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1、题目：TD-SCDMA分布系统-秦虹南路TD土站分布覆盖AbstractTD-SCDMAas a third generation mobile communication standard suggested by China, it went through more than ten years since it was submitted to ITU in 1998. It has finished standard estimate by expert group and approved by ITU. It has finished mixing together with 3
2、GPP system, introducing of new technical characteristic and a series of international standardizing work. TD-SCDMA standard becomes the first wireless communication international standard wide range accepted and approved in the world suggested by China with intellectual property of our country.Now t
3、he network of TD-SCDMA finished construction and put into operation. So a mass of 3G data traffic must occur in indoors and outdoors. TD-SCDMA system works at 2GHz frequency range, compared with the frequency range of 2G technology, the diffraction ability of radio wave of TD-SCDMA is weak, deep cov
4、er of network is difficult. Since modern architectures use a mass of concrete and metal material, wireless signal are shielded. In lower layers of some high rise building the base station signal of TS-SCDMA is weak. In high level of ultrahigh construction the signal is disorder of no signal. At qual
5、ity view, in some imcomplete closed midrise of high rise buildings, the communication quality is difficult to guarantee. At volume view, different type of indoor place exists different requirements, the wireless channel is easy to jam.Key words: TD-SCDMA; distribution system; BBU;RRU摘要：TD-SCDMATime
6、Division-Synchronous Code Division Multiple Access(时分同步的码分多址技术)作为中国提出的第三代移动通信标准(简称3G)，自1998年正式向ITU(国际电联)提交以来，已经历经十来年的时间，完成了标准的专家组评估、ITU认可并发布、与3GPP(第三代伙伴项目)体系的融合、新技术特性的引入等一系列的国际标准化工作，从而使TDSCDMA标准成为第一个由中国提出的，以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。目前，TD-SCDMA网络已经建设完成并投入运营，因此大量的3G数据业务必将发生在室内和室外。TD-SCDMA系统工作在2G
