4G 网络室内多场景解决方案分析

吴越

摘 要：本文首先详细介绍了室内多场景，包括室内覆盖定义，室内覆盖规划指标要求。接着介绍了室内多场景解决方案应遵循的原则，包括覆盖方式优先级原则、信源及分布系统规划原则、小区规划原则。同时提出了分场景解决方案，包括多栋高层塔楼居民区/多栋高层非塔楼居民区/高低层混合居民区场景，多栋低层居民区，城中村，写字楼，酒店，医院，商场/大卖场，体育场馆/会展中心，火车站/长途汽车站/机场，高校，隧道，地铁，电梯，地下室。

关键词：室内多场景 室内覆盖 分场景解决方案

中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（c）-0148-05

当前，我国4G网络建设提出了“更深、更广、更厚、更精”的建设策略。4G网络已实现乡镇以上的连续覆盖和农村的热点覆盖。重点区域网络深度覆盖的重要性日益上升，良好的室内覆盖能切实吸纳室内业务量，保证室内用户业务体验，减轻宏站业务负荷，并有助于提高全网网络质量。保持深度覆盖的绝对领先，是4G网络“三领先一确保”的重要目标之一。

4G网络室外频段高、信号穿透力弱，建筑物内部信号覆盖的需求极其迫切。目前存在传统室内分布系统建设需求不明确、建设协调困难、投入高、效益低、周期长、整改多等一系列问题，因此必须积极探索网络深度覆盖的新思路、新方法。

1 室内多场景的总体介绍

1.1 室內覆盖定义

无线覆盖主要解决“点、线、面”的问题，宏站重点解决“面”和“线”的问题，室内覆盖重点解决“点”的问题，即特定区域楼宇内的无线信号覆盖问题。室内覆盖方式分类如下，见图1。

1.2 室内覆盖规划指标要求

不同建设方式的规划指标要求如下：

①室外辐射室内方式规划指标，见表1。

②室内覆盖系统方式规划指标，见表2。

③天线口功率规划天线口功率规划主要是指室内覆盖天线口最大功率限制，各接入系统天线口输出功率如应满足表3要求。对于天线安装高度较高的场景（如体育场馆、会展中心、机场航站楼等）或对覆盖有特殊要求的场景（如干扰严重的建筑物高层等），天线口功率还可酌情提高，但应满足国家对于电磁辐射防护的规定。

在实际工程设计中，考虑到信源至天线口功率损耗的差别，天线入口功率控制在13dBm到16dBm之间。

2 室内多场景解决方案应遵循的原则

2.1 覆盖方式优先级原则

（1）根据室内目标覆盖区域、周边网络站点现状和覆盖情况，进行各系统室内覆盖现状评估和典型区域初步方案模测。对于现状评估和初步方案模测结果较接近室外辐射室内信号覆盖指标要求的场景，优先采用室外覆盖室内建设方式。

（2）充分发挥室内外协同作用，宏微结合，优选室外辐射室内的建设方式。

（3）对于覆盖目标区域封闭性好、穿透损耗大的物业点（如地铁、交通枢纽、高档写字楼、高档酒店、大型商场、大型居民楼等），以及覆盖目标区域用户人数较高、流动性强、容量需求高的有价值的物业点，无法利用室外基站直接覆盖方式达到室内良好覆盖时，可优先考虑进行室内分布系统建设。从覆盖面积和覆盖场景两个维度，对不同类型的新建室内覆盖建议如下：

①5000m2以下小型建筑的室内区域

若建筑室内结构简单、封闭程度低，优先考虑室外蜂窝覆盖室内的建设方式。

若建筑室内结构简单，但封闭和隔离较好，针对覆盖和容量不足的热点区域，可采用一体化皮基站方案。根据覆盖面积和用户容量需求的不同可采用不同的建设方案：对于单点覆盖面积在数百至1000km2、并发用户数小于32个的沿街商铺、营业厅、开阔单间等场景可部署4G一体化皮基站设备满足覆盖和容量要求；对于覆盖面积在数千平米的小型企业、超市、卖场、写字楼、教学楼等能够分离为几个独立开间的场景，可部署多台4G一体化皮基站设备组网覆盖。

