WCDMA熱點區(qū)域立體覆蓋方案探討

WCDMA熱點區(qū)域立體覆蓋方案探討

WCDMA網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過多年運營，已經(jīng)逐步進(jìn)入了成熟期，隨著用戶對3G業(yè)務(wù)應(yīng)用的日?；?，用戶對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的要求也隨著業(yè)務(wù)新鮮感的消退而變得越來越嚴(yán)苛。用戶的感知對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、容量等資源以及深度與精細(xì)化都提出了很大的挑戰(zhàn)。面對挑戰(zhàn)，網(wǎng)絡(luò)運營商除了通過深度覆蓋建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)擴容等資源投入外，更是著力進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)整、顆?；木?xì)規(guī)劃，以保障網(wǎng)絡(luò)的品質(zhì)以及用戶的滿意度。本文將對精細(xì)規(guī)劃中一種特定場景——城市熱點區(qū)域的覆蓋方案進(jìn)行討論，意在突破現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)方案的條框，提出一套更優(yōu)的覆蓋、容量及質(zhì)量的規(guī)劃思路。一、現(xiàn)有熱點區(qū)域覆蓋方案問題分析各個城市都有自己的熱點區(qū)域，如金融街、CBD、步行街、文化購物廣場等，這些區(qū)域的共性就是：有一定的規(guī)模、業(yè)務(wù)量極大、用戶流動性高。而此類區(qū)域通常具有無線環(huán)境極其復(fù)雜的特點，建筑物密集度、高矮、大小、分布、用途等都有著顯著的差異，因此對于網(wǎng)絡(luò)覆蓋有著很大的難度，其代表性區(qū)域如下圖北京某區(qū)域建筑情況：對于熱點區(qū)域的規(guī)劃，目前較為典型的是室外覆蓋加室內(nèi)覆蓋的方式，先以室外基站覆蓋整片區(qū)域，再對區(qū)域內(nèi)重點建筑、有覆蓋盲點的建筑等進(jìn)行室內(nèi)覆蓋建設(shè)，最后對室外覆蓋站點進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化以配合室內(nèi)覆蓋，完成區(qū)域的整體覆蓋。這種方式的優(yōu)勢在于建設(shè)思路簡潔、室內(nèi)室外建設(shè)相對獨立，有一定的建設(shè)靈活性，可快速組網(wǎng)投入運營。然而正是由于這種思路中室內(nèi)覆蓋與室外覆蓋的獨立建設(shè)，導(dǎo)致了建設(shè)后必須大量且長期的進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整甚至改造工作，并且隨著業(yè)務(wù)量的不斷攀升，一些無法協(xié)調(diào)的問題不可避免的被暴露出來。1.1切換問題首先，由于熱點區(qū)域內(nèi)建筑物分布情況復(fù)雜，高大建筑物對室外站點信號阻擋嚴(yán)重，極易導(dǎo)致室外區(qū)域主服務(wù)小區(qū)凌亂，尤其是在道路上，很難避免出現(xiàn)如下圖示意的縫隙覆蓋：如圖中所示，道路上的信號很多是通過樓宇問縫隙到達(dá)，這就導(dǎo)致切換區(qū)域凌亂、主服小區(qū)范圍小、切換頻繁以及切換帶過小引起的切換不及時等問題。其次樓宇室內(nèi)覆蓋與室外站點覆蓋問的切換關(guān)系也收到無線環(huán)境復(fù)雜的影響，變得難于控制。