【導讀】TD-SCDMA是由中國提出的時分雙工模式的的第三代移動通信技術(shù)，已經(jīng)在2020年5月的ITU全會上正式成為國際標準。信道可適用于不對稱業(yè)務等特點。對室內(nèi)分布系統(tǒng)設計有著不同的要求，一個優(yōu)秀的室內(nèi)分布系統(tǒng)設計方案，還可以為客戶創(chuàng)造價值。文章分析了TD-SCDMA技術(shù)、室內(nèi)分布系統(tǒng)設計的流程和方法。

　　

【正文】 數(shù)學描述包括一個區(qū)域有多少人，使用各種無線通信業(yè)務的比例是多少，單位時間使用多少次，每次多長時間等內(nèi)容。 業(yè)務特征的數(shù)學描述主要是指無線系統(tǒng)能提供哪些業(yè)務，這些業(yè)務具有怎樣的容量特性，如占用多少信 道資源，上下行貸款需求是否對稱，期望怎樣的服務質(zhì)量等。 不同室內(nèi)場進的話務特點不一樣，同一樓宇的不同功能區(qū)域的話務特點也有差異。 接下來介紹室內(nèi)常用的話務模型，當然不同場景有很大的差別，這里的話務模型僅供參考。 表 42和表 43分別是室內(nèi)環(huán)境下 CS業(yè)務和 PS業(yè)務的單用戶參考話務模型。 表 42 室內(nèi) CS 業(yè)務單用戶參考話務模型 CS 業(yè)務 用戶滲透率 單用戶忙時話務量 /Erl 基本語音（ ） 100% 可視電話（ CS64k） 50% 表 43 室內(nèi) PS業(yè)務單用戶參考話 務模型 PS業(yè)務 用戶滲透率 單用戶忙時 吞吐量 /kbit 上行（ UL） 下行（ DL） PS64k 100% 130 540 山東科技大學學士學位論文 TDSCDMA 室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃與設計方法 28 PS128k 50% 70 270 PS384k 10% 20 90 表 42 和表 43中， CS 域給出的是以 Erl 為單位的忙時話務量， PS 域給出的是以 kbit 為單位的忙時話務量。為了便于使用 Erlang 法，同意使用 Erl 作為單位。 PS域從 kbit 轉(zhuǎn)換為 Elang 公式如下： 3600??? 激活因子業(yè)務速率 ）單用戶忙時吞吐量（單用戶話務量 k bi tE r l 室內(nèi)容量估計 給定話務模型，求出所需的信道資源屬，進而求出所需的載波數(shù)，就是容量 估算，包括兩種方法。 （ 1） Erlang 法 根據(jù)給定的話務量要求，通過查詢 ErlangB 表得出一定阻塞率條件下所需的信道資源數(shù)目。這個方法的基本思想來源于排隊理論。 Erlang 法在多業(yè)務的條件下，根據(jù)查詢 ErlangB表的位置不同，又可分為等效 Erlang法、 PostErlang 法和 Compbell 法。 （ 2） 隨機背包算法 根據(jù)不同業(yè)務的話務量大小規(guī)律，隨機的產(chǎn)生話務，每次產(chǎn)生的話務系統(tǒng)按照最有原則占用一定的信道資源，通過多次計算，求出總的信道資源數(shù)。背包算法由于計算量大，必須通過計算機仿真實現(xiàn)。 鄰區(qū) 、頻率、擾碼規(guī)劃 鄰區(qū)規(guī)劃 室分系統(tǒng)中有兩種鄰區(qū)：一種是室分系統(tǒng)小區(qū)和室外宏站小區(qū)的鄰區(qū)關(guān)山東科技大學學士學位論文 TDSCDMA 室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃與設計方法 29 系；另一種是室分系統(tǒng)內(nèi)部小區(qū)之間的鄰區(qū)關(guān)系。 室內(nèi)外鄰區(qū)規(guī)劃一般有以下幾種情況。 （ 1） 樓宇出入口 在樓宇出入口、地下停車場出入口需要規(guī)劃室內(nèi)小區(qū)與室外小區(qū)的雙向鄰區(qū)關(guān)系。 （ 2） 中高層窗口處 在室內(nèi)場景中，室內(nèi)小區(qū)應該是主導小區(qū)，在室內(nèi)環(huán)境中室外宏站信號應比室內(nèi)信號小很多，這樣，在室內(nèi)的用戶應該優(yōu)先駐留或選擇室內(nèi)小區(qū)。在這種情況下，中高層室內(nèi)與室外不需要規(guī)劃鄰區(qū)關(guān)系。 配置室外小區(qū)到室內(nèi)小區(qū)的單向鄰區(qū)要格外小心。在 外泄比較嚴重的情況下配置單向鄰區(qū)，可能導致頻繁切換失敗。單向鄰區(qū)的配置盡量限制在室外小區(qū)和室內(nèi)高層小區(qū)之間，并且不要普遍使用。 室內(nèi)小區(qū)自身的鄰區(qū)配置一般有以下幾種情況。 （ 1） 室內(nèi)只有一個小區(qū) 如果整個樓宇只有一個小區(qū)，不需要考慮室內(nèi)小區(qū)之間的鄰區(qū)規(guī)劃。 （ 2） 樓宇內(nèi)劃分為多個小區(qū)，每小區(qū)由多層 對大型樓宇內(nèi)的不同校區(qū)，盡量利用自然隔層來劃分不同小區(qū)。不同樓層的相鄰小區(qū)要配置鄰區(qū)關(guān)系。 （ 3） 同一樓層分若干小區(qū) 有些大型樓宇，話務量大，同一樓層會劃分為多個小區(qū)，這些小區(qū)之間需要規(guī)劃緊密的鄰區(qū)關(guān)系。 （ 4） 電梯鄰區(qū)設置 一般情況下 ，電梯內(nèi)只用一個小區(qū)來覆蓋，但在比較高的樓宇中，電梯被劃分為多個小區(qū)，相鄰小區(qū)之間要配置雙向鄰區(qū)。 山東科技大學學士學位論文 TDSCDMA 室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃與設計方法 30 電梯內(nèi)小區(qū)與每層電梯廳小區(qū)為同一小區(qū)，可以不規(guī)劃鄰區(qū)。但很多時候，電梯內(nèi)小區(qū)與每層覆蓋小區(qū)不一樣，必須要配置雙向鄰區(qū)關(guān)系。 頻率規(guī)劃 蜂窩移動通信系統(tǒng)里的一個非常重要的概念就是頻率復用，頻率資源是有限的，但是為用戶服務的覆蓋面積及容量需求是無限的。 互不干擾的兩個小區(qū)可以使用相同的頻率。什么樣的同頻小區(qū)可以互不干擾呢？有以下幾種情況： （ 1） 支持同頻組網(wǎng)的無限制式 （ 2） 相隔一定距離的小區(qū) （ 3） 隔離度足夠大的小 區(qū) 室內(nèi)頻率規(guī)劃的要點在于：主載頻確保異頻；室內(nèi)小區(qū)需要設置單獨的頻點，以區(qū)分與室外；室內(nèi)服務數(shù)據(jù)業(yè)務的 HSDPA 載頻要考慮設置單獨的頻率，以區(qū)分于語音業(yè)務。 擾碼規(guī)劃 擾碼的作用是在下行方向的終端區(qū)分小區(qū)；在上行方向上，基站用來區(qū)分來自不同小區(qū)的用戶。在 TDSCDMA 中，擾碼序列非常短，有些擾碼之間相關(guān)性比較大，再加上路損，在接收端看來，兩個擾碼可能非常想近，甚至一樣。因此，擾碼規(guī)劃的原則就是在相鄰小區(qū)之間分配彼此相關(guān)性很低的擾碼。 基于這個原則，需要從以下 3個方面出發(fā)。 首先，這里的臨近 小區(qū)不僅要考慮切換鄰區(qū)關(guān)系，還要充分考慮物理上的鄰區(qū)關(guān)系；其次，擾碼規(guī)劃不只是考慮擾碼的相關(guān)性問題，多數(shù)時候還山東科技大學學士學位論文 TDSCDMA 室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃與設計方法 31 要結(jié)合擴頻碼的相關(guān)性來綜合考慮；再次，進行擾碼規(guī)劃的時候，仿真計算和實測分析同樣重要。 切換設計 用戶從一個小區(qū)切換到另一個小區(qū)的時候，要估計目標小區(qū)的覆蓋電平、信號質(zhì)量，不能盲目切換，過于頻繁的切換會耗費系統(tǒng)的資源。 