高层住宅小区LTE网络深度覆盖方案分析

田艳中，李毅，蒋招金

（湖南省邮电规划设计院有限公司，长沙 410126）

近年来，由于3G、4G网络部署的频段较高，而且高速率等级对应的设备接收机灵敏度较高，因而部分室内区域和部分阻挡严重的室外区域出现覆盖不足，成为覆盖难点，尤其是城区占地面积较大的高层住宅小区。

本论文在总结实际的LTE网络建设经验和优化经验基础上，提出了一套高层住宅小区LTE网络深度覆盖解决方案，为LTE下一步在住宅小区的建设和优化提供技术支持。

1 高层住宅小区特点及网络覆盖现状

1.1 高层住宅小区特点

高层住宅小区指8层以上的建筑，主要有板楼和塔楼两种类型。目前，城区高层住宅小区建筑不断涌现，如省会城市从2008年开始建设的小区大部分是17层以上，且塔楼越来越多。由于高层住宅小区楼宇高且单层面积大，且建筑群自身具有的屏蔽和吸收作用，将在小区建筑的背后或中间形成信号的盲区，如低层覆盖情况普遍比较差，电梯和地下室为覆盖盲区，一些10层以上的高层部分接收到多个宏基站信号。

有些小区比较大，且小区内很难签下宏基站站址，那么小区的室外中心区域及中心楼栋的覆盖就成了难题。

1.2 LTE网络覆盖现状及存在问题

高层住宅小区分布在城市的不同区域，它的网络覆盖是在密集市区与一般市区区域类型中统一考虑，以宏基站覆盖为主，电梯和地下室通过室内分布系统进行覆盖，少数投诉严重的小区采用了室内外综合覆盖方案。中国移动经过2年的TD-LTE网络建设，中国电信和中国联通经过近一年的LTE FDD网络建设，目前大部分高层住宅小区的网络覆盖情况较好，但部分小区的一些公共区域、低层还存在一些弱覆盖区域，一些10层以上的高层部分导频污染严重，“乒乓”切换比率高，造成用户接通难和掉话次数多；同时有部分小区的网络覆盖建设方案本身有不完善的地方。

2 LTE规划与设计特点分析

LTE网络与2G/3G相比对干扰控制更为敏感，LTE规划应从传统注重场强的思路向更注重信号质量转变。LTE网络主要承载高数据业务，而业务速率和SINR有较强的相关性。因此LTE网络规划与设计具有以下两个显著特点。

2.1 站址选择要求更高

（1）站间距的影响：某地市密集城区4G试验网，现网平均站间距200 m，经过规划软件仿真辅助设计，站间距调整到平均300 m。经测试，虽然RSRP合格率从98.6%降低到96.8%，仅下降1.8个百分点，但SINR合格率从78.8%提升到90.3%，升幅达11.5个百分点，SINR值提升明显，小区平均吞吐量大幅提升。因此，密集城区站间距建议不小于300 m，普通城区站间距建议不小于400 m，且尽量满足蜂窝结构。

（2）站高的影响：实际测试发现，周围有50 m以上高站且天线覆盖范围未控制好的情况下，该扇区的载波下载速率比周围无高站的扇区下降约20%。因此城区基站站高建议在30～40 m。

2.2 隔离度和天线参数设计要求更高

（1）隔离度：共站址异系统天线间距过小，隔离度不足，易造成干扰，影响天馈性能，如工作在1800 MHz频段的LTE与其他系统的天线安装隔离距离要求见表1。

表1 1800 MHz频段的LTE与其他系统的隔离距离要求

（2）方位角、下倾角：设计的方位角主瓣方向应正对覆盖目标中心区域，且100 m范围内不应有高于基站天线高度的高大建筑物阻挡。对于天线主瓣方向会覆盖到街道的，应尽量与街道方向成一定的夹角，避免越区覆盖和干扰。

设计的下倾角过小，过覆盖风险高；下倾角过大，覆盖范围达不到规划预期。下倾角设置应根据覆盖目标距基站距离和天线挂高进行严格的计算，同时参考周围建筑物特点。

3 LTE深度覆盖建设方案

由于高层住宅小区的环境特点和网络覆盖难点，因此对于还未进行LTE网络覆盖的小区，理应制定一套完善的深度覆盖方案，尽量将问题在建设阶段就解决好。

3.1 深度覆盖方式分析

针对高层住宅小区的特点，其覆盖主要通过采用宏基站、室内分布系统、室外分布系统、微微基站等方式灵活应用来解决。一般来说不结合分布系统很难解决高层住宅小区内的深度覆盖问题，同时需要考虑投资成本与物业协调难度来制定合理的解决方案。根据工程经验，并结合对测试数据的分析，高层住宅小区的深度覆盖思路及方案建议如下。

（1）首先对小区内部的道路进行步行DT测试和对一些典型楼栋及其典型楼层进行CQT测试，然后分析测试数据，定位问题点和原因。

（2）结合小区周围的LTE宏基站位置，以及站间距和站高要求，在小区内部选择宏基站站址，应严格满足蜂窝结构。对于所选站址楼栋高于20层的，应想办法将天线安装在15层左右的外墙上。这是最关键的覆盖方式，当然如果小区面积较小不满足与周围已有宏基站站间距要求，则不考虑新增宏基站。

