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1、TD-SCDMA生活小区覆盖解决方案白皮书V1.0日期修订版本修改描述作者2009.8V1.0第一版性能网规目 录1.执行摘要 /Executive Summary .12.简介 /Introduction .23.解决方案 /Solution .33.1.场景分析 .33.1.1别墅型生活小区 .33.1.2多层住宅生活小区 .43.1.3高层住宅生活小区 .43.1.4综合大型生活小区 .53.2.链路预算 .53.2.1室内分布系统链路预算过程.63.2.2室外覆盖链路预算过程.83.3.容量估算过程 .93.4.典型方案分析 .113.4.1室内分布系统覆盖 .113.4.2室外分布系
2、统覆盖 .123.4.3室外宏蜂窝覆盖 .143.4.4小结 .153.5.典型场景适配方案 .153.5.1别墅型小区 .163.5.2多层住宅小区 .163.5.3高层住宅小区 .173.5.4综合大型小区 .174.推广 /Experience .195.结论 /Conclution .206.缩略语表 /Acronyms and Abbreviations.211. 执行摘要 /Executive Summary TD-SCDMA 生活小区覆盖解决方案白皮书 是针对 TD-SCDMA 网络制订的专门的覆盖解决方案，以满足 TD-SCDMA 网络对生活小区的覆盖规划需求。本文作为生活小区
3、场景的组网解决方案，介绍生活小区覆盖解决方案的规划过程，以及每个环节所涉及的内容。本文可用于指导一线网规人员，MKT 及营销人员在推广我司室内覆盖解决方案时参考使用。2. 简介 /Introduction住宅生活小区是3G 数据业务的重要应用场景，但住宅生活小区由于建筑物的遮挡，小区的部分区域会出现信号盲区或信号弱的情况，这些盲区、弱区直接影响手机用户的网络体验。同时，住宅生活小区的高端用户多，话务量大，这些区域对于网络容量也有很高的要求。本文主要是针对住宅生活小区覆盖场景进行分析并提出相应的TD-SCDMA网络覆盖解决方案，以指导现阶段开展的TD-SCDMA网络建设。3. 解决方案 /Sol
4、ution3.1. 场景分析住宅生活小区人口比较密集，通信时间相对集中，室内用户对通信的需求较大。但随着居民环保意识的增强，在住宅生活小区内建设基站较为困难，无线网络覆盖薄弱，容易出现覆盖盲区或盲点。目前，住宅生活小区覆盖方式一般采用宏蜂窝覆盖、室内分布系统覆盖或室外分布系统覆盖三种方式。目前城市内住宅生活小区一般是以环境优美、配套设施完整以及利用现代管理手段服务为标志，小区特点是建筑物密集，且排列比较规则，无线信号容易受遮挡，室内面积较大，房室较多，墙体厚重耐用。住宅生活小区的建筑密度、建筑材料、结构和楼层高度差别较大。按照楼层高度住宅生活小区一般可分为多层、高层和超高层；按照建筑结构及布局
5、来说又可区分为别墅型生活小区、连排住宅生活小区型和综合住宅生活小区。本文解决方案中将住宅小区按照建筑布局和楼层高度来进行统一划分为：别墅型生活小区、多层住宅生活小区、高层住宅生活小区和综合大型生活小区四类。别墅型生活小区别墅型生活小区用户一般均为中、高端用户，单用户话务需求相对较大，数据业务需求也大，但别墅型住宅生活小区由于人口密度低，小区总体业务需求不高，而对覆盖质量要求很高。一般来说，别墅型小区在节假日业务会有一定程度升高，该类型小区一般均有固定宽带入户，会对数据业务应用有分流作用。小区住户对周围环境很敏感，基站建设时候建议全部使用美化天线，以降低住户的电磁环境敏感度。别墅型小区场景主要特
6、点是：建筑遵循一定的规律规则排列；建筑密度低，属于低密度小区，楼间距一般20m以上；楼层高度低，一般在4层以下；建筑多为砖混材料的板楼结构。传播损耗特点：建筑宽度较窄，信号穿透的损耗相对较小。业务需求特点：每栋建筑规模很小，只容纳一两户人家；总体业务需求不高，对覆盖质量要求很高。多层住宅生活小区多层住宅生活小区一般用户比较密集，话务需求较大，数据业务需求也大。一般来说在非工作时间（例如晚上、周末）该类型小区业务会有一定程度升高，该类型小区一般均有固定宽带入户，会对数据业务应用有分流作用。小区住户对周围环境较敏感，小区内大部分居民反对在小区内建设无线基站，实际工程建设中建议采用美化天线。多层住宅
7、小区场景主要特点是：小区建筑基本为砖混材质的板楼，建筑高度一般在12层以下；住宅楼的长度明显大于宽度，基本为条形结构，但有可能会根据地形建设成弧形或 “L”型建筑；建筑高度较矮，建筑密度相对较高，高档住宅生活小区的建筑密度不会太高；建筑分布相对较规则。传播损耗特点：建筑分布规则，楼体宽度较窄，信号穿透的损耗较小。业务需求特点：建筑规模较大，每层容纳的住户比较多；话务需求较大，数据业务需求也大。高层住宅生活小区高层住宅生活小区一般用户密集，话务需求较大，数据业务需求也大。该类型小区一般均有固定宽带入户，会对数据业务应用有分流作用。小区住户对周围环境较敏感，一般小区内居民反对在小区内建设无线基站，