1.2容量問題由于WCDMA系統(tǒng)采用的軟切換技術(shù)是以犧牲容量為代價換取鏈路增益以及移動性保障，因此切換帶的控制不僅僅影響到覆蓋情況，同樣也對容量有著直接的影響。在對北京某熱點商務(wù)區(qū)域WCDMA站點所提取的網(wǎng)管數(shù)據(jù)分析中，該區(qū)域室外站點總體軟切換比例超過70%，而室內(nèi)分布站點的軟切換比例也很多在40%以上，這就意味著大量的系統(tǒng)容量消耗在了室內(nèi)覆蓋與室外覆蓋的銜接過程中，而由于室外環(huán)境中無法有效的控制室外站點覆蓋區(qū)域，也導(dǎo)致了大量的軟切換開銷。對于熱點區(qū)域內(nèi)密集的業(yè)務(wù)量而言，30%的室外站點資源利用率和60%的室內(nèi)站點資源利用率最終會導(dǎo)致容量資源成為掣肘網(wǎng)絡(luò)性能的重要因素。1.3干擾及導(dǎo)頻污染問題熱點地區(qū)WCDMA系統(tǒng)內(nèi)干擾通常是由導(dǎo)頻污染以及鄰區(qū)漏配的情況引起。導(dǎo)頻污染多發(fā)生在街道、路口和高層建筑上層區(qū)域，由于熱點區(qū)域內(nèi)高大建筑物林立且無規(guī)則的分布對室外站點信號阻擋嚴(yán)重，因此整片室外區(qū)域的覆蓋就需要多個室外小區(qū)來共同提供覆蓋，而加強的覆蓋和不規(guī)則的建筑分布，勢必引起室外小區(qū)主服區(qū)域難以控制，從而導(dǎo)致室外區(qū)域的導(dǎo)頻污染問題；建筑物高層區(qū)域則由于無空間阻擋情況而將接收到比地面區(qū)域更多且更強的小區(qū)導(dǎo)頻信號，也將形成室內(nèi)覆蓋中最為棘手的高層導(dǎo)頻污染。由于主服小區(qū)范圍較難控制，因此也會大量出現(xiàn)越區(qū)覆蓋的情況，并且由于室內(nèi)覆蓋與室外覆蓋相互獨立的建設(shè)，也將產(chǎn)生一些如鄰區(qū)關(guān)系不明確、鄰區(qū)信息變更不及時等問題，從而出現(xiàn)鄰區(qū)漏配的問題，而未配置成為鄰區(qū)的小區(qū)信號就是主服小區(qū)的干擾。二、立體覆蓋思路綜合考慮以上分析中現(xiàn)有建設(shè)方式存在的不足，本文將從總體架構(gòu)與細(xì)節(jié)方案闡述對熱點區(qū)域內(nèi)進(jìn)行立體覆蓋的建設(shè)思路。2.1規(guī)劃原則首先，為解決原有覆蓋方式帶來的一些問題，需要把室內(nèi)覆蓋與室外覆蓋兩種方式融合一體，即將熱點區(qū)域作為一個整體覆蓋目標(biāo)進(jìn)行規(guī)劃，使得室內(nèi)覆蓋與室外覆蓋不再相互獨立。其次，需要控制和縮減軟切換區(qū)域面積，以此降低軟切換開銷，節(jié)約容量資源，同時也間接的降低了區(qū)域內(nèi)擾碼的數(shù)量，從而減少了導(dǎo)頻污染等影響。在理論上切換區(qū)域最小的建設(shè)方式有兩種，一是標(biāo)準(zhǔn)正六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)等高建站組網(wǎng)，這在市區(qū)范圍尤其是熱點區(qū)域內(nèi)明顯是不可滿足的條件；第二種就是分布系統(tǒng)覆蓋。因此，我們可將熱點區(qū)域整體作為一個需要分布系統(tǒng)覆蓋的目標(biāo)進(jìn)行規(guī)劃。最后，也是最關(guān)鍵的就是精確覆蓋。應(yīng)用分布系統(tǒng)覆蓋模式，可以把天線覆蓋區(qū)域控制的更小更有目的性，嚴(yán)格控制住輻射方向和信號的空間泄漏，從而準(zhǔn)確的實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的目標(biāo)。由于需要嚴(yán)格控制每副天線的覆蓋區(qū)域，我們在規(guī)劃中就必須避免過高的天線掛高、過大的Erip值以及其他導(dǎo)致覆蓋區(qū)域不可控的因素。