②5000m2以上建筑的室内区域

对于建筑面积大、封闭性好、穿透损耗高、用户数量多、业务密度大的场景（如商业区、商场、体育场馆、大型医院、地铁、高铁站、政府楼宇等大型的公共场所），根据业务发展情况和覆盖情况，合理规划室内系统的建设。

综合比较不同室内覆盖系统方案的建设难度、成本等因素如下，见表4。

从覆盖业务密度及覆盖面积两个维度分析，不同的室内覆盖系统有各自的适用场景：一体化皮基站设备安装便利，适用于单点覆盖面积在几百至1000m2的营业厅、沿街商铺、超市等室内较开阔的小型建筑场景；同轴分布系统（含单、双路同轴电缆）、光纤分布系统，分布式皮基站均可应用于大型建筑，应根据场景特点、业务预测和建设难度，合理选择覆盖手段。

2.2 信源及分布系统规划原则

室内分布系统的规划方案应区分为信源规划方案和分布系统规划方案。

2.2.1 把握各网不同的建设重点，按需部署信源

在已有4G网络的区域，2G网络室分仅用于解决深度覆盖。现阶段为保持2G网络覆盖及语音质量竞争优势，对于新增弱覆盖、电梯、停车场等区域可按需引入GSM网络信源（主要采用现网调配方式解决）。

2.2.2 根据网络发展及业务需求，按需进行室分改造及新建

对于已有2G室分建设的区域，需要引入4G信号的，应按需进行改造并耦合4G信源，避免采用简单合路方式进行建设。针对有数据业务需求的新建重点室分站点应充分采用新技术提升性能，如双流室分等，同时系统器件、天线密度、天线口输出功率等指标必须满足4G网络规划设计指标要求。

对于小型企业或零星用户的场景，积极引入一体化皮基站/飞基站进行灵活建设；根据适用场景，积极推进光纤分布系统、分布式皮基站等多种新技术新手段的应用。endprint

2.3 小区规划原则

①室内分布系统多网段的小区规划要充分考虑室内具体环境。规划时重点考虑小区之间的隔离。可以借助建筑物的楼板、墙体等自然屏障产生的穿透损耗形成小区间隔离。

②空旷或封闭性较差的室内环境（如：同一楼层由多个小区覆盖的商场、超市，上下分区的楼宇中电梯及电梯厅或挑空大堂、体育场馆等开放性室内环境），必须严格控制不同小区之间的覆盖区域，并通过不同小区之间采用异频组网等手段，保证分布系统达到最佳性能指标。