8、实际工程建设中建议采用美化天线。对于高层住宅小区的建筑，一般有以下特点：高层住宅小区多为混凝土框架结构的塔楼，建筑高度一般在12-35层， 35层以上的建筑叫超高层；一般多于四五户共同围绕或者环绕一组公共竖向交通形成的楼房平面；不同规模和档次的小区建筑密度差别较大，对于高档小区一般建筑密度不会太高；建筑分布比较规则；根据小区规模一般小区内有多栋高层建筑或单栋高层建筑（如路边单体高层）。传播损耗特点：建筑物形状接近方形，截面小，厚度大，穿透损耗比较大。业务需求特点：建筑规模较大，每层容纳的用户较多；用户密集，话务需求较大，数据业务需求也大。综合大型生活小区综合大型住宅生活小区话务量很高，高端用户
9、所占比例高，对数据业务有较高的需求，用户对网络质量很敏感，要求有稳定的信号、清晰的通话质量、较快的数据传输速率、高的接通率。高层建筑物穿透损耗较大，由于建筑物自身的屏蔽和吸收，容易形成无线信号覆盖的弱场强区甚至盲区。小区住户对周围环境较敏感，小区内居民反对在小区内建设无线基站，实际工程建设中建议采用美化天线。对于综合大型住宅生活小区的建筑，一般有以下特点：许多占地面积很大的综合型住宅小区，其中包含了别墅、多层小区、高层小区的全部或部分，一般还有配套的业主公共活动区；在此类小区中建筑类型更多，涵盖了上面提到的有所建筑特点，且其规模和档次往往也比较高。传播损耗特点：高层建筑物穿透损耗较大，别墅和低
10、层住宅建筑穿透损耗较小。业务需求特点：高端用户所占比例高，话务量很高，对数据业务有较高的需求。综合以上各种住宅生活小区典型场景的特点汇总如下：分类结构特点传播场景特点环境敏业务需求损耗感度别墅小区砖混结构小建筑密度小高低多层住宅小区砖混结构较小建筑密度较高较高高高层住宅小区框架结构较大建筑密度较小较高高综合住宅小区混合较大建筑密度较小较高高3.2. 链路预算TD-SCDMA住宅生活小区覆盖解决方案链路预算根据采取的覆盖策略要使用两种不同传播模型，一种是室内分布系统所使用的室内传播模型进行链路预算，一种是室外宏蜂窝覆盖所使用的室外传播模型进行链路预算。室内链路预算和室外的链路预算的差别是计算最大
11、允许路损MAPL的参考点不同，在室外的链路预算中，由于智能天线的作用，链路预算是以上行的MAPL为参考，通过计算得出上行的MPAL ，然后反推下行的发射功率，从而保证上下行链路的平衡。而在室内系统中，一般是采用单天线做覆盖，智能天线的作用几乎可以认为不存在。同时，室内的链路预算要考虑室外信号的强度，保证室内信号和室外的交接处，室内信号的强度大于室外的信号，防止室内和室外发生频繁的切换。所以在室内的链路预算上主要通过下行的链路预算来确定 MAPL 。室内分布系统链路预算过程室内无线电波传播环境和室外无线电波传播环境相比具有两个显著的特点：一是室内覆盖的面积小得多；二是室内传播环境变化更大。研究表
12、明，影响室内传播的因素主要是建筑物的布局、建筑材料和建筑类型等。本文采用ITU-R P .1238 传播模型为基础进行介绍。 ITU-R P .1238 模型的具体计算公式如下表所示：LOS 视距PLLOS20 log( f )20log(d )28dB XNLOS 非视距PL NLOS20 log( f )N log( d ) L f (n) 28dB XN ：距离损耗系数 ；f：频率，单位 MHz ；参数d ：移动台与发射机之间的距离 （ d1m ）；L f n：楼层穿透损耗系数 ；X ： 慢衰落余量 。以类似普通居民住宅为例，链路预算参数取值如下：项目取值目标覆盖电平（ dBm ）-85
13、快衰落余量（ dB ）0慢衰落余量（ dB ）6干扰余量（ dB ）3人体损耗（ dB ）3距离衰减系数33综合损耗 = 室内路径损耗 +快衰落余量 +干扰余量 +人体损耗。目标覆盖电平=天线输入 +天线增益 -综合损耗。室内环境一般以非直视场景NLOS 为多，因此选用模型如下：PLNLOS20log( f )N log(d )L f (n )28dBX其中：N ：距离损耗系数， ；f ：频率，单位 MHz ；d ：移动台与发射机之间的距离（d 1m ）；L f n ： 楼层穿透损耗系数，单位dB ；X ：慢衰落余量，单位 dB 。取值：N ：此处取值： 33 ；f ：TD-SCDMA 系统，