7、Hz频段，与2G技术所采用的频段相比，TD-SCDMA电波绕射能力相对较差，网络的深层次覆盖困难。从覆盖角度看，现代建筑采用了大量的混凝土和金属材料，这造成了对无线信号的屏蔽。在部分高层建筑物的低层，TD-SCDMA基站信号较弱；在超高建筑物的高层，信号杂乱或者没有信号。从质量角度看，在部分没有完全封闭的高层建筑的中高层，常出现乒乓切换，通信质量难以保证。从容量角度看，不同类型的室内场所存在着差异化的业务需求，无线信道容易发生拥塞现象。关键词：TD-SCDMA;分布系统;BBU;RRU1概述TD-SCDMATime Division-Synchronous Code Division Mult
8、iple Access(时分同步的码分多址技术)作为中国提出的第三代移动通信标准(简称3G)，自1998年正式向ITU(国际电联)提交以来，已经历经十来年的时间，完成了标准的专家组评估、ITU认可并发布、与3GPP(第三代伙伴项目)体系的融合、新技术特性的引入等一系列的国际标准化工作，从而使TDSCDMA标准成为第一个由中国提出的，以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。目前，TD-SCDMA网络已经建设完成并投入运营，因此大量的3G数据业务必将发生在室内和室外。TD-SCDMA系统工作在2GHz频段，与2G技术所采用的频段相比，TD-SCDMA电波绕射能力相对较差，网
9、络的深层次覆盖困难。从覆盖角度看，现代建筑采用了大量的混凝土和金属材料，这造成了对无线信号的屏蔽。在部分高层建筑物的低层，TD-SCDMA基站信号较弱；在超高建筑物的高层，信号杂乱或者没有信号。从质量角度看，在部分没有完全封闭的高层建筑的中高层，常出现乒乓切换，通信质量难以保证。从容量角度看，不同类型的室内场所存在着差异化的业务需求，无线信道容易发生拥塞现象。不同信源的覆盖能力信源覆盖能力功率(W)覆盖面积（m2）适用场合宏基站11500030000井道宽敞、有机房微基站1/2500010000小面积楼宇BBU+RRU28000多个RRU配合使用22000030000平层面积大、楼层数量少直放
10、站1/2/5/10500020000质量要求低、封闭性好，如地下室、电梯为解决以上问题，有必要通过引入室内分布系统来扫除盲区，吸收室内室外的话务量，改善通话质量。室内分布系统建设可以为TD-SCDMA开辟高质量的室内外移动通信区域，分担室外小区话务量，减小拥塞，扩大网络容量，从整体上提高TD-SCDMA网络的服务水平。无线室内覆盖系统主要由2个部分组成：信号源和室内天馈线分布系统，如图1.1所示。信号源主要分为两类：基站、RRU 和直放站；室内天馈线分布系统由有源器件、无源器件、天线、缆线等组成。无线室内覆盖系统的引入不受频段和通信制式的限制，满足各种通信制式建设要求，包含2G 和3G 移动通
11、信系统、PHS、SCDMA、TRUNK 系统。各通信制式覆盖系统规划设计覆盖系统可单独建设，满足各制式的网络指标要求；也可以多通信制式共室内分布系统建设（多制式合路），多制式合路时，各制式应满足各自的网络指标要求，并保证各制式间互不干扰。图1.1室内覆盖系统组成示意图图1.2无源天馈分布系统图1.3有源天馈分布系统目前3G网络大量使用分布式基站架构,RRU(射频拉远模块)和BBU(基带处理单元)之间需要用光纤连接.一个BBU可以支持多个RRU。采用BBU+RRU多通道方案，可以很好地解决大型场地的覆盖。通常大型建筑内部的层间有楼板，房间有墙壁，室内与室内用户之间有空间分割，BBU+RRU多通道
12、方案就是利用这一特性。对于超过10万平方米的大型场所，可将其划分为几个小区，每个小区设置几个通道，每个通道对应一板状天线。通常室内分布系统采用电缆分布方式，而BBU+RRU方案采用光纤传输的分布方式。2 BBU+RRU 2.1 BBUBBU（BuildingBasebandUnit室内基带处理单元）集中放置在机房，RRU（RadioRemoteUnit远端射频模块）可安装至楼层，BBU与RRU之间采用光纤传输，RRU再通过同轴电缆和功分器（耦合器）等连接至天线，即主干采用光纤，支路采用同轴电缆。对于下行方向：光纤从BBU直接连接到RRU，BBU和RRU之间传输的是基带数字信号，这样基站就可以控
13、制某个用户的信号从指定的RRU通道发射出去，这样能大大降低对本地区其他通道上用户的干扰。对于上行方向：用户手机信号被距离最近的通道收到，然后从这个通道经过光纤传到基站，这样也能大大降低不同通道上用户之间的干扰。BBU+RRU方案配置非常灵活，可按容量需求，在不改变RRU的前提下，通过配置BBU来支持每通道从1/6载波到3载波的扩容。理论与实践证实该方案具有下列特点：独特的多通道算法实现空间隔离，可以降低干扰；覆盖和容量可以独立规划；降低对干线放大器的依赖；基带容量可实现共享，扩容能力大；光纤无损耗，主干布放简便，RRU部署灵活。但是缺点是需增加光电转换单元，且光纤较容易损坏，需要采用铠装。室内