③小区数量应均衡覆盖和容量，并结合不同厂家的产品性能及R RU数量综合考虑，从而避免后期因容量增加对室内分布系统进行大的调整。

④在使用分布式基站时，可根据容量规划，覆盖规划需求使用室内外小区合并技术。

2.4 分场景切换区域规划应遵循以下原则

①写字楼、商业类建筑、医院、宾馆：如设置多个小区，同层尽量避免分为不同小区，小区以楼层进行划分，电梯和低层划分为同一个小区。

②交通枢纽建议以平层或有明显隔离的功能区分小区，切换区宜设置在隔离度较大的区域。

③居民小区、校园区：不应多个小区信号对同一楼宇重叠覆盖，尽量减少楼宇内乒乓效应。

④地铁切换区应设置在业务量相对较低的区域，并预留足够的切换区域。

⑤关于电梯的小区划分，建议将电梯与低层划分为同一小区，电梯厅尽量使用与电梯同小区信号覆盖，确保电梯与平层之间的切换在电梯厅内发生。

2.5 室内外小区协同规划应遵循以下原则

①避免出现同一区域由于室内分布系统覆盖信号电平与室外覆盖电平相当而导致用户在室内小区和室外小区间频繁切换的情况。

②室内分布系统小区与室外宏基站的切换区域应规划在建筑物的出入口处。

③严格控制室内小区泄漏，在建筑物一定距离外应保证室外小区信号占主导地位。

④根据室外基站在建筑物内的覆盖情况合理设置室内覆盖目标，在建筑物高层可适当提高室内覆盖电平，尽量保证室内小区信号占主导地位。

⑤相邻室内外小区的切换过渡区域设置应保证避免用户移动时大量集中的小区间切换发生，切换区域的范围应保证切换的可靠进行，同时避免出现用户在室内外小区间的频繁切换。

3 分场景解决方案

3.1 多栋高层塔楼居民区/多栋高层非塔楼居民区/高低层混合居民区

解决方案：对于高层（小高层）小区（8层以上（小高层为8-11层），有电梯），采用美化天线及分布式微站对打，室外打室内与同轴电缆相结合的方式进行覆盖。室内采用安装全向/定向天线解决走廊公共区域、部分靠近走廊的房间覆盖。根据走廊公共区域的布局，酌情布放天线。美化天线/分布式微站对打方式主要解决居民区房间内的信号覆盖。优先选择美化天线方式进行覆盖，在美化天线协调困难的情况下，可考虑采用分布式微站进行覆盖。采用定向美化天线对打实现覆盖：15层以下采用普通美化天线（垂直半功率角为59度）。15层以上采用大张角美化天线（垂直半功率角为65度）。优先选取楼体外立面安装天线的方式。不同小区天线水平覆盖应注意天线间距，避免重叠覆盖。在建设时应根据小区环境、协调情况及施工难度，选择美化天线类型及安装位置（地面/楼顶）。若环境较为封闭，室外美化天线可以采用从楼顶斜向下覆盖的方式，封闭环境可以防止信号泄露；若环境开阔，室外美化天线安装需充分利用裙楼、外围多层建筑，以向上覆盖为主，从而控制泄漏。采用分布式微站方式实现覆盖：优先选用发射功率为5W（37dBm）以上的分布式微基站产品（目前我省所有的分布式微站发射功率均在5W以上）。对于建筑物厚度为12m或以下场景，采用单向覆盖方式，对于建筑物厚度为12m或以上场景，采用多个方向进行覆盖。高层（20层以上）覆盖天线安装在高层楼顶，中层（10～20层）覆盖天线安装在裙楼顶、高灯杆或中层室内走廊（通过玻璃窗外打），低层（10层以下）覆盖天线安装在裙楼顶或地面。

3.2 多栋低层居民区

解决方案：对于多栋低层居民区（8层以下，无电梯）采用宏站及附近微站进行覆盖。低层居民区距宏站250m以内首选宏站覆盖，采用标准宏基站设备+八通道智能天线。宏基站高度应明显高于居民区平均楼高，覆盖方向上应无明显大型建筑物阻挡。且同时兼顾与周边宏基站网络结构的合理性，通过天线及参数优化做好与周边宏基站的协同覆盖。对于距宏站超过250m的低层居民区，需相应减小基站与居民区距离。天线选用半功率角为65°的八通道智能天线，天线增益14dBi/16dBi（F/D频段）。

3.3 城中村

解决方案：在室外宏/微站信号无法满足覆盖要求的情况下，选择光纤分布系统，零星区域可采用一体化皮站进行覆盖。根据覆盖距离确定是否外接天线，光远端及天线安装在附近灯杆或建筑物外墙（高3～5m左右）。光远端间距10～20m。

3.4 写字楼

解决方案：开间大、结构简单、面积5000m2以下的办公写字楼可采用一体化皮站进行覆盖，一般建议对于补热场景建议按照15～25m进行覆盖；对于补盲场景（边缘场强-105dBm）按照25～35m进行覆盖。5000m2以上的非开阔办分楼、写字楼，采用同轴电缆方式进行覆盖。

3.5 酒店

解决方案：四星級以上酒店客房区域、四星级以下酒店所有区域采用同轴电缆进行覆盖。单天线参考覆盖半径为4～7m，需结合现场建筑情况来决定天线密度。对于纵深超过4m的客房/会议室，需将天线延伸至客房/会议室。天线尽量安装在房间墙壁之间，尽量扩大天线有效覆盖范围，目标覆盖区与天线之间不超过2堵墙。四星级以上酒店非客房区域（大堂）：由于无合适的天线安装位置，建议采用定向天线紧贴大厅立柱或顶部建筑朝向大门区域、或采用定向吸顶天线紧靠大门朝室内进行覆盖。四星级以上酒店客房外区域，如业务需求高、有其他运营商竞争需求，采用分布式皮站。非常空旷基本没阻挡或只有玻璃阻档，PRRU覆盖半径为20～30m。endprint