14、此处取值： 2010 ；d ：计算多个距离，此处取值： 1030 ；L f n ：室内覆盖中一般不考虑跨楼层覆盖，此处取值：0；X ：此处取值： 6。覆盖距离（ m）路径损耗（ dB）综合损耗（ dB）1077.0683.061582.8788.872086.9992.992590.1996.193092.8198.81链路预算计算过程如下：RxLevTARTXPWR GANTPLNLOSMARGINLBODY其中：RxLevTAR ： 目标覆盖电平，单位dBm ；TXPWR ：天线口输入功率，单位dBm ；GANT ：天线增益，单位dB ；PLNLOS ：非直视路径损耗，包括慢衰落余量，单位
15、dB ；MARGIN ： 包括快衰落余量和干扰余量，单位dB ；LBODY ：人体损耗，单位dB 。取值：RxLevTAR ： 此处取值按国内常见覆盖要求-85dBm ；TXPWR ：此处为变量计算；GANT ：全向天线一般没有增益，此处取值0 ；PLNLOS ：非直视场景路径损耗，包括慢衰落余量；MARGIN ： 此处取值3；LBODY ：此处取值 3。频段覆盖半路径损综合损天线口（2100MHz ）径（ m）耗（ dB）耗功率21001077.0683.064.0621001582.8788.879.8721002086.9992.9913.9921002590.1996.1917.192
16、1003092.8198.8119.81根据上述预算过程，室内天线规划覆盖距离要小于15 米，则从链路预算结果来看，不考虑天线增益时计算所得天线口功率要求不大于9.87dBm 。室外覆盖链路预算过程对于 TD-SCDMA 系统来说， 宏基站覆盖范围主要受限于上行， 所以我们对宏基站覆盖范围以上行预算进行预估。 室外链路预算我们一般按照上行 CS 业务进行计算， 链路预算为预估值，具体链路预算结果同发射功率、合路损耗、馈线损耗、天线增益以及区域覆盖概率等因素相关。在此我们使用传播模型 SPM 进行估算，其公式为：其中：K1 ：衰减常数，单位：dB ；K2 ：距离衰减常数；d ：发射端和接收端的距
17、离，单位：m；K3： Log ( Heff ) 的乘数因子；Heff ：基站天线相对高度，单位：m ；K4：衍射损耗的乘数因子，该因子必须为正数；Diffraction loss ：经过有障碍路径引起的衍射损耗，单位：dB ；K5： Log ( Heff ) Log (d ) 的乘数因子；K6： Hmeff 的乘数因子；Hmeff ： UE 天线高度，单位：m；Kclutter ：因地物所引起的损耗；对于住宅生活小区，由于建筑物的遮挡，传播距离受到影响，必须要考虑到建筑物的传播损耗。建筑物穿透损耗是指当移动用户在室内与室外基站进行通信时，由于建筑物结构而带来的射频信号衰减，典型建筑物材料的穿透
18、损耗如表所示：墙体类型穿透损耗（ dB ）混凝土墙体1320砖墙815玻璃612钢筋混凝土2040混凝土地板812根据不同建筑物材料的穿透损耗，通过链路预算可估算出不同场景下的覆盖距离，我们假设穿透损耗18dBm ，室外覆盖距离链路预算过程如下表所示：ServiceMax Transmitting Power/1 PathdBmCode channels#Max Transmitting Power per CodedBmTx Antenna GaindBiAntenna Elements#Normalization gaindBBeamfroming GaindBEIRPdBmThermal
19、 Noise DensitydBm/HzThermal NoisedBmNoise FiguredBRequired C/I per VRUdBNode-B sensitivitydBmFeeder LossdBAntenna GaindBiMinimum Rx LeveldBmMax UL path lossdBCell Area Reliability%Composite Standard DeviationdBShadowing MargindBIndoor Penetration LossdBBody lossdBInterference MargindBMax allowed pat
20、h loss without penetrationdBMax allowed path loss with penetrationdBSite HeightmFrequencyMHzPropagation coefficientdBPath Loss at 1KmdBEnvironment CorrectiondBMax Cell Range with penetrationKmInter-site distanceKmMax Coverage Area per Site (3 sectors)Km2CSD6424815.0010014.96-174-112.94.00.70-108.20.