14、分布系统中主要是信源不同，信源主要包括宏基站、微基站、拉远型基站和直放站四种。（1）宏蜂窝信源：主要应用在话务量高、覆盖区域大、具备机房条件的高档写字楼、大型商场、星级酒店、体育场馆的重要建筑物。（2）微蜂窝信源：主要应用在中等话务量、中小型建筑物。（3）拉远性信源：为大容量基站，主要应用在话务量较高的写字楼、商场、酒店的建筑物，尤其适合建筑群的覆盖。（4）直放站信源：主要应用在覆盖区域分散的小区，补盲覆盖的电梯、地下室的场所。3G网络与2G网络的区别在于3G网络工作在2000MHz频段，电波的传输损耗比2G频段大，信号穿透能力比2G频段弱，而且3G的高速数据业务需要更强的信号强度和信号质量，
15、单靠室外宏基站解决室内覆盖已不能满足要求，在高层建筑的低层深处、地下车库常常存在局部盲区，通常需要建设有源和无源的室内分布系统。RRU通道1 24-27F通道2 20-23F通道3 17-19F通道4 14-16F通道1 11-13F通道2 7-10F通道3 4-6F通道4 1-3FRRU光纤BBU图2.1 BBU+RRU方式室内分布示意图2.2 RRURRU（RadioRemoteUnit）技术特点是将基站分成近端机即无线基带控制RS（RadioServer）和远端机即射频拉远(RRU)，二者之间通过光纤连接，其接口是基于开放式CPRI接口，可以稳定地与主流厂商的设备进行连接。RS可以安装在
16、合适的机房位置，RRU安装在天线端，这样，将以前的基站模块的一部分分离出来，通过将RS和RRU分离，可以将繁琐的维护工作简化到RS端，一个RS可以连接几个RRU，既节省空间，又降低设置成本，提高组网效率。同时，连接二者之间的接口采用光纤，损耗少。RRU做室内覆盖的信源时，可以复用室外宏基站的富余容量，与用小容量的微基站做信源相比，每信道Erl数有一定的提高。RRU可以直接安装于靠近天线位置的金属桅杆或墙面上，具有体积小、重量轻、安装简单方便的特点。利用其可以进行分布式无线覆盖、施工简便、成本低的优势。实际常使用BBU+RRU的方案。RRU与BBU分别承担基站的射频处理部分和基带处理部分，各自独
17、立安装，分开放置，通过电接口或光接口连接，形成分布式基站形态。图2.2 大唐的RRU2.3 RRU工作原理*$#什21f3dK:JFD()$#_本文来自移动通信网 ,版射频拉远单元RRU带来了一种新型的分布式网络覆盖模式，它将大容量宏蜂窝基站集中放置在可获得的中心机房内，基带部分集中处理，采用光纤将基站中的射频模块拉到远端射频单元，分置于网络规划所确定的站点上，从而节省了常规解决方案所需要的大量机房；同时通过采用大容量宏基站支持大量的光纤拉远，可实现容量与覆盖之间的转化。lurewioK:JFD()本文来自移动通信网,版权所有RRU的工作原理是：基带信号下行经变频、滤波，经过射频滤波、经线性功
18、率放大器后通过发送滤波传至天馈。上行将收到的移动终端上行信号进滤波、低噪声放大、进一步的射频小信号放大滤波和下变频，然后完成模数转换和数字中频处理等。系统框图如图2.3所示。数据I/O 基带处理器DACADCIF平滑滤波器IF混迭滤波器TX滤波器RX滤波器本振功放双工器上变频下变频图2.3RRU的工作原理图2.4 BBU+RRU建设优势 节约建设成本建设宏蜂窝基站需要新建机房并配置大容量电池、空调、监控等一系列配套设备；而建设RRU基站，仅需要配置较小容量的室外型开关电源和电池（甚至可以直接采用220V交流供电的方式）节省较多的机房配套投资，每个站点可以节省十多万元的资金。 便于容量配置采用B
19、BU+RRU的建设模式，一台BBU可以支持多台RRU，可以更好的利用BBU的基带资源，体现小容量大覆盖的特性。 设备易于安装由于设备轻便,BBU可以内置于已有的机柜或者机架中，RRU可方便地安装在金属杆、墙体上，解决了传统基站体积大、重量大、安装复杂的缺陷，降低了成本。 选址优势在实际建网中，常常因为最优位置处的配套资源限制而无法选用，采用RRU则能最大程度接近最优位置。尤其遇到市区机房资源紧缺，屋面无法建设活动等情况下，RRU可以通过小型化设计和分散式安装达到预期的效果，无需考虑过多的承重和占地面积的问题，可以越发适应如今越来越紧张的站址安装空间。 节能减排采用RRU建设模式可实现节能、节地
20、、节财、环保，充分响应国家节能减排的要求，提高效益，实现了可持续发展的需要。 快速建网优势采用本建设模式，从项目开始，历经勘察设计、施工材料运输、地网制作、平台安装、设备安装、设备开通调试，最后到工程验收一般只需要15天时间。3室内分布系统网络质量总体技术指标要求3.1边缘场强要求 室内边缘覆盖指标要求：一般场景的室内分布覆盖边缘场强PCCPCH-RSCP(接收信号码功率Received Signal Code Power）-85dBm，C/I0dB；对于电梯、停车场等封闭地区功率场强要求：PCCPCH-RSCP90dBm，C/I-3dB； 室内信号的外泄电平：室外10米处PCCPCH_RSC
