高层建筑中WCDMA室内分布性能优化探讨

李兴龙，史文祥，李 巍（.中讯邮电咨询设计院有限公司，北京00048；.中国联合网络通信集团有限公司，北京0003）

0 前言

根据国外3G网络运营调查，有70%的业务发生在室内，因此室内分布系统网络质量对运营商较为关键，通过室内分布系统的网络优化可以提升网络质量，从而给用户带来更好的业务使用体验。在室内分布系统的建筑类型中，高层写字楼或办公楼等高层建筑场景，因为其高端客户较多，对语音、数据业务均有较高的要求，无线环境复杂，成为室内分布系统优化的重点和难点。本文通过对高层建筑室内分布站点进行测试和研究分析，提出高层建筑中WCDMA室内分布系统优化的思路和方案。

1 高层建筑室内分布系统存在的问题

通过对大量高层建筑室内分布站点进行研究和问题统计，明确高层建筑WCDMA室内分布系统普遍存在以下7类问题。

a）覆盖干扰问题。主要包括弱覆盖、导频污染、干扰等。

b）数据业务问题。主要是HSDPA、HSUPA速率问题，即速率较低、不稳定等情况。

c）切换问题。室内外切换、2G/3G互操作以及切换带来的其他问题。

d）室内信号外泄问题。室内信号对室外信号存在外泄干扰。

e）室外信号入侵问题。室外信号对室内信号存在入侵干扰。

f）硬件问题。室内分布系统涉及到大量的耦合器、功分器等器件，这些器件易损坏。

g）物业问题。物业带来的室内分布系统被人为破坏、更改等。

图1示出的是6个省份约300个高层建筑室内分布站点的问题统计结果。

图1 高层建筑室内分布问题占比分布

从图1可知高层建筑WCDMA室内分布系统中最主要的是覆盖干扰问题和数据业务速率问题，因此本文研究侧重于覆盖干扰问题和数据业务速率问题的优化思路和解决方案。

2 高层建筑室内分布系统存在的问题及优化

2.1 覆盖干扰问题及优化

覆盖干扰问题是高层建筑场景中较为普遍的问题，在对高层建筑进行覆盖干扰优化时，需要结合高层建筑的特点。

2.1.1 覆盖干扰问题形成原因

在对高层建筑覆盖干扰问题进行优化时，需要首先明确问题产生的原因，才可以有针对性地提出优化思路和解决方案。经过对大量高层建筑室内分布站点测试数据的统计，发现造成覆盖干扰问题的原因主要有以下几个方面。

a）高层建筑用途多变，装修频繁，天线容易损坏或者位置易被挪动以及过多的装修材料导致信号被衰减。

b）高层建筑客户群体容易随建筑物用途变化而带来较大差异，造成设计时的估计不足。

c）高层建筑容易因为RRU覆盖楼宇过多，造成天线分配功率不足。

d）高层室外信号较强，容易给室内信号带来干扰，形成导频污染。

2.1.2 覆盖干扰问题分析思路

从上面室内分布系统覆盖干扰形成原因可以发现，高层建筑首先因为其经营活动变化较为频繁，硬件改动较大，且容易遭受损坏；其次是因为楼层过多容易造成天线功率不足以及楼层较高容易形成导频污染，所以在高层建筑室内分布系统优化中，应该遵循以下分析思路和解决方案。

a）存在问题的判断。明确覆盖干扰问题形成原因，明确是弱覆盖或者导频污染问题，并需要进一步明确导频污染问题是否因弱覆盖造成。

b）硬件及天线功率的排查。针对高层特有的弱覆盖形成原因，首先排查硬件和天线，避免做无用功；其次对RRU覆盖区域以及天线位置进行排查，并选择相应的调整方案。

c）高层导频污染的解决。尽量采取调整室内信号，避免因为调整室外信号给大网带来影响。

d）特殊情况的解决。如果采取以上措施后仍然不能解决问题，可以适当考虑异频组网方案，并设置相关的参数，确保切换正常。

2.1.3 案例介绍

为了更好地说明以上解决覆盖干扰问题的思路和方法，以测试中的一个典型案例进行说明。该高层建筑地上29层，地下1层，1~4层为会议、餐饮、大堂等设施，5层以上为酒店客房，测试发现，地下1层、5层、15层的RSCP较差，另外1层、5层、19层的Ec/Io较差（见表1和表2）。