21、515-122.73137.6995.0%910.141801126.55108.5530201035.2137.93.00.120.180.033.3. 容量估算过程具体的容量估算方法常用的有等效爱尔兰法、后爱尔兰法、坎贝尔法，三种方法的原理在此不作介绍，详细请参考相关文档。三种容量估算方法都有各自的局限性。等效爱尔兰方法进行容量估算的缺陷是采用等效不同的业务， 计算得到的所需资源也不同，而且不同PS 业务的比例也要靠假设；PostErlang-B 方法的计算结果过于悲观，原因在于基站的信道资源实际是在各种业务间共享的，但 Post Erlang-B方法人为的割离了业务的信道资源，降低了基站
22、信道资源的利用率；坎贝尔方法是将所有业务统一为CS 域业务进行等效，各业务间比例要依据假设，而实际网络中不仅存在CS 域业务，而且还存在着PS 域业务， PS 域业务和CS 域业务的业务特点有很大不同。以上各种方法各有缺陷，在实际工程建设中使用比较多的容量估算方法是坎贝尔法。在进行实际网络容量规划时候，TD-SCDMA网络容量估算主要包括以下过程，建立话务模型、无线网络设备容量估算。1 、建立话务模型。每一期工程开始前，需要采集实际网络运行数据，并通过实际测试进行校正，获得本期工程话务模型。1）获得现网话务数据表TD-SCDMA网络实际运行一段时间后，通过OMC 可以获得TD-SCDMA网络实
23、际运行相关数据， 包括不同承载速率下的忙时CS 域话务量 （ Erl ）和忙时 PS 域下行数据流量（ bytes) 。2）获得混合激活因子根据对现网中分承载速率下的各种业务进行测试得到一个实际传输速率值，运用数学方法对这些值进行处理后得出一个分承载速率下的传输速率值，这个值综合考虑了业务激活因子、传输效率因子的影响。混合激活因子=实际传输速率 / 承载速率。3）建立话务模型将 PS 域的忙时数据流量（ bytes) 转化成忙时话务量（ Erl ），便可以得到不同承载速率下的话务量比例。2 、无线网络设备容量估算。假定现网时隙配比为2： 4 ，考虑呼损0.02 ，码道负荷0.75 ，用坎贝尔方
24、法计算单载波可承载的容量。在考虑信道负荷为75% 的情况下，计算单载波下行虚拟坎贝尔信道数，通过查爱尔兰 B 表得到单载波可承载的虚拟业务量。进一步计算得出单载波可承载的综合业务量。同理考虑上行受限的情况下，单载波可承载的综合业务量。按话务模型中各种业务量的比例计算，即得到单载波可承载业务量估算表。根据实际速率和修正系数，还原坎贝尔容量估算结果，CS 域以 Elr 为单位， PS 域以 kbps 为单位。综上，根据坎贝尔方法，在采用标准业务模型的情况下，折算成网络可承载综合业务量 (Erl) 后对应的载波配置建议为：网络可承载综合业务量(Erl)载波配置建议X<10.51S22210.5
25、1<X<18.39S33318.39<X<26.68S44426.68<X<35.23S55535.23<X<43.93S6663.4. 典型方案分析解决住宅生活小区覆盖问题可以按照室内和室外两种场景进行划分，覆盖解决方案手段从大的方面讲主要有室内分布系统、室外分布系统和室外宏蜂窝覆盖三种方式。室内分布系统覆盖室内分布系统方式主要应用场景为电梯及电梯候梯区、地下停车场、小区室内公共走道、室内部分区域等的覆盖。多层小区、别墅区和低矮住宅区一般都没有电梯，不具备安装室内分布系统条件或施工难度很大。室内分布系统优点是可以提供良好的覆盖效果，彻底解决覆盖