室內(nèi)覆蓋切換設計的原則是盡量少切換，進行切換設計的前提是明確主導小區(qū)、控制好干擾、做好鄰區(qū)規(guī)劃。 切換設計的方式有調(diào)整天線參數(shù)，調(diào)整功率參數(shù)，調(diào)整切換參數(shù)等。 大樓出入口的切換設計 在大樓的出入口，用戶在室內(nèi)外頻繁移動，需要設計室外小區(qū)和室內(nèi)小區(qū)的切換關(guān)系。切換關(guān)系包括切換帶的位置、切換帶的大小、切換參數(shù)等。 根據(jù)切換最少的原則可知，把切換帶設置在繁忙的道路上，如圖 45所示的 A 區(qū)域，是不適合的，過往車輛上用戶頻繁發(fā)生切換，可能導致掉話。 但是把室內(nèi)外切換的區(qū)域放在室內(nèi)，如圖 45所示的 C區(qū)域，也不合適。室外信號在開關(guān)門效應影響下，大小變化劇烈。 一般把切換帶設置在門庭外 5m左右的地方，切換帶的直徑大約為 3~5m，如圖 45 所示的 B 區(qū)域，既不能在馬路上，也不能 緊挨門口。為了讓用戶在進入室內(nèi)前完成切換，一般需要在出入口安置一個天線。 山東科技大學學士學位論文 TDSCDMA 室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃與設計方法 32 圖 45 室內(nèi)出入口的切換設計 窗邊的切換設計 在窗邊的切換設計有兩種情況：一是設置單向鄰區(qū)的切換設計；二是設置雙向鄰區(qū)的的切換設計。 在室分系統(tǒng)深度覆蓋做得比較好的情況下，室外信號在室內(nèi)不會形成大范圍的主導小區(qū)。在高層，室外信號比較雜亂，但進入室內(nèi)以后強度都比較小。在這種情況下，一般設置從室外到室內(nèi)的單向鄰區(qū)。也就是說，偶爾有用戶駐留在室外小區(qū)發(fā)起通話，只允許用戶從室外小區(qū)切換到室內(nèi)小區(qū)，而不允許用戶從室內(nèi)小區(qū)切換 到室外小區(qū)。這樣做的一個好處是避免室內(nèi)外小區(qū)發(fā)生乒乓切換，導致掉話。 還有一種情況，有些室內(nèi)場景安裝天線的位置有限，需要深度覆蓋的地方無法安裝天線，這樣就需要用室外宏站的信號補充室內(nèi)的覆蓋。這樣在室內(nèi)的窗口區(qū)域，室內(nèi)外的信號都比較強，甚至室外的信號更強一些，這是需要設置雙向鄰區(qū)。切換帶要設置在室內(nèi)兩個房間的門口處，而不要設置在窗口處。 山東科技大學學士學位論文 TDSCDMA 室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃與設計方法 33 電梯的切換設計 從切換次數(shù)經(jīng)量少的原則出發(fā)，電梯和大廳之間盡量不要發(fā)生切換，這就要求電梯和底層大廳是同一個小區(qū)；一般要求電梯在運行過程中盡量不要有切換，即整個電梯 盡量是一個小區(qū)。 如果整個大樓是一個小區(qū)，就不需要電梯切換設計了，如圖 56a 所示。如果是多個小區(qū)，那么電梯區(qū)域和底層區(qū)域是一個小區(qū)，無需切換；在高層區(qū)域，出入電梯，才需要進行切換，如圖 46b 所示。 圖 46 電梯的小區(qū)劃分 a） 一個小區(qū) b）兩個小區(qū) 為保證切換順利完成，要求電梯廳與電梯同小區(qū)覆蓋，這樣可以避免電梯的開關(guān)門效應，使通話用戶在進入電梯之前或者離開電梯之后完成切換，避免切換發(fā)生在電梯開關(guān)門的一瞬間，如圖 47 所示。 山東科技大學學士學位論文 TDSCDMA 室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃與設計方法 34 圖 47 電梯與電梯廳設置為同一個小區(qū) 在中小型樓宇中，一般在電 梯井上部安裝一個定向天線，以保證電梯內(nèi)部為同一小區(qū)。 多系統(tǒng)共存設計 TDSCDMA+2G/3G 共用室內(nèi)分布系統(tǒng) TDSCDMA+2G/3G共用室內(nèi)分布系統(tǒng)設計方案如圖 48所示。