基于以上思路，熱點區(qū)域覆蓋規(guī)劃的原則可歸納為：(a)區(qū)域內(nèi)不使用獨立室外站點覆蓋；(b)區(qū)域內(nèi)信源小區(qū)統(tǒng)一考慮，基于容量均衡以及后期擴容需求合理分配信源使用；(c)室內(nèi)覆蓋信號向建筑外延伸，依據(jù)能力和實際環(huán)境提供部分室外區(qū)域覆蓋，并盡量將切換帶控制在建筑物出入口之外；(d)靈活應(yīng)用現(xiàn)有分布系統(tǒng)技術(shù)手段，如數(shù)字光纖直放站、射頻遠(yuǎn)端等組合覆蓋區(qū)域，但是須避免使用射頻直放站；(e)縮小單天線覆蓋范圍，顆粒化、精細(xì)化形成覆蓋范圍，避免過大的覆蓋范圍產(chǎn)生越區(qū)覆蓋等不可控制的情況；(f)區(qū)域邊緣建筑物高層如受到區(qū)域外基站影響較重，可酌情采用高層異頻方式避免高層導(dǎo)頻污染和過多切換開銷問題；(g)合理采用美化天線、路燈天線、隱蔽天線等。2.2立體分布式覆蓋如上圖所示，可選取容量需求相對較低的樓宇室內(nèi)信源或獨立建設(shè)信源，利用分布方式將同源信號通過多個天線發(fā)送至熱點區(qū)域的室外環(huán)境中進(jìn)行覆蓋；負(fù)責(zé)覆蓋室外區(qū)域的天線，為了保障其覆蓋區(qū)域范圍可控且不對建筑高層產(chǎn)生過多影響，應(yīng)根據(jù)實際情況盡量控制天線掛高在6～10米(約3層樓高)。根據(jù)典型城市環(huán)境無線傳播模型計算，Erip為12dBm的情況下6米掛高的天線輻射信號強度在150米距離處約為-75dBm，完全可保障室外環(huán)境中的接收信號強度需求。將室內(nèi)覆蓋信號延伸至室外，并通過圖中所示分布系統(tǒng)方式覆蓋道路等室外環(huán)境，帶來的益處有：(a)充分利用信源小區(qū)容量；(b)減少至少1次用戶出入樓宇時發(fā)生的切換；(c)整片室外環(huán)境為同一主導(dǎo)小區(qū)覆蓋，減少室外用戶切換次數(shù)；(d)由于室外的分布天線高度受到控制，因此覆蓋室外區(qū)域的信號對建筑物中高層室內(nèi)的影響極大程度的下降，理論上可基本避免建筑高層室內(nèi)產(chǎn)生不必要的軟切換開銷；(e)完全避免了用戶、車輛進(jìn)出建筑及地下車庫時產(chǎn)生因切換不及時而導(dǎo)致掉線的隱患。2.3其他問題●室外專用小區(qū)若熱點區(qū)域室外環(huán)境面積較大或人流量較大，考慮到容量方面的問題，可根據(jù)實際情況單獨設(shè)立一個或多個信源小區(qū)專做室外分布用?！駞^(qū)域邊緣由于規(guī)劃中將熱點區(qū)域視為了一個整體覆蓋目標(biāo)，因此區(qū)域內(nèi)與區(qū)域外的銜接也可參考小區(qū)分布系統(tǒng)覆蓋的方式，將切換關(guān)系定義在與區(qū)域外有連接的道路、樓宇所在小區(qū)上?！袷彝獯┩父采w熱點地區(qū)建筑物多為大型商業(yè)、商務(wù)樓宇，其室內(nèi)環(huán)境極少可以通過室外穿透進(jìn)行覆蓋，但若有少數(shù)小型低矮辦公或住宅建筑處于改區(qū)域內(nèi)，且無法建設(shè)或經(jīng)濟評價達(dá)不到建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)的情況下，可通過立體分布中增加室外區(qū)域天線對其覆蓋，覆蓋方式應(yīng)盡量采用由低層向高層輻射的方式，利用周邊環(huán)境以及建筑物本身來限制信號泄漏。三、結(jié)論隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市中的熱點區(qū)域也將建設(shè)的越來越多、規(guī)模也將越來越大，對于