地下室无线通信室内覆盖系统低成本方案研究

李 军

（中国电信股份有限公司 泰州分公司，江苏 泰州 225309）

0 引 言

根据工业和信息化部官网统计数据，至2021年一季度，我国移动电话用户数已经超过16亿户，移动电话用户普及率已达到113.7户/百人。经过电信运营商对移动通信无线通信网络的多期规划部署，目前已基本实现了无线通信信号在室外的全面覆盖。但是一些地下停车场等，由于处于封闭场景中而导致无线通信信号衰减严重，形成了无线通信信号覆盖的弱覆盖区域。

2021年，各地政府相继出台政策，将地下室无线通信信号覆盖列为民生实事工程，旨在解决人民群众在突发事件时的应急通信保障和生命救援响应，提升人民群众的信息消费体验。地下室的室内无线通信信号覆盖做为室外信号覆盖的补充，成为了运营商无线通信网络建设的一个重点工作。

1 地下室室分覆盖建设类型现状

传统的地下室无线通信信号覆盖方案是通过分布式天线系统（Distributed Antenna System，DAS）进行信号覆盖，以基带处理单元（Building Base band Unit，BBU）加射频拉远单元（Remote Radio Unit，RRU）作为信源，利用均匀分布的全向吸顶天线，对地下室进行无线通信信号覆盖，其组成结构如图1所示[1]。

图1 传统地下室室分覆盖结构图

传统地下室DAS系统的覆盖方式能够将无线通信信号均匀地分布在目标覆盖区域内，因地下室场景中一般情况下人流量较少，虽然需求一定的话务量，但对无线通信信号不苛求。因为地下室的无线信号覆盖投资收益比低，所以需要提出新的地下室无线通信信号室内覆盖方案来降低投资成本。

2 地下室无线通信室内覆盖低成本方案分析

根据地下室场景较封闭、开阔、容量需求较低的无线通信信号需求情况，在保障满足无线通信信号覆盖效果的基础上，本文从天馈方案的选取、无线通信信源选择和整体方案创新调整等方面着手制定了地下室无线通信信号室内覆盖低成本方案[1]。

2.1 传统地下室DAS系统优化

传统地下室DAS系统是全部采用全向吸顶天线组成天馈系统对地下室进行无线通信信号覆盖，适用于比较空旷、形状较为规则的地下室，不能适用于所有形状的地下室，而且传统地下室DAS系统用到的全向吸顶天线数量较多。经过优化的地下室DAS系统是通过采用全向吸顶天线与定向壁挂天线综合使用的DAS方案对地下室进行无线通信信号覆盖。

地下室DAS优化系统相较传统地下室DAS系统有以下几个优点。

（1）地下室DAS优化系统适用于更多地下室场景。对于纵向较长地下室，可以采用定向壁挂天线从两端做主要信号覆盖，中间部分通过补充全向吸顶天线的方式进行覆盖。同时，有些地下室中建有隔断，地下室车辆出入口是狭长的通道，全向吸顶天线不能充分发挥出优势特点，这些都可以采用定向壁挂天线覆盖，避免使用全向吸顶天线造成功率浪费。

（2）降本增效。与全向吸顶天线相比，定向壁挂天线的覆盖方向性更好。在同样的功率下，定向壁挂天线相比全向吸顶天线，波束更为集中，所以天线增益更高、覆盖距离更远。这样就可以根据地下室情况进行定向壁挂天线覆盖，减少了覆盖方案中天馈的布放数量，从而达到了降本增效的效果，如图2所示。全向吸顶天线和定向挂壁天线的性能对比如表1所示。

图2 全向天线和定向天线的波瓣

表1 全向吸顶天线和定向挂壁天线的性能对比

（3）便于施工，减少工期。地下室DAS优化系统减少了天线的部署数量，同时减少了馈线的排布，使得方案更为简洁，减少了工作量，降低了施工难度，缩减了工程周期，有利于整个工程的开通。

2.2 利旧现有站点信源

利旧现有站点信源是指利用楼宇已有室内无线分布系统、楼顶滴灌站点或者覆盖目标附近宏基站信源中的剩余功率，结合新增DAS优化天馈系统来对地下室场景进行无线通信信号覆盖。

传统地下室覆盖方案中，新增信源的主设备费用在室分覆盖工程总投资中所占比例很大，一般占总投资的40%～50%，对于面积较小的地下室，这个占比甚至更高。利旧现有站点信源的剩余功率来对地下室进行无线通信信号覆盖，避免了新增室分信源，能够大幅度降低地下室室分工程建设成本，同时运营商对资源的管理也能删繁就简，所以利旧现有站点信源应在地下室无线通信信号室内覆盖中广泛推广。此方案由于是利用现有站点信源的剩余功率，且有馈线损耗，因此一般比较适合信源较近、地下室面积在4 000 m2以下的场景使用，或者较大的地下室附近有多个信源可利旧。

