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2G－3G室内分布系统改造与升级【摘要】WCDMA室内覆盖是中国移动WCDMA网络建设与优化的重点，本文在分析GSM与WCDMA室内覆盖系统不同点的基础上，对中国GSM室内覆盖系统升级3G的改造策略、覆盖效果和投资进行分析，并提出相关建议。1概述截至2004年年底，我国移动用户数为3.4亿，占全球移动用户的20%。随着消费者对无线移动业务宽带化的日益需求，数据业务渐进成为新的增长点，通信网络渐进朝宽带化、智能化、个性化、多媒体网络方向发展。技术创新与市场业务共同驱动了第三代移动通信系统3G的迅猛发展。目前，尽管中国3G牌照发放形式、数量及时间表仍然扑朔迷离，但从芯片导通讯设备导网络及终端，整个产业链研发和制造进度非常迅速、成功。预计导2005年6月，3G产品的商业化研发和制造将全部完成。3G系统将凭借良好的通话质量、抗干扰性强、低辐射、保密性能好、接口统一、方便联网、运营费用低廉、业务丰富等优势，正在受到业内专家和广大消费者的青睐。第三代移动通信系统的建设和投入使用无疑将是中国通信产业领域中最为人们注目关心的亮点和新的经济增长点。在2G系统中，中国移动GSM室内覆盖网络，以其良好的服务质量Qos和服务品牌吸引了众多“热点”用户，成为中国移动主要经济效益来源之一。在3G系统中，室内优化效果同样将是中国移动获取竞争优势的关键。在3G建网初期，需要考虑对一些室内的热点地区引入专门的3G室内分布系统，因此如果已有2G室内分布系统，应优先考虑2G/3G之间共用室内分布系统。对3G室内分布系统来讲，WCDMA系统与GSM系统存在基本技术的差异性，如何在原有的GSM室内分布系统基础上进行简单、有效而且经济、快速设计出改造升级建设方案，占据高速移动多媒体数据业务市场优势地位；如何解决新建系统和原有系统间相互干扰，是WCDMA网络建设和优化重要难题之一，也将是中国移动关注焦点之一。由于WCDMA采用与GSM完全不同的技术（CDMA），无线资源和功率资源共享，是自干扰系统，同时WCDMA工作于更高工作频段，使其室内分布更具挑战性，表现在：混合业务特性：GSM中不同用户或业务通过频率和时隙划分，以语音业务为主，低速数据业务为辅；而在WCDMA中，不同用户和业务共享信道资源，相互干扰，业务类型包括语音、数据、高速多媒体业务。WCDMA室内分布如何考虑业务分布情况？软容量特性：GSM中容量有硬件资源确定；而WCDMA容量具有软容量特性，通过设置不同的业务质量和负载要求调整容量，同时由于负载的不同而导致覆盖上的呼吸效应，使得网络覆盖随负载的不同而动态变化，较GSM系统难以规划。WCDMA室内分布如何考虑容量和负载关系？切换特性：GSM中切换是硬切换；而WCDMA中引入软切换，提供网络质量的同时也消耗网络资源。WCDMA室内分布如何考虑覆盖和边界切换问题？导频污染：在GSM系统中，通过频分复用、跳频等方式避免同频干扰；而WCDMA中过多的小区覆盖同一地区将导致导频污染，增加小区间的干扰，影响网络性能和容量。WCDMA室内分布如何控制导频污染？射频特性：WCDMA工作频率相对GSM要求高，空间损耗加大，隔墙衰落更大，电缆损耗加剧，如何在现有的GSM室内分布系统进行改造、升级，才能经济、高效的共享现有分布系统？如何解决信号源之间相互干扰问题？室内覆盖有源设备不断增加，系统可靠性如何保证，如何在现有人力、物力基础有效的对系统进行监控和管理？本文在比较WCDMA与GSM系统在终端性能、射频传输、业务类型、建设目标等差异的基础上，分析了如何从信号源选取与接入、分布系统改造、天线选型与功率等三个方面，对现有的GSM网络合理升级至3G网络。23G室内分布系统原理与建设目标建议3G室内分布系统就是利用室内天线分布系统将移动基站（或微蜂窝、直放站）的信号合理分布在室内每个角落，消除室内覆盖盲区，抑制外部。