiàn)為干擾余量的引入。TD-SCDMA系統(tǒng)保留了CDMA系統(tǒng)自干擾的特性，當(dāng)基站接收某一移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)時(shí)，會(huì)受到本小區(qū)和鄰近小區(qū)其它移動(dòng)臺(tái)所發(fā)信號(hào)的干擾，而移動(dòng)臺(tái)在接收所屬基站發(fā)來的信號(hào)時(shí)，會(huì)受到所屬基站和鄰近基站向其他移動(dòng)臺(tái)所發(fā)信號(hào)的

6、干擾。干擾的存在會(huì)使接收機(jī)的性能惡化，因此在鏈路預(yù)算中必須設(shè)置干擾余量以保證小區(qū)邊緣用戶接收到的信號(hào)強(qiáng)度足以克服干擾。TD-SCDMA的干擾余量一般取23dB。根據(jù)前面邊緣覆蓋場強(qiáng)的計(jì)算公式，可以得到90%邊緣覆蓋概率時(shí)，TD-SCDMA的室內(nèi)邊緣覆蓋場強(qiáng)為：-105（接收機(jī)靈敏度）+7.68（陰影衰落余量）+2（快衰落余量）+3（干擾余量）=-92.32dBm。根據(jù)以前移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，工程上的取值一般要比理論值高出3dB。所以TD-SCDMA室內(nèi)邊緣覆蓋場強(qiáng)取為-92.32+3=-89dBm。4、室內(nèi)信號(hào)的外泄電平室內(nèi)信號(hào)的外泄電平指標(biāo)為：在室外10m處PCCPCH RSCP-95d

7、Bm。也就是說，在距離建筑物10m的地方，信號(hào)的強(qiáng)度要降低10dB以上。但是不論從GSM室內(nèi)覆蓋的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)還是TD-SCDMA試驗(yàn)網(wǎng)的測試數(shù)據(jù)來看，這個(gè)指標(biāo)都很難達(dá)到。我們以一個(gè)簡單的模型來看這個(gè)指標(biāo)的合理性。假設(shè)在建筑物邊緣，信號(hào)場強(qiáng)為-85dBm。因?yàn)楝F(xiàn)在的建筑物外墻很少有鋼筋水泥結(jié)構(gòu)，一般都采用玻璃幕墻等穿透損耗較小的材質(zhì)，所以可以認(rèn)為建筑物外墻對(duì)信號(hào)強(qiáng)度沒有影響或影響很小，這里取2dB穿透損耗。在建筑物周邊很少再有障礙物，所以這里采用自由空間損耗模型來計(jì)算；在室內(nèi)，采用衰減因子為3的衰減因子傳播模型。假設(shè)TD-SCDMA天線口功率設(shè)為5dBm，那么室內(nèi)天線覆蓋半徑約為58m。距離建筑物

8、外墻10m時(shí)信號(hào)增加的衰減為：2+20×lg（68/58）=3.4dB，遠(yuǎn)沒有達(dá)到10dB的衰減。盡管采用自由空間傳播模型有些樂觀，但是即使衰減較大的COST231-Hata模型，距離建筑物外墻10m時(shí)信號(hào)增加的衰減也僅為4dB。設(shè)置室內(nèi)外泄電平指標(biāo)的目的就是控制室內(nèi)信號(hào)在室外太強(qiáng)，干擾室外基站，吸收本應(yīng)由室外基站承載的話務(wù)，造成干擾增大并且導(dǎo)致基站間話務(wù)的不均衡。設(shè)置這個(gè)指標(biāo)需要考慮的因素很多，不能孤立地僅考慮室內(nèi)信號(hào)電平，還要考慮室外信號(hào)覆蓋電平地情況。這個(gè)電平的設(shè)置主要考慮以下幾個(gè)方面：（1）室內(nèi)外交疊區(qū)域足夠大，使用戶穿越室內(nèi)外切換區(qū)時(shí)能夠從容完成切換。（2）室內(nèi)信號(hào)覆蓋外延

9、要適當(dāng)，既不能出現(xiàn)因?yàn)槭覂?nèi)信號(hào)覆蓋外延太小，在用戶穿越切換區(qū)時(shí)由于大規(guī)模切換而擁塞，也不能出現(xiàn)室內(nèi)信號(hào)覆蓋外延太大，大量室外用戶使用室內(nèi)信號(hào)源進(jìn)行通行，造成話務(wù)的不均衡。（3）室內(nèi)外信號(hào)的相互干擾要能夠控制，滿足PCCPCH C/I的要求。綜上所述，在考慮室內(nèi)信號(hào)外泄時(shí)，不但要考慮室內(nèi)信號(hào)在室外的衰減，但是更重要的是考慮室內(nèi)外信號(hào)的相對(duì)強(qiáng)度要求。這里建議室內(nèi)信號(hào)泄漏的指標(biāo)如下：如果采用室內(nèi)外同頻，建筑物外1020m處，室內(nèi)外信號(hào)的相對(duì)強(qiáng)度差為5dB。如果采用室內(nèi)外異頻，建筑物外1020m處，室內(nèi)外信號(hào)的相對(duì)強(qiáng)度差為0dB。5、總結(jié)與其他制式的系統(tǒng)一樣，TD-SCDMA在進(jìn)行城區(qū)覆蓋時(shí)無法回避室內(nèi)覆蓋的問題。不僅由于IMT-2000頻段無線電波的傳播特性和城市建筑物的材質(zhì)，建筑物內(nèi)部不可避免產(chǎn)生覆蓋盲區(qū)，室內(nèi)也將是話務(wù)量高度集中的區(qū)域。因此做好TD-SCDMA的室內(nèi)覆蓋是建設(shè)一個(gè)優(yōu)良TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的必要條件。目前北京、上海、廣州等8個(gè)TD-SCDMA商用試驗(yàn)網(wǎng)采用的室內(nèi)覆蓋設(shè)計(jì)指標(biāo)都有一定的局限性，本文分析了這些設(shè)計(jì)指標(biāo)，并給出了修正的取值。表3列舉了原來和修正后的設(shè)計(jì)指標(biāo)。表3TD-SCDMA室內(nèi)覆蓋設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)照表但是無線電波傳播的時(shí)變隨機(jī)性