表1 RSCP分布（%）

表2 Ec/Io分布（%）

通过对问题进行深入研究，发现地下1层、1层、5层、15层存在弱覆盖，19层存在导频污染，针对这2个问题，采取了相应的优化措施。

针对弱覆盖问题采取了下列优化措施。

a）排查天线硬件问题，发现5层天线在装修过程中被损坏，立即更换天线。

b）查看天线位置，发现天线位置基本和规划一致。

c）查看天线数量，发现1层因建筑物扩建，新扩建区没有及时安装天线；地下1层天线数量不足，立即增补天线。

d）查看RRU覆盖是否合理，发现15层单个RRU覆盖楼层过多，与原规划不一致。在原规划中，SC458应该覆盖4~16层；实际SC458覆盖4~23层，覆盖楼层过多，造成天线发射功率不足。为解决该问题进行RRU覆盖楼层的重新规划，使得SC458覆盖4~17层（见图 2）。

图2 RRU覆盖规划图

针对19层存在的导频污染，考虑到调整大网信号会给大网用户带来影响，所以采取对室内分布信号进行调整，将室内天线移到靠近窗边位置，从而有效解决了导频污染问题。

2.2 数据业务速率问题及优化

在对高层建筑进行测试发现，数据业务速率问题是高层建筑场景中的主要问题，这与前期调查相吻合，同时也说明目前在高端客户中数据业务需求较大，数据业务包含HSDPA和HSUPA，本文从这2个方面进行阐述。

2.2.1 HSDPA速率问题及优化

高层HSDPA速率问题更多的是因导频污染引起频繁切换以及用户数量过多造成的，导频污染问题的优化可以参考第2.1节，针对用户数过多造成高层建筑内速率较低时，可以考虑多载频的组网方案。

本文以某运营商大楼为例进行说明。测试该运营商大楼时发现HSDPA业务速率较低，原因是用户数过多，日常中使用HSDPA业务的人员较多，资源严重不足，用户体验较差，普通的优化措施已经不能解决该问题，因此直接采取多载频组网方案，并且考虑到后续用户的增长，一次性进行三载频的组网。

3个载频F1、F2、F3都对全楼进行覆盖，3个载频中F1使用与大网相同的频率，其他2个频点F2和F3也类似于F1对整栋大楼进行覆盖，通过参数设置，空闲态时都驻留在F1，语音业务也承载于F1；当有数据业务发起时，优先承载于F2，如果F2资源不够，不能满足业务需求，则将PS继续承载到F3，从而有效地解决了容量问题和对CS业务的影响（见图3）。

图3 异频组网示意

2.2.2 HSUPA速率问题及优化

在研究中发现，HSUPA速率存在问题时RTWP基本上也处于异常状态，因此在优化中，应该关注RTWP的波动。

从HSUPA理论知识可知：HSUPA是上行干扰受限，它的速率与RTWP有直接关系，因此在对HSUPA进行优化时，需要解决覆盖干扰问题；其次需要重点关注RTWP的值，看该值是否在合理的范围（因为部分城市采取RRU级联，在排查时需要考虑因为RRU级联而带来的抬升，理论抬升值为10lgn，n为级联的RRU个数）。当RTWP异常时，需要去查看硬件是否存在问题，以及调整背景噪声参数等。

背景噪声参数是用于设置小区底噪的，3GPP 25.133规定的RTWP物理范围是-112.1~-50 dBm，每隔100 ms Node B会进行一次RTWP的测量，当RTWP值在上报时，按照3GPP 25.133进行一定的映射，具体换算关系式为

式中：

I——背景噪声参数

以南方某城市的一个高层建筑为例进行说明，初始HSUPA测试速率只有500 kbit/s，速率较低，查找原因发现没有存在覆盖干扰问题，同时通过网管观察发现，RTWP为-102 dBm左右，偏离了正常值，将背景噪声从61调整到91时，速率上升到2 Mbit/s左右，调整前后的速率对比见表3。

3 结束语

室内分布系统网络性能受设计、物业等因素的影响较大，而高层建筑室内分布系统受该方面的影响更为严重，因此在规划建设的时候应该尽量消除上述因素；同时在优化中应尽量以调整室内信号为主，优化方案也应以简单易实施为原则，并考虑周围的无线环境和未来的用户业务变化。另外本文仅研究的是高层建筑WCDMA室内分布站点性能的优化流程和解决方案，对于可能存在的其他问题以及其他建筑室内分布系统存在的问题并没有一一列出，可以仿照本文思路进行研究。

表3 背景噪声参数修改前后指标的对比

［1］黄云飞，唐永丽，朱裕江.3G室内分布系统规划设计及测试方法研究［J］.移动通信，2006，30（4）.

［2］虞春明，杨雪瑾，蒋建国，等.大型场馆移动网络优化中的弱覆盖问题［J］.通讯世界，2005（1）.

［3］张新程，关山.HSUPA/HSPA网络技术［M］.北京：人民邮电出版社，2008.