2.3 新建地下室室分基站方案

对于没有现有站点信源可利旧的居民地下室，或者大型居民区内较大的地下室需求无线通信信号覆盖，往往需要对其新建室内分布系统进行无线通信信号覆盖。本文提出以下几个低成本覆盖方案。

2.3.1 RRU+直放站

对于面积较大的地下室，馈线部署距离较长，信号损耗比较大，往往新增1台RRU信源设备无法满足覆盖需求，而新增多台RRU信源设备成本较高，投资收益率低。为了提高降低成本，提高投资收益率，本文提出RRU加直放站的形式进行地下室无线通信信号覆盖。对于一些附近有其他站址信源的地下室，甚至可以不新增RRU，直接利旧其RRU信源设备，新增直放站进行覆盖[2]。

直放站属于RRU信源的中继器，通过大功率基站耦合器将RRU的信号耦合至直放站。在直放站中，通过低噪放大器将有用信号放大，抑制信号中的噪声信号，提高信噪比；再经下变频至中频信号，由滤波器滤波，中频放大，再移频上变频至射频，经功率放大器放大，最终输送到天馈系统中，对目标场景进行无线通信信号覆盖[3]。

耦合直放站，使得RRU信源的无线通信信号覆盖范围得到了延伸，这样就可以在不多增加RRU信源设备的前提下保证无线通信网络的覆盖，从而实现“小容量、大覆盖”目标。从成本角度出发，1台直放站的费用一般只有1台RRU费用的1/3，可以看出RRU+直放站的覆盖方案在保证无线通信信号覆盖质量的同时，进一步缩减了工程成本。应该注意的是，1台直放站近端所匹配的直放站远端最好不要超过3台，以免影响覆盖效果。RRU+直放站的室分覆盖系统结构如图3所示。

图3 RRU+直放站的室分覆盖系统结构图

2.3.2 皮基站

对于一些高档小区、场景较为复杂（如隔断比较多）的地下室，可以应用皮基站对其进行无线通信信号覆盖或优化[4]。

皮基站，也简称皮站（Pico Site），是一种比微基站更小的基站，覆盖半径为20～50 m，一般可分为一体化皮基站和分布式皮基站。

如图4所示，皮基站中pRRU与RHUB之间是以网线相连接的，而传统室内分布系统是以馈线连接，相比之下，皮基站覆盖系统在材料上的成本有了明显下降。在皮基站覆盖系统中，当网线不超过80 m时，pRRU设备可以脱离电缆供电，通过网线有源以太网（Power Over Ethernet，POE）的方式供电，从而减少了接电系统上的投资[5]。同时，皮基站的设备更为轻小、安装更加方便、组网更加灵活，相比传统室内分布系统减少了很多机房配套设施，同时大幅降低的施工难度、缩短了施工周期、减少了工程投资成本。此外，皮基站系统每一级的状态都可以通过运营商的网络管理系统进行对其进行监控，如果出现问题，可以更轻松、准确、快速的排查到，并精准地对问题作出最佳的解决方案，极大地降低了后期人工维护成本，避免了人工巡检中因人为主观产生的问题和漏洞。

图4 分布式皮基站结构图

3 案例分析

在上述理论的基础上，本文对几个地下室进行了无线通信信号覆盖施工，通过实践得到现场测算数据，并进行了处理分析，如表2所示。

表2 不同覆盖方案的测算对比

从上面的数据分析看到不同室分分布系统的覆盖能力和单位面积工程的造价等信息。分析得出，在不影响无线通信室内覆盖质量的情况下，本文提出的几种地下室无线通信室内覆盖系统低成本方案相较于传统地下室无线通信室内覆盖系统，不同程度上减少了工程投资，确实达到了预期的降本增效的效果。在设计地下室无线通信室内覆盖方案时，可以根据不同的覆盖场景选择其中1个或多个结合的方式进行建设覆盖。

4 结 论

大数据时代已经到来，移动通信已进入到社会生活的方方面面，影响着人们的衣、食、住、行、用。移动电话用户的巨量增加以及我国居民城镇化的趋势，使得地下室无线通信室内覆盖成为无线通信覆盖的重点之一。本文分析了地下室室内覆盖建设类型现状，从优化传统地下室DAS系统、利旧现有站点信源、新建地下室室内分布系统这3个角度对覆盖地下室提出了多个对应的行之有效的建设建议，得出建设低成本、覆盖质量好的地下室无线通信室内覆盖方案。