在 TDSCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)的基礎上，融合了 2G/3G 系統(tǒng)的信號源。 2G 系統(tǒng)可以是 GSM或 CDMA 系統(tǒng)， 3G 系統(tǒng)可以是 WCDMA 或 CDMA2020 系統(tǒng)。 圖 48 TDSCDMA+2G/3G共用室內(nèi)分布系統(tǒng)設計方案 山東科技大學學士學位論文 TDSCDMA 室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃與設計方法 35 TDSCDMA 信號源采用小功率、多通道的輸出方式，多通道輸出方式可以使用 功放中的多個單元，也可以通過連接多個 RRU 實現(xiàn)。 2G/3G 信號源采用大功率、單功放的輸出方式， 2G/3G 信號源單通道功率輸出與 TDSCDMA信源多通道功率輸出達到相同的覆蓋效果。若 TDSCDMA 系統(tǒng)采用單通道信號源，則由于其輸出功率有限，需要增加信號源或干放數(shù)量，才能達到相同的覆蓋效果。 TDSCDMA+WLAN 共用室內(nèi)分布系統(tǒng) TDSCDMA+WLAN 共用室內(nèi)分布系統(tǒng)合路方案如圖 49 所示。在單獨的TDSCDMA 室內(nèi)分布系統(tǒng)的基礎上，增加了 WLAN 信號源、 TDSCDMA/WLAN 合路器。 圖 49 TDSCDMA+WLAN共用室內(nèi)分布系統(tǒng)合路方案 WLAN 信號源輸出功率有限、覆蓋范圍小、造價高，在沒有數(shù)據(jù)業(yè)務需求的區(qū)域 (如地下室、電梯、倉庫等 )，沒有必要進行 WLAN 的覆蓋，所以 TDS CDMA 是全覆蓋的，而 WLAN 按需求選取覆蓋樓層。如圖 49所示，在支路 1和支路 i上合路了 WLAN 信號，在支路 2和支路 j上沒有 WLAN 信號。 山東科技大學學士學位論文 TDSCDMA 室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃與設計方法 36 TDSCDMA+2G+3G+WLAN 共用室內(nèi)分布系統(tǒng) TDSCDMA+2G+3G+WLAN 共用室內(nèi)分布系統(tǒng)設計方案如圖 410 所示。在TDSCDMA+2G+3 G+WLAN 四網(wǎng)共用室內(nèi)分布系統(tǒng)時，建議采用二級合路方式：第一級為 2G+3G 雙頻合路，第二級為 TDSCDMA+WLAN 合路。 圖 410 TDSCDMA+2G+3G+WLAN共用室內(nèi)分布 (方式一 ) 此外也可以采用將 TDSCDMA+2G+3G 一級合路，再將 WLAN 二級合路的方式，如圖 411 所示。 圖 411 TDSCDMA+2G+3G+WLAN共用室內(nèi)分布 (方式二 ) 山東科技大學學士學位論文 TDSCDMA 室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃與設計方法 37 對比圖 410和圖 411 可以看出，第一種合路方式適合于 TDSCDMA 采用多通道輸出的信源，而第二 種方式更適合于 TDSCDMA 單通道與 2G/3G 直接合路的情況。山東科技大學學士學位論文 東海大廈 TDSCDMA 室內(nèi)分布系統(tǒng)設計 38 5 東海大廈 TDSCDMA 室內(nèi)分布系統(tǒng)設計 圖 51 東海大廈效果圖 東海大廈 山東科技大學學士學位論文 東海大廈 TDSCDMA 室內(nèi)分布系統(tǒng)設計 39 設計方案概述 樓宇地理位置和情況概述 東海大廈是一 辦公樓， 位于 德州市東風東路南，長河大道西 ， 該樓宇共19 層，地下 1 層，地上 18 層；共 4部電梯（ DT1DT4 運行區(qū)間 B1F18F），建筑面積共 37000 平方米。 經(jīng)測試， 東海大廈 B1