26、盲点和弱覆盖；缺点是投资大、物业协调困难，工程建设难以实施。方案要点简介在覆盖住宅生活小区建筑的时候，可以采用建设室内分布式系统的方式来完成室内覆盖：图1. 室内分布系统组网应用图在方案设计时一般遵循以下原则：保证室内信号在室内区域有良好的覆盖；严格控制信号在室外的泄露；建议尽量采用小功率多天线的方式进行覆盖，可以在保证良好覆盖的前提下，有效抑制泄露；天馈部分尽量选择宽带器件，考虑以后频段的扩展及多制式共天馈；可根据需要选择吸顶天线或定向天线；有必要时可对天线进行伪装；切换区一般设计在建筑的出入口。方案优点：楼内的覆盖较均匀、可以保证良好覆盖；可以和 2G 共用天馈系统。方案缺点：工程建设困难
27、，需要在住户家里施工，安装天线点位基本不可行；新建室内分布系统周期比较长，业主协调较困难；只能覆盖室内区域，室外区域无法覆盖；天线只能装在走道和用户家门口， 由于家庭户型结构较复杂， 很难对房间里的用户进行全面和有效的覆盖；需要和室外站配合覆盖，导致室内存在大量的切换区，不利于网络性能。室外分布系统覆盖室外分布系统方式主要完成住宅生活小区内的室外部分、主要马路以及住宅生活小区室内等区域的覆盖。在楼高为7 层以下的楼层可以采用地面灯杆等美化天线的安装方式即可实现较好的覆盖效果；在楼高为7 层以上的楼层，在建筑物外立面及楼顶安装天线，但工程实施难度也相对较高。室外分布系统的优点是可以实现小区较好的
28、覆盖效果，相对于室内分布系统较容易实施；缺点是室内部分区域由于穿透损耗过大会存在弱覆盖。在设计时一般遵循以下原则：由于一般采用的是多点小功率覆盖，因此在设计时一般只设计穿透一堵墙，这就要求在楼宇的每一面应该与天线都有直达径；在走线时要充分考虑小区的道路及管道建设，合理设计走线；在设计天线口功率时，注意覆盖距离和环保要求的平衡；为满足覆盖要求，应采用正反两侧覆盖居民楼，为减少楼内的切换，两侧应划分为一个小区；为尽量降低对非目标区域的信号泄露，天线放置位置不建议楼顶放置；为避免室外宏基站对室外分布系统覆盖居民楼的同频干扰，应采用异频组网。室外分布系统方案中天线的布放位置常用的主要有三种： 将天线安
29、装在地面、外墙或楼顶。1) 天线装在地面天线安装在地面时，主要覆盖建筑的低层，可以选择定向天线也可以选择全向天线，其中全向天线能覆盖3-4 层，定向天线能覆盖5-6 层。图2. 地面天线安装方式示意图2) 天线安装在外墙上天线安装在外墙上， 一般只采用定向天线， 比较容易利用建筑的遮挡控制干扰，能覆盖 5-8层楼，但是物业协调和施工难度较大。天线安装在墙角， 天线主瓣可以直接辐射到楼之间的空隙 , 有效利用楼宇之间的空隙及墙壁的透射和反射达到理想覆盖效果。一般应该避免天线主瓣直接正对着附近楼房的墙壁，天线方向应尽量保持一致。对于楼群排列规则的生活小区，天线建议选择水平波束宽度 90°以内、垂直波束宽度 30°左右的定向小天线。当小区内楼群排列不规则时，天线可以安装在某一大楼的墙壁上，正对对面的建筑物墙壁，利用其反射信号提供覆盖。此时天线安装高度不宜过高。图3.墙体天线安装方式示意图3)天线安装在楼顶天线装在楼顶，采用定向天线，覆盖能力比较强，一般来说能覆盖干扰比较严重，该安装方式慎用。10 层左右，但是对于采用室外分布系统进行小区覆盖的方案具有如下的优缺点：方案优点：覆盖效果好，信号从室外打入，能有效覆盖房间内用户；单个蜂窝覆盖范围小，干扰容易控制；天馈体积小，容易伪装，对安装条件要求比较低，降低准入难度；