21、P室内外泄-95dB；在室外PCCPCH_RSCP值较弱时，室内外泄PCCPCH_RSCP-90dBm。3.2技术指标要求 覆盖目标：实现CS64k业务连续覆盖，覆盖率达到95%以上。 无线信道呼损：无线信道呼损不高于2%。 无线覆盖区内可接通率：要求在无线覆盖区内的90的位置，99的时间移动台可接入网络（覆盖区指CS64连续覆盖区）。 块差错率目标值（BLER Target）：话音 1，CS64K 0.1-1%，PS数据 510%，覆盖区域内通话应清晰，无断续、回声等现象。 覆盖区与周围各小区之间有良好的无间断切换。3.3网络性能指标对于室内环境来说，网络的关键性能指标（KPI）要求不低于整
22、网KPI指标要求。呼叫建立成功率（各种QOS业务）：通常情况下，要求大于95%业务掉话率：通常情况下，要求小于1%业务拥塞率：通常情况下，要求小于2%接力切换成功率：通常情况下，要求大于95%硬切换成功率：通常情况下，要求大于95%现有GSM900系统：移动用户的忙时话务量为0.02Erl； 话音信道（TCH）的呼损低于2%； 控制信道(SDCCH)的呼损低于0.1%。无线覆盖区内可接通率：要求在无线覆盖区内的90%位置，99%的时间移动台可接入网络；无线覆盖边缘场强： -75dBm；在基站接收端位置的收到的上行噪声电平小于-120dBm；根据国家环境电磁波卫生标准，室内天线的发射功率为小于1
23、5dBm/每载波之间；覆盖区与周围各小区之间有良好的无间断切换；室内覆盖区误码率（RxQual）等级为3以下的地方占95%以上，室外90%以上。4 TD-SCDMA设计分析4.1覆盖场强分析楼层GSM&TD-SCDMA信号覆盖差异估算：序号GSMTD-SCDMA差值1天线注入功率10dBm左右天线注入功率5dBm左右5dB2天线增益一样，都为3dBi0dB3最远处10m空间损耗51dB最远处10m空间损耗59dB8dB4物体阻挡损耗约20dB物体阻挡损耗约30dB10 dB5最弱接收场强：-60dBm最弱接收场强：-81dBm21dB注：最弱接收场强 = 天线注入功率+天线增益-空间损耗-物体
24、阻挡损耗根据无线电波室内传播模型Keean-Motley模型（适用于900MHZ和2GHZ室内环境） Lindoor= Lr+kF(k)+PF(p)+W+ Ld其中，Lr为路径损耗Lr=20lgd+20lgf-28d是到天线的距离（米）；f是频率(MHZ)；k是直达波穿透的楼层数；F是楼层衰减因子(dB)；P是直达波穿透的墙壁数；W是墙壁衰减因子(dB)；Ld是多径损耗因子(dB)；楼层：最远10m处的路径损耗Lr=20log10+20log2200-28=58.8 dB由模拟测试可知，典型楼层覆盖区墙壁衰减因子W为30 dBLindoor= Lr+W = 58.8+30 =88.8 dB以上
25、计算结果与实际模拟测试差不多，IXD-360/V03-NN型全向吸顶天线增益为3dBi，要保证楼层覆盖最弱接收电平在-85dBm以上，则需要天线口输入功率应该保证在1dBm以上。4.2话务量分析TD-SCDMA/每扇区/每载频5MHz带宽容量（按50%的负荷计算）：本系统覆盖区域内约有1000人，按80%拥有手机，其中中移动用户70%，每个用户忙时话务按0.025Erl算（语音业务），则新增话务量为100080%70%0.025=14Erl；按话音业务计算，TD-SCDMA每载波可提供约48Erl的话务量，即TD-SCDMA信源只需一个载波就能满足话务需求。以最大容量计算，忙时话务按0.025
26、Erl算（语音业务），那么TD-SCDMA单基站的容量为：48/0.025=1920（个），基本上满足以上区域预计话务需求。4.3系统之间干扰分析2G/3G共用一个分布系统，相互之间会产生干扰。各系统的有源设备在发射有用信号的同时，在它的工作频带外还会产生杂散、谐波、互调等无用信号，这些信号落到其他系统的工作频带内，就会对其他系统形成干扰。由于谐波、互调信号较小，因此，我们主要分析杂散发射引起的干扰，并通过增加两系统间的隔离度来进行干扰协调。两系统的工作频段分别如下：GSM系统：上行885MHz909MHz，下行930MHz954MHz；DCS系统：上行1710MHz1755MHz，下行180
