WCDMA室分异频组网的研究

摘要　文章针对WCDMA网络室内分布系统规划设计和优化碰到的问题，通过对比几种室分异频组网策略的优劣，以及室分改异频前后的路测及指标变化：通过实际测试验证，提出了室内分布系统异频策略的解决方案；最后给出完善室分建设的指导建议。

关键词　室内分布系统　高层导频污染　邻区　扰码　异频

1　引语

目前，WCDMA覆盖不断完善，室内分布系统的数量也越来越多，有不少用户反映在建有良好室分覆盖的建筑内出现掉话、话音质量差、数据速率慢的情况。室分建设投资如此大，却没有收到良好提升网络质量的效果。为此，中国联通广州分公司网优中心对室分异频组网策略进行研究，希望调整组网策略，以较低成本有效提升室内分布系统网络质量。

2　室分组网策略对比分析

按WCDMA建网初期的设计，室分频率与扰码规划采用与室外宏站同一频点，即上行9763，下行10713，扰码从432至511共80个扰码。现网主要是单载频配置，核心区和热点区双载频配置，极个别基站使用三载频配置。具备使用第三载频作为室分异频组网使用频点的条件。考虑到室分异频组网策略，WCDMA室内分布系统主要有三种组网方式：

同频组网方式：室分系统与室外宏站同频；

异频组网方式一：室分系统与室外宏站异频(如图1)；

异频组网方式二：低层室分系统部分与室外宏站同频，高层部分与室外宏站异频(室分系统有多个小区覆盖)(如图2)；

2.1室分同频组网方式优缺点

(1)优点

组网方式简单，无需进行针对性的参与设置。

室内外同频切换，切换成功率高，切换点合理，可按统一标准进行切换和重选参数设置，不会产生终端启动异频测量、进入启压模状态的问题。

工程方式相对简单，没有特殊的规划设计要求。

(2)缺点

密集区域会产生宏站邻区满配，无法添加必要的室分小区邻区，导致用户进入室内掉话。

在密集城区存在较多高层写字楼及住宅楼，高层信号杂乱，对WCDMA系统密集市区高层存在一定导频污染，影响用户感受。

大型城市密集城区室分规模较大，同频小区密集导致扰码规划困难，室分扰码复用距离过小，产生系统中某小区无法添加两个同频点同扰码邻区的问题，以及扰码复用距离过小问题，而随着密集城区室分建设规模的不断扩大，此问题的影响会越来越大。

由于建筑结构的特点，室内分布系统会存在一定的信号外泄，外泄严重会造成室外导频污染问题，或快速移动用户切换入室分外泄信号不能及时切出的问题，这些对用户感受和网络性能都会造成一定影响。

2.2室分异频组网方式优缺点

(1)优点

无线蜂窝网络对高层信号控制困难，WCDMA系统高层导频污染更是一大难题，采用室分异频策略，室分系统和室外宏站采用不同频点，可以有效解决高层导频污染问题。

因基站密集，一般系统的31个邻区列表数量不能满足邻区配置的需求。如采用室分异频方案，同频邻区可配置31个。异频邻区可配置32个，对于室外覆盖小区，宏基站配置同频邻区，室分系统配置异频邻区；对于室内覆盖小区，宏基站配置异频邻区，室分系统配置同频邻区，可以有效解决邻区满配的问题。

虽然WCDMA系统可用扰码数量较多，但在密集城区，尤其是室分系统建设采用多小区建设方案的地区，存在扰码复用距离过近的问题，如采用室分异频方案，室分系统扰码规划无需考虑宏站的扰码使用情况，可以有效解决扰码规划复用的问题。

目前的建筑大量采用玻璃材质外墙，同时室分系统建设得不合理，网络上存在一定数量的室分信号外泄，室分异频方案即使不能从根本上解决室分信号外泄问题，但室内外不同频可避免室内信号外泄后造成的导频污染，减少室分外泄的影响。

工程方式相对简单，没有特殊的规划设计要求。

(2)缺点

室内外为异频硬切换，切换成功率低于同频软切换。

室外小区配置了异频邻区后，信号到达异频测量启动门限(异频2D事件)终端即进入启压模状态。此状态下，终端发射功率会增大，手机会同时测量同频、异频和异系统的邻区信号，网络信号波动造成异常事件的几率增加。异频测量启动门限(建议设置－95dbm)一般会设置高于异系统测量启动门限(建议设置－105dbm)，因此终端会提前进入启压模状态。

异频切换与同频切换方式不一致，室分系统与外网的切换需进行精细的优化设置，根据室分系统与外网的切换点设置合适的切换门限，而异频2D、2F事件的一般设置，会造成室内外比同频方式发生切换慢或重选慢，甚至在室分内因没有达到异频切换或重选门限而无法占用室分信号的情况；在室外小区信号迅速衰减的场景(如进入电梯)，因切换不及时而掉话。

2.3低层室分异频高层室分同频组网方式优缺点

(1)优点

室内外切换一般发生在大门到电梯口，低层室分用同频可使室内外信号先通过同频切换，再在电梯内或楼层内进行异频切换，避免室内外切换或重选慢的问题。

同样能解决高层导频污染问题，并一定程度减少扰码复用问题。

室外宏站小区不用配置异频邻区，避免了大量手机进入启压模状态，只有进入室分并使用了低层室分小区信号的手机才会在满足条件后进入启压模状态。

减少了室外进入室内室外信号迅速衰减(如电梯场景)，因切换不及时而造成的掉话。

(2)缺点

工程方式相对复杂，室分需分层进行覆盖；

室外小区一般是与室分系统低层的小区配置邻区关系，因此这种组网方式不能解决小区过多邻区满配的问题。

3　室分组网策略

以上室分组网方式各有优劣。对于复杂的网络室分系统，应该