从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖、富裕的网络容量和理想的服务质量，为室内的移动通信用户提供稳定、可靠的语音和数据、宽带多媒体业务。系统主要由信号源、信号分布系统、覆盖天线三部分组成，如图所示。室内覆盖面临的最大问题是如何根据室内环境、建筑结构和材料，利用无线电波传播的特点，设计出经济、方便、灵活、有效的覆盖方案，提升运营商服务质量和水平，满足3G业务需求。根据无线电波传播理论，在相同输出功率下，覆盖范围小于2G，尽管3G系统采取了许多技术措施加以改善。3G系统亮点在于数据业务，相对2G以话音业务为主，对信号的质量要求高于2G，解决室内信号覆盖主要靠室内覆盖系统，高于2G要求，对话务量密集区域和数据需求高区域要重点关注：如写字楼、宾馆、饭店、办公楼、机场、火车站甚至地铁等。下面就WCDMA室内分布系统工程技术指标提出几点建议：【1】一般区域公用引导导频CPPICH功率≥－90dBm，公用引导导频Ec/Io≥－12dB（50％负载）【2】重点区域导频功率≥－85dBm，导频Ec/Io≥－8dB（数据业务或语音密集区域）【3】电梯、地下室区域导频功率≥－100dBm，导频Ec/Io≥－15dB【4】外泄电平：室外10米处导频功率≤－95dBm【5】用户业务模型：ﾧ话音业务12.2k忙时每用户0.02Erlﾧ数据（分组）电路64k忙时每用户0.002Erlﾧ分组业务忙时下行链路每用户吞吐量250bps；上行链路每用户吞吐量62.5bpsﾧ分组业务为50%的用户使用ﾧ分组业务CS64K流量比例，根据现场勘定或由运营商提高【6】人均手机占有率以？％计（由运营商制定）【7】无线信道的呼损率取定为2%；中继电路呼损率取定为0.5%【8】前向/反向业务信道误帧块率BLER如下表：【9】无线覆盖区内可接通率：要求在无线覆盖区内的98%位置，99%的时间移动台可接入网络；【10】覆盖区与周围各小区之间有良好的无间断切换；【11】统计指标：掉话率≤1.5%，呼叫建立成功率≥94%，切换成功率≥94%。【12】小区负荷最大为50%，此时单载波承载忙时话务按照15ERL计。【13】系统话务吸收在95%以上。补充说明：边缘导频功率工程设计标准在未正式得到运营商前，按如上设计，是基于NodeB及用户终端UE灵敏度特性而言，如下表：接收灵敏度系统终端3G-123dBm-110dBmWLAN-76dBm-76dBmGSM-110dBm-104dBm系统分析时，导频覆盖是较为重要的一个环节，通过分析EC/IO的强度，我们可以粗略的预计某种服务可能的覆盖范围。基站的功率分配保留一定的功率分配余量。Ec/Io大于-15dB的区域，进行话音呼叫的时候是可以保证起优良品质；Ec/Io小于-15dB的区域，仍可以通电话，服务可靠性较差。Ec/Io小于-12dB的区域，在提供PS144K以上业务时，其服务可靠性可能会出现问题考虑软切换及多径的影响，当FER满足条件时，BLER一定满足业务类型BLER语音1﹪CS64K0.20%PS64K5%PS128K10%PS384K10%3WCDMA与GSM900/DCS1800室内分布系统比较3.1基站与终端性能参数比较接收灵敏度系统终端3G-123dBm-110dBmWLAN-76dBm-76dBmGSM-110dBm-104dBm3.2业务与容量比较网络体制业务GSM语音业务为主，低速数据业务为辅WCDMA语音、数据、高速多媒体业务3.3工程建设指标网络体制GSMWCDMA核心技术TDMA、FDMACDMA干扰来源系统外部干扰自干扰系统基站识别CID、BCCHPN偏值接收功率BCCH之RxLevPN偏值之RSSI服务质量RxQualEc/IoFERBLER容量语音容量、低速数据语音、数据、多媒体速率覆盖范围固定，受限基站、有源设备功率动态变化，随负载、业务类型、服务质量变化基站发射功率与DTX有关共享功率资源，与负载、业务类型、服务质量相关手机发射功率功率大，动态范围小低功率，开环和闭环控制，动态范围大3.4馈线传输