27、5MHz1850MHz。TD-SCDMA工作频段： 核心频段A:1880MHz-1920MHz该频段离DCS1800MHz很接近,需要重点考虑干扰情况； 核心频段B: 2010MHz-2025MHz该频段离900MHz和1800MHz都很远,相互之间的干扰可以采用高隔离度的合路器,很好控制 ； 补充频段:2300MHz-2400MHz 该频段离900MHz和1800MHz都很远，相互之间的干扰可以采用高隔离度的合路器,很好控制。TD-SCDMA系统工作信道带宽为1.6MHz（TD-SCDMA系统速率取（1280KHZ bit/s），因此TD-SCDMA系统工作信道带宽内总的热噪声功率：Pn1
28、= -174 dBm+10lg（1.28106Hz）= -113dBm；GSM（DCS1800）系统工作信道带宽为200KHz，因此GSM（DCS1800）系统工作信道带宽内总的热噪声功率：Pn2 = -174 dBm+10lg（20010Hz）= -121 dBm 4.3.1 TD-SCDMA对GSM(DCS)的干扰分析根据如上分析，GSM900MHz离TD-SCDMA系统可能使用的几个频段都相隔达到1000MHz左右，相互之间的干扰可以采用高隔离度的合路器，很好控制。主要考虑TD-SCDMA系统和DCS1800两个系统之间的相互干扰协调。TD-SCDMA的杂散发射指标（3GPP）,如下表：
29、被干扰系统GSMDCS工作频段（MHz）上行频段885-9151710-1755下行频段930-9601805-1850工作带宽(MHz)0.20.2杂散值(测试带宽）-98-98测试带宽(MHz)0.10.1杂散指标（换算）-94.99 -94.99 杂散指标（取整）-95-95根据电磁兼容的推算方法，也就是干扰信号到达被干扰系统的干扰电平要比被干扰系统的底噪低10dB，根据上表，TD-SCDMA发射机的杂散输出: -98dBm/100kHz(即-95dBm/200kHz)，DCS噪声系数为NF=5dB，可以推出TD-SCDMA与DCS共用室内分布系统时要求的隔离度为：-95-(-121+5
30、-10)=31dB。而TD-SCDMA对DCS的阻塞干扰可见下表：TD-SCDMA的发射功率DCS基站的阻塞特性消除TD-SCDMA基站对DCS基站的阻塞干扰需要的最小隔离度33dBm0dBm33dBm-(0dBm)33dB根据如上分析，33dB隔离度的合路器很容易实现，因此TD-SCDMA对DCS的阻塞干扰可以很好的抑制。4.3.2 GSM(DCS)对TD-SCDMA的干扰分析因为GSM/DCS发射机的杂散输出:90，曲率半径大于130mm，接地电阻5。6.7 无源器件的安装 安装在线井内的功分器和天花内的功分器、耦合器，用L型角铁良好固定。 天线与馈线的连接，室内的天线、功分器、耦合器等连
31、接都做好防水处理，保证做到今后不会渗水。 天线的支撑件要做到结实牢固，铁件作防氧化处理。 无源器件要根据设计方案中的标识贴上标签，便于日后维护。 6.8 馈线布放 布放馈缆和馈线时无损伤绝缘层；线缆的布放须便于维护，并考虑将来扩容的需要。放线过程中应注意应将线缆拉得过紧，不应有交叉、扭曲、裂损情况出现。弯曲半径应符合馈线的技术标准，同时还应考虑到相关器件的安装位置。 在铺设线缆时，每条线缆应有明确编号，以便于检查和连接，线缆标签应贴于线缆两端的明显处且不易脱落。 所有馈线均用PVC管保护，主馈线放在良好固定线井中，布放在天花板吊顶内的馈线固定于吊顶内的龙骨架上。线缆布放过程中就近用扎带、馈线座
32、或馈线夹固定，天花吊顶内部布放的线缆对龙骨铁架固定，没有吊顶处应对墙固定。7 测试结果 测试地点：南京市秦虹南路 测试时间：2011-12-7 测试设备：多功能模拟测试信号源1台，驻波测试仪1台，大唐测试手机1部、电缆跳线、电缆连接器若干。 测试方法：将天线连接至多功能模拟测试信号源的信号输出端口，打开多功能模拟测试信号源并调制输出信号到对数周期天线18-20dBm，持测试手机到覆盖区进行下行电平信号强度测试。 测试过程：将光缆接头接至驻波仪接口处，测得的驻波比如下表测试项目测试值是否通过驻波比1.14是打开电源，放开站点，RRU上OP1和RUN指示灯正常，设备运行良好。图7.1 RRU接口处指示灯将对数周期天线放置在秦虹南路旁即图中A点位置，测得部分的电平值如下表：点源位置楼层测试点位置电平值1A点室外A1-44dBm2室外A2-57dBm3将对数周期天线放置秦虹南路即图中B点位置，测得部分的电平值如下表：点源位置楼层测试点位置电平值1B点室外B1-42dBm2室外B2-55dBm3 测试结果及分析：利用对数周期天线对秦虹南路进行覆盖，测得各处信号效果良好。通话质量经过上级移动公司测试后符合相关要求。系统运行稳定后，需做好周边的优化调整工作，在保证室分系统指标合格的前提下，对该系统进行进一步优化，尽量降低天线口功率。