TD-SCDMA室内分布关键技术及直放站应用

 
国内2G网络及国外的3G网络运营经验表明，移动通信室内覆盖具有十分重要的意义，TD-SCDMA作为中国自主研发的3G标准，在建设大规模试验网络过程中，必须充分测试室内覆盖的性能，才能验证其标准的优越性。针对如何建设一个优质的室内覆盖系统，本文探讨了几项关键技术。

TD-SCDMA室内覆盖的关键技术

频率规划

TD-SCDMA室内覆盖系统建设有两种方案，一种是N频点同频方案，即室内系统与室外系统使用相同的频率；另一种是异频方案，即室内系统与室外系统使用不同的频率。由于业务信道同频干扰的问题，室内外统一采用N频点规划具有一定的难度，建议室内以异频规划为主。TD-SCDMA异频方案本质上是用频率资源换来网络规划和优化的简易性，提升网络质量。

室内边缘场强的覆盖目标

在室内外异频情况下，各种业务的覆盖目标基本上以P-CCPCH边缘场强大于-85dBm为准，此时可以保证控制信道和业务信道C/I要求。在室内外同频情况下，各种业务的覆盖目标基本上以P-CCPCH边缘场强大于-80dBm为准，而且必须考虑业务信道可能在边缘出现的最差C/I，这一参数可以用室内P-CCPCH RSCP/室外P-CCPCH RSCP来等效表征。

最小耦合损耗MCL

室内分布系统必须保证TD-CDMA严格的功率控制性能正常。3GPP规定手机发射功率调节范围：-50dBm～+24dBm，在室内环境下，手机与天线最近距离约为1.5m，因此手机与天线之间的最小路损：L＝38＋32.5lg1.5＋0＝43dB，根据Gema Vallejo室内NLOS传输模型。

根据功控原理，UE进行语音业务时，到达基站的功率应为-110dBm左右，功率过大对其他用户的干扰就大。

假设采用室内吸顶全向天线：发射功率＋UE天线增益-人体损耗-传播损耗＋吸顶天线增益-分配路损<业务最低接收电平，即：

-50＋0-3-43＋3-分配路损<-110(dB)

分配路损>17dB

全向天线(3dBi)输入P-CCPCH功率应<29-17＝+12dBm，当用户通话行为不常靠近天线时，可以放宽此要求，例如电梯井覆盖。但对于超市、室内广场等环境下，应慎重考虑最小MCL问题，尽量避免少天线大覆盖。

对HSDPA的考虑

TD网络很快将升级到HSDPA，室内覆盖系统如何保证其平滑过渡，需考虑以下几个方面的问题：

1.以保证HSDPA业务速率要求为目标，设计边缘覆盖场强：P-CCPCH C/I>5dB，室内P-CCPCH RSCP/室外P-CCPCH RSCP>0dB；

2.多载波功率规划，而且下行速率控制代替了功率控制，至少为HSDPA预留一个载波的功率，干放应保留足够的功率余量(3dB～5dB)；

3.QPSK和16QAM自适应调制方式，对放大器的线性提出更高要求，需要采用线性良好的功率放大器。

多系统共存干扰

在综合分布系统的建设和使用过程中，主要存在以下三种干扰：杂散干扰——可通过空间隔离或在产生杂散侧解决；接收机阻塞干扰——可通过空间隔离或在被干扰侧解决；接收机互调干扰——可通过空间隔离或在被干扰侧解决。

PHS系统是2GHz频段附近主要的干扰源，PHS各种早期基站在2010MHz～2025MHz频段的杂散值达到-45dBm/1.6MHz左右，因此TD-SCDMA网络建设必须考虑与PHS系统的共存干扰问题。理论分析表明，TD-SCDMA与PHS室内天线安全共存的距离应达到1米以上。

室内信号外泄控制

通常要求室内信号既要满足楼内边缘场强PC-CPCH RSCP>-85dBm，又要满足楼外10m处场强<-95dBm(或P-CCPCH RSCP/邻区P-CCPCH RSCP≤-10dB)的标准。对于封闭性较差的大楼，需要考虑外泄控制的最大楼层数为6层。

室内外同频情况下，如果室内基站采用2∶4时隙配比、室外基站采用3∶3时隙配比，则需要考虑隙交叉时对室外邻区的泄露影响，即室内信号对室外邻区基站天线的信号泄漏强度。分析方法如下：假设室内天线以5dBm发射，要求泄漏到邻区天线的信号<-120dBm，路损要求125dB，根据互逆原理，则室内天线接收室外邻区P-PCCPCH的强度应小于30-125=-95dBm。

直放站、干放的应用

多径时延

在室内覆盖中，由于对信号中继设备的使用，导致手机收到的信号除了直达径、放射径、绕射径之外，还有中继路径，部分区域内这些路径的信号强弱可能是相当的，而中继路径的时延往往与直达径保持较大的时间延迟滞后量。这就要求进行网络设计时，应考虑终端的同步和联合检测能力，确保人为构造的多径区域内不会影响通信质量。基站或手机联合检测窗口最大为16chips，最优性能窗口约为4chips，采用选频直放站和光纤直放站作为室内覆盖信源时，就可能造成多径区域内通信性能的下降甚至掉话。因此在室内覆盖设计时，应尽量将多径区域设计在用户活动较少的区域。

上下行链路平衡

施主基站的上下行链路是平衡的，直放站用在室外覆盖时，由于要求直放站覆盖区边缘场强接近手机原始灵敏度，因此设置直放站的上行增益等于下行增益。

直放站用在室内覆盖时，由于下行信号在临窗区域要克服室外基站信号的强干扰，链路预算的干扰余量比上行大10dB左右，室内覆盖区的边缘通常要求下行信号场强大于-85dBm，但并没有限制手机上行发射功率等级。所以，使用直放站或干放时，可以实现下行覆盖能力的增强应比上行显着(即下行增益大于下行增益5dB～10dB)，由于上行增益低，单个干放对基站的噪声影响小，可以允许多带几个干放，这是直放站或干放在室内覆盖中可以多个并联使用的理论依据。此时，虽然直放站上下行增益设置不同，对用户感受而言，上下行链路仍是平衡的。

干放可以串接在直放站后级使用，干放之间应采用并联结构，在上行增益调试过程中，应保证各个干放到达并联节点时链路平衡；然后由并联节点后的直放站上行增益统一协调室内覆盖与室外覆盖区之间的链路平衡。

下行功率余量

TD特有的智能天线对业务信道的赋型增益，导致干放的下行功率调试余量与其他系统大有不同。

本质上，直放站的噪声干扰等效于周围环境的电磁干扰，是静态的白噪声干扰，是不能用联合检测技术消除的干扰，必然导致基站接收灵敏度下降，但这种白噪声并不会随着手机用户增多继续攀升。

根据CDMA上行容量干扰受限原理：随着手机用户的增多，到达施主基站的噪声抬高，原有手机用户为了克服这一噪声，各自增大了上行发射功率，结果噪声继续抬升，当达到50%容量(3dB动态噪声增量)以后，将呈现噪声迅速抬升的不稳定状态。

直放站引起的噪声干扰，对基站的影响主要表现为覆盖收缩；直放站其他白噪声的干扰呈现静态特征，所以在基站底噪抬升较小的情况下，并不影响基站的容量。