利用BBU+RRU技术实现对别墅小区的无线覆盖

张 敏

(1.长沙通信职业技术学院移动通信系,中国 长沙 410015；2.华中科技大学电子与信息工程系，中国 武汉 430074)

随着移动通信网络建设的不断深入，无缝覆盖已经成为各大运营商网络覆盖的终极目标．根据统计，70%的移动通信话务量发生在室内，且大部分的数据业务发生在室内．为了实现真正意义上的移动通信网络无缝覆盖，住宅小区和室内覆盖率已经成为运营商争取移动用户的重要指标[1]．

别墅小区作为住宅小区中的贵族，做好别墅小区的覆盖自然是运营商们争取更多高端客户的制胜法宝．如何实现对别墅小区的无线覆盖呢？文章将从技术的角度就别墅小区的TD-SCDMA的无线覆盖问题进行研究，并提出相应的解决方案．

1 别墅小区的无线覆盖现状

1.1 居民住宅小区分类

一般来说，居民住宅小区可以分为：老式居民区小区、小高层建筑、高层住宅小区、别墅小区和大型综合型住宅小区[2]．按照楼层的多少，其使用的建筑材料有所不同．新型的高层住宅一般使用混凝土框架结构、新型空心砖墙壁．老式的居民区一般为砖混结构．而且，南方地区的墙壁较薄，一般为24～37 cm；北方墙壁较厚，一般大于49 cm．

1.2 别墅小区的无线覆盖现状

别墅小区的无线覆盖现状可以归纳为以下几点：

1)别墅小区楼层低，一般在2～3层；楼宇之间宽阔，绿化面积大；占地广阔，信号强度分布不均，差异大；用户数量少，都是高端用户，人均话务量高，对网络质量要求高[3]．

2)别墅小区的覆盖重点主要是住宅内部．

3)采用传统的单基站覆盖方式，不能形成对别墅小区全面而良好的覆盖，存在较多的盲区．别墅小区的无线电传播受建筑物之间的遮挡以及反射,造成原有信号的覆盖效果很差．这就不可避免地导致住宅小区的低覆盖率、低接通率、低话音质量、高掉话率等问题[4]．

4)通常采用直放站和微蜂窝来完成补盲．

5)采用传统基站智能天线进行覆盖．

2 使用传统覆盖方式的别墅小区存在的问题

2.1 信号强度分布不均，存在盲区

由于别墅小区楼层低，楼宇之间宽阔，绿化面积大，占地广阔．而传统覆盖方式一般采用单个基站对小区进行覆盖，因此往往无法形成对别墅小区全面良好的覆盖，而产生较多的覆盖盲区．

别墅小区的覆盖重点是住宅内部，容量一般不成问题，主要是覆盖的问题．传统补盲的方法主要有直放站和微蜂窝．但是，在TD-SCDMA系统中，由于CDMA系统的自干扰特性，直放站由于有干扰、控制较困难的缺点，较少被使用．采用微蜂窝来进行补盲，则会对网络结构产生一定影响，并且成本太高[5]．

采用BBU+RRU，结合智能天线各个阵元灵活配置的特点，则可以很容易解决对这些盲区的覆盖．

2.2 无法满足高端用户对通信质量的要求

别墅小区内虽用户数量少，但基本上都是高端用户，话务量高，对网络质量要求高．传统覆盖方式采用单基站室外覆盖，来解决别墅小区住宅内部的通信问题．对于解决语音业务，这完全不成问题．但随着3G业务的发展，别墅小区的高端客户群对多媒体业务的需求也在不断地增长，传统覆盖方式无法满足高端用户对多媒体业务通信质量的要求．

2.3 环保意识强，基站选址困难

由于TD-SCDMA引入了新的有别于其他3G系统的关键技术，使得TD-SCDMA系统的覆盖能力相对其他3G系统的覆盖能力小，那么相对所需的基站就多得多．

同时，随着城市居民健康、环保意识的提高，对基站等通信建设所带来的辐射等问题逐渐产生忧虑，进而对小区的基站建设进行抵制[6]．如果不能跟居民进行很好的沟通，众多新建基站进入小区就将面临很大的阻力，很容易造成盗窃基站设备案件和人为的故意破坏．由于TD-SCDMA的核心技术采用了智能天线技术，使得TD-SCDMA的基站具有体积过大、无法隐蔽、建站困难等难题．