损耗比传输电缆损耗7/8馈线1/2馈线8D1GHz（dB/100米）4.127.2814dB1.8GHz（dB/100米）5.7510.120dB2.0GHz（dB/100米6.1110.723dB2.5GHz（dB/100米）6.9512.126dB3.5自由空间损耗比自由空间损耗1m5m15m20m25mGSM900(dB)33.0046.955559.0160.933G2100(dB)39.2053.1662.465.2067.163.6工作频率比较网络下行（MHz）上行（MHz）中国移动GSM935MHz～960MHz；885MHz～915MHz中国移动DCS1805～1820MHz1710～1725MHzWCDMA2110—2170MHz：1920—1980MHz3.7穿透损耗比较阻挡损耗混凝土墙混凝土楼板天花板金属楼梯850MHz5dB4dB1~2dB2dB1900MHz13dB10dB1~8dB5dB2400MHz14dB11.5dB1.4~9dB7dB4GSM900/DCS1800改造与升级原则升级改造室内覆盖系统性能优先确保原有GSM/WLAN/DCS网络在改造后能达到覆盖效果；确保原有网络不受WCDMA网络干扰确保新建WCDMA覆盖、质量、容量要求确保原有网络不干扰新建WCDMA网络利旧原则，控制投资成本尽量利用原有系统的设备、器件，控制改造成本；尽量采用原有设计思路，建设设备、器件投入；尽量改善功分器、耦合器、射频电缆的积累损耗，达到覆盖效果；对改造后的器件、电缆重复利用，减少投入；高效、简单，工程便利尽量利用现有“分区”结构，减少升级改造难点，降低工程改造难度；科学、认真态度，一次改造，一次符合覆盖要求，减少返工现象；新建GSM室内覆盖系统参照3G室内覆盖设计思路，作好接口和功率预留；5WCDMA信源源接入5.1信号源选择WCDMA室内分布系统信号源选取，需在认真的现场勘测基础上，科学的对室内质量、容量、覆盖场强、业务潜力进行全面分析，结合楼宇实际情况，考虑传输、机房、安全等因素，最终确立信号源类型（微蜂窝、基站、RRU、直放站等）。在3G网络中，将会有许多室内覆盖方面的需求，但从容量角度考虑，可以简化成以下情形：所覆盖的区域容量要求较低，只是有覆盖方面的需求，这类覆盖区域可以用直放站解决。覆盖区域有较高的容量需求，建议使用微蜂窝或RF远端模块。室内覆盖微蜂窝与室外宏站频点的使用，应注意如下问题：采用相同频点，室内与室外切换为软切换，有软切换增益，但相同频点可能有干扰。选用不同频点，室内与室外切换为硬切换。考虑频率资源是否允许使用多频点。在以直放站作信源时，需注意以下几个问题：同频直放站施主天线接收信号“强、纯、稳”，保证直放站输出信号稳定、纯净、功率满足设计要求；同时满足收发隔离度要求以及与其它网络系统间的隔离同频直放站适用于有覆盖需求，但容量小的情况。直放站所在小区负荷要求较低。移频直放站需注意远端机与近端机视距关系；光纤直放站需注意传输铺设建设难度和建设周期；直放站设计功率留有一定的余量，同时最大程度降低直放站噪声对施主基站的影响；5.2信号源输出功在WCDMA中，不同用户和业务共享信道资源，工作频率范围相同，共享功率资源，相互干扰，系统的覆盖范围、容量、质量相互关联，需考虑因“呼吸效应”引起的输出功率变化。如下表所示：每小区平均UE数10203040506070负载因子0.1790.3560.4890.5380.5820.5730.604总发射功率37.4940.2142.1942.7942.8842.8942.89满意率10.9920.9350.770.6710.560.505软切换比例0.1470.1530.1320.1060.080.0680.057负载与功率、服务质量、软切换动态仿真数据假设基站最大总功率20W＝43dBm:－导频功率占总功率的10%=20W*10%=2W=33dBm；－主同步、从同步信道及其它信道占总功率的10%=20W*10%=2W=33dBm；－其它为业务信道；－