3.6 医院

解决方案：鉴于电磁辐射安全性，优先采用同轴电缆进行覆盖。覆盖区域建设方需与院方进行沟通确认。医院大堂，天线覆盖半径为15m左右。医院门诊樓、住院部按照走廊+单双边房间场景。对于病人候诊室、住院部等病人集中等候区域可适度部署双路室分。为保证双路分布系统链路功率平衡，4G双通道功率差应不高于5dB。

3.7 商场/大卖场

解决方案：对于单点覆盖面积在数百至一千平米、并发用户数小于32个的沿街商铺、营业厅、开阔单间等场景可部署4G一体化皮基站设备满足覆盖和容量要求。对于覆盖面积在数千平米的小型超市、卖场等能够分离为几个独立开间的场景，可部署多台4G一体化皮基站设备组网覆盖。一般建议对于补热场景建议按照15～25m进行覆盖；对于补盲场景（边缘场强-105d Bm）按照25～35m进行覆盖。

3.8 体育场馆/会展中心

解决方案：优先考虑分布式皮站进行覆盖，目前中兴、华为均提供支持GSM1800MHz、4GE频段的双模分布式皮站，可同时满足G网需求。爱立信仅提供支持单模LTE/单模GSM，如建设G网，需布置两套系统。

3.9 火车站/长途汽车站/机场

解决方案：优先考虑分布式皮站进行覆盖，目前中兴、华为均提供支持GSM1800MHz、4GE频段的双模分布式皮站，可同时满足G网需求。爱立信仅提供支持单模LT E/单模GSM，如建设G网，需布置两套系统。

3.10 高校

解决方案：旧式6层以下，单侧或双侧房间的采用室分美化天线/小微站，由室外覆盖室内。天线/小微站一般安装在宿舍楼楼顶具备条件的地方，可将天线安装在宿舍楼周围的绿化带中。楼顶采用定向美化天线；地面天线采用全向美化天线或定向美化天线。

3.11 隧道

位于城区的隧道可列入室分项目。

解决方案：长隧道一般采用泄漏电缆覆盖，不考虑MIMO；短隧道一般在隧道洞口设置天线向内打。城区隧道主要为公路隧道，一般在隧道洞口设置天线向内打。

3.12 地铁

解决方案：隧道采用泄漏电缆进行覆盖，站厅内设置分布式天线。

3.13 电梯

非观光电梯以信号覆盖为主，为避免影响电梯运行，16层以下楼宇电梯采用定向窄波束天线进行信号覆盖，建议每4层在电梯井内安装一幅天线。16层到30层楼宇电梯采用TDD系统基站小型化天线，在楼顶电梯井内安装一幅天线即可。30层以上楼宇，两种天线结合使用。

3.14 地下室

关于地下室、车库信号覆盖方式，在满足覆盖要求的情况下，基本的原则为首选性价比较高的方案，即如果能达到相同的覆盖能力，都能解决覆盖问题的前提下，优先选择投资较少的方案，若投资没差别或极小，可考虑选择推广新技术方案。

4 结语

目前，4G网络已实现乡镇以上的连续覆盖和农村的热点覆盖。对于重点区域而言，4G网络深度覆盖的重要性日益上升，良好的室内覆盖能切实吸纳室内业务量，保证室内用户业务体验，减轻宏站业务负荷，并有助于提高全网网络质量。因此提出了4G网络室内多场景解决方案。该方案包括室内覆盖定义，室内覆盖规划指标要求。该方案包括室内多场景解决方案应遵循的原则：例如覆盖方式优先级原则，信源及分布系统规划原则，小区规划原则。该方案包括分场景解决方案，例如多栋高层塔楼居民区/多栋高层非塔楼居民区/高低层混合居民区分场景的解决方案，多栋低层居民区分场景的解决方案，城中村，写字楼，酒店，医院，商场/大卖场等分场景的解决方案，体育场馆/会展中心，火车站/长途汽车站/机场，高校，隧道，地铁，电梯，地下室等分场景的解决方案。

参考文献

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[2] 罗文茂，陈雪娇.移动通信技术[M].北京：人民邮电出版社，2014.

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