3 应用BBU+RRU方式的优势

3.1 BBU+RRU的基本概念

BBU+RRU方式的核心思想是将基站的基带单元(Base Band Unit ，BBU)和射频单元(Remote Radio Unit ，RRU)分开[7]．BBU+RRU的结构如图1．其中，基带单元集中放置在机房使得基带可以共享，容量可以灵活调配扩充．光纤连接基带池与分布于建筑中的远端射频单元(RRU)，从而保证传输质量，减少路径损耗，扩大了覆盖面积．RRU可以灵活地放置在室内的任何地方或者天面上，作为信源，能充分地靠近需要覆盖的楼层和天面[8]．

3.2 应用BBU+RRU方式的优势

由于别墅小区一般采用砖墙，可以通过室外信源对室内进行信号覆盖，主张采用BBU+RRU+美化智能天线的方案来解决这些覆盖盲区或弱区．应用BBU+RRU方式有以下优势.

1)减少站址数量

在实际情况中，站址的选择经常会受到各种限制．在BBU+RRU+智能天线的覆盖解决方案中，基带处理单元BBU可以集中放置在中心机房．对于不同的覆盖要求，采用从BBU分别拉出足够的RRU来完成；而RRU体积小，可以安置在墙上、柱上或是地上，只需要很少甚至不需要占用地面面积．

图1 BBU+RRU结构图

2)馈线的数量大大减少

在传统基站中，TD-SCDMA基站由于采用智能天线，每个基站的室外单元和室内单元之间将有超过30根以上馈线，工程量非常巨大．而BBU+RRU采用光纤连接，大大减少了馈线数量和工程量．

3)组网灵活

采用BBU+RRU方式，可以灵活地进行网络部署，大大加快网络建设速度．其不同种类的远端模块可以以各自的输出功率与同一个主单元相连．主单元同时支持双重波段，即可与不同频段的远端模块相连接．主远端之间的距离最远可达15 km．

4)扩容、补盲及解决热点地区覆盖不用增加站址

在扩容过程中，可以通过增加BBU基带处理能力实现平滑扩容．在密集城区环境中，对盲区可以通过增加RRU的方式，快速实现补盲的功能，同时，可以考虑将盲区和邻近区域配置成同一个小区，减少切换．对于热点地区，可以通过增加RRU的方式，实现快速解决热点地区覆盖，通过将新增加RRU和其他RRU配置成不同的小区，实现小区分裂，解决热点地区容量需求，同时不用重新增加基站站址．

4 别墅小区BBU+RRU+美化天线的覆盖解决方案

4.1 天线美化

(a)路灯型 (b)仿真树型图2 美化天线

天线美化主要是指在不增大传播损耗的条件下，通过各种手段对基站的射频系统部分，包括天线、天线支撑系统和馈线部分进行伪装、修饰达到美化的目的[9]， 美化天线如图2所示. 而传统基站天线架设只注重天线的电参数和通信功能，未考虑与周围环境的和谐．

与传统的设备和器件相比，小型、伪装设备更加容易得到市民的接受和认可，能大幅度地降低建设难度．因此天线美化所解决的主要问题是天线与环境的协调工程，既美化了城市的视觉环境，也减少了居民对无线电磁环境的恐惧和抵触，同时也可以延长天线的使用寿限，保证通信的质量．常用的美化天线有路灯型(如图2(a))、仿真树型(如图2(b))、空调型、水罐型、圆柱型、方柱型、灯箱型、美化杆型、广告牌型等．

4.2 别墅小区TD信号覆盖解决案例

1)案例1

某别墅小区地理条件优越，交通便利，小区设施齐全，功能完善．建筑总面积约为8.3×104m2，共12栋楼，层高为2～5层．根据现场勘察，该小区内部主要是由于建筑物的遮挡，小区内部底层信号覆盖存在盲区，因此方案设计主要考虑1～3层的信号补盲覆盖．采用BBU+RRU作为信源，使用1个BBU和6个RRU，配置为O2站型．天线采用与2 G共天线的模式，采用美化灯杆方式为小区提供无线覆盖．美化天线采用全向鞭状天线，增益为4 dBi，全向天线放置在灯杆内，挂高为2.5 m．