（3）确定宏基站安装位置后，应设置模拟基站，再进行步行DT测试，并分析测试数据。

（4）对于新增宏基站后高层仍有覆盖问题的楼栋，根据有问题的楼层数和位置，建议通过覆盖地下室和电梯的室分系统耦合一副或多副天线安装在楼顶进行楼顶对打，或者安装在合适楼层外墙进行楼中对打，或者安装在裙楼顶或低层有空间的位置进行天线上打，从而实现中高层的覆盖，一般一副天线能覆盖5～10层楼；如所选楼宇没有室分系统，则通过级联RRU+功分器件+天线或者微微基站定向覆盖实现楼间对打的效果。楼间对打的覆盖示意如图1所示。

图1 楼间对打覆盖示意图

（5）对于新增宏基站后低层仍有覆盖问题且楼栋数量较多的情况，问题楼栋可能分布在小区内多个地方，建议采用BBU+多RRU+功分器件+美化路灯杆或其他美化天线的方式进行覆盖。该方式的覆盖示意如图2所示。

（6）对于新增宏基站后局部小范围仍有覆盖问题且室内外分布系统不适合的区域，建议采用Femto、Pico等微微基站方式，快速建站解决问题。

（7）如果业主和物业要求高，则应采用美化天线。适合住宅区的美化天线主要有射灯型、草坪牌型、草坪灯型、路灯型等。

（8）小结：通过以上的分析，4种覆盖方式的覆盖优缺点及适合的覆盖场景对比见表2。

3.2 案例分析

（1）某小区为高层住宅小区，共有24栋，分为6排，楼宇以塔楼为主，每栋楼高31层，楼间距约40～70 m。

图2 覆盖低层的室外分布系统示意图

（2）TD-LTE现网情况：小区主要由小区西北边马路对面的宏基站和小区南边灯杆站覆盖。从小区内RSRP测试图来看室外区域覆盖情况，外围道路覆盖良好；小区内道路靠近基站侧覆盖电平在-90～-100 dBm；小区中部电平在-100～-110 dBm左右，覆盖电平偏弱。

现网室内覆盖情况：住宅楼楼道内40%的区域处于脱网状态，平均RSRP为-112.44 dBm，平均SINR为-3.78 dB，平均下载速率为2.56 Mbit/s，深度覆盖不足。

（3）深度覆盖方案：通过对测试数据的分析发现，小区内部弱覆盖区域多，整体覆盖较差。又因为楼栋都为31层，且分布规则，同时不满足新增宏基站站间距要求。经过综合考虑，最终的方案是采用室外分布系统楼间对打的方式，通过已有的地下室和电梯室分系统耦合1～3副射灯天线安装于楼顶覆盖15层以上房间，另外耦合1～3副射灯天线安装于大楼7楼用于覆盖15层以下房间以及室外地面弱覆盖区域。

表2 4种覆盖方式的覆盖能力对比表

（4）覆盖效果：深度方案实施后，经步行测试的实施前后网络性能对比见表3。

（5）小结：通过定向覆盖问题区域，解决了该小区的深度覆盖问题。

4 深度覆盖网优手段提升思路

对于已进行了一期或多期的LTE网络建设仍存在深度覆盖不足引起用户投诉的小区，那么需要通过网络优化手段进行原因分析，并制定出优化覆盖方案。

根据网优经验，高层住宅小区内SINR值差和引起用户投诉的原因主要有以下7类：

（1）设备故障。如RRU故障等；（2）参数设置问题。如切换参数设置不合理引起切换不及时，从而导致SINR值差；（3）系统内干扰，如模三干扰，DCS1800带来的阻塞/互调/杂散干扰、GSM900二次谐波干扰、PHS带内杂散阻塞带来的干扰等；（4）网外干扰。如军方通信设备、大功率电子设备、广播、微波；（5）宏基站站间距过小导致同频干扰严重；（6）宏基站站间距过大导致覆盖盲区较多；（7）宏基站站址过高导致越区覆盖。

首先在DT、CQT测试、网管的基础上，通过分析测试数据和网管数据，确定问题区域的真正原因。然后建议通过以下思路和手段进行网优调整：

表3 深度方案实施前后的网络性能对比表

（1）首先通过网优排查是否属于天馈接头、基站发射功率设置不合理等其他非站址因素引起的，如果是，那么按网优要求进行调整；

（2）在排除（1）中因素的情况下，可采取开启基站设备中的动态AGC功能、优化接收数字滤波器、加装中频滤波器等方法，控制邻区干扰和系统间干扰；

（3）对于调整了方位角和下倾角后SINR值仍低的站址间距过小的站址，建议搬迁或减少其中的扇区；

（4）对于站址间距过大的站址，应在中间合理位置增加基站或移动其中一个不合理的站址；

（5）对于调整了下倾角和方位角后SINR值仍低的站址过高的站址，建议降低天线挂高或搬迁该基站；

（6）如果周围室外宏基站位置合理、参数设置也合理，则需要制定综合的深度覆盖建设方案，具体参见（4)。

5 结论

本论文结合实际案例对高层住宅小区覆盖问题进行了分析，并系统性地提出一套完整的深度覆盖思路和解决方案建议，用于指导下一步的网络建设和优化。