住宅覆盖的基站与宏覆盖基站异频分层组网，在整个住宅小区的覆盖设计中采用了“多天线，小功率”的设计思想，天线布放中遵循每栋建筑都可以视距看到分布天线，保证室内覆盖只经过一次穿透损耗．这样的设计可以有效地减少无线链路损耗，确保住宅内部各区域的导频信号强度达到设计要求，保证信源的功率有效利用．

2)案例2

某别墅小区位于某市区西南角，由于该小区依山而建，部分区域位于山背阴影处，无线信号很难到达，造成了大面积弱覆盖区域，严重影响了网络质量．该小区已有了一个移动基站，但因在城区，基站天线不高，很难越过小山覆盖弱覆盖区域，因此我们采用了BBU+RRU+美化天线的覆盖解决方案迅速而高质量地解决了小区弱覆盖问题，大大节省了小区覆盖的投资与建设时间．

图3 开通射频拉远前覆盖场强RxLevSub 图4 开通射频拉远前通话质量RxQualSub

从测试数据轨迹图可以看出，在射频拉远开通之前，该小区内路段覆盖电平80%以上区域均在-85 dBm以下，甚至30%的区域RxLevSub在-95 dBm以下，如图3所示．

由测试数据可以看出，在射频拉远系统开通之前，该小区西区的3 200 m2别墅区，60%区域通话质量等级在4级以上，如图4所示．

图5 开通射频拉远后覆盖场强RxLevSub 图6 开通射频拉远后通话质量RxQualSub

从开通后的测试数据可以看出，在射频拉远系统的覆盖区域内，开通后RxLevSub值均在-75 dBm以上．再看通话质量的情况，98%的区域通话质量均为0～4级，较开通前通话质量改善非常明显，如图6所示．

5 结论

当然，在TD-SCDMA网络中，BBU+RRU方式的应用还远远不止解决别墅小区覆盖的问题，其主要应用场景包括：作为室内分布系统的信源，吸收室内话务；对于市区难于获取机房的站址，在光纤可以到位的条件下，采用RRU解决无法获取机房的难题；对于城市建设较快的区域，可采用RRU优化补盲，快速覆盖盲区；在话务量低、覆盖范围广、建网效益低的农村、乡镇采用RRU解决广覆盖问题．可以预计在未来3 G网络中，BBU+RRU方式将得到更广泛的应用[10]．

参考文献：

[1] 啜 钢，高伟东，彭 涛.TD-SCDMA无线网络规划优化及无线资源管理[M].北京：人民邮电出版社，2007.

[2] 张 敏.高层住宅小区TD-SCDMA无线网络覆盖策略研究[J]. 长沙通信职业技术学院学报, 2008, 7(4):13-17.

[3] 程福宇,刘桂莲.住宅小区深度覆盖建设解决方案[J].信息技术, 2009, (7):14-15.

[4] 谭学琴.高档住宅小区综合覆盖解决方案[J].信息技术,2009, (7) :211-218.

[5] 李晓坪.中国普天基于6阵元RRU的TD-SCDMA全覆盖解决方案[J]. 中国新通信(技术版),2008,(2):85-87.

[6] 梁延峰.RRU基本原理及应用分析[J].工程与设计, 2007, (3)：51-55.

[7] 郭军伟. TD-SCDMA特殊场景解决方案[J].电信工程技术与标准化, 2009,(7):79-81.

[8] 徐润沁，刘军杰.基于BBU+RRU的TD-SCDMA全覆盖解决方案[J].移动通信, 2008,(9):55-57.

[9] 姜东玉.大型居民小区的覆盖解决方案[C]//2005′中国通信学会无线及移动通信委员会学术年会论文集.北京：万方数据股份有限公司，2005：295-305.

[10] 李 楠,詹 义,董江波. TD-SCDMA中“BBU+RRU”方案的应用分析[J]. 观察与交流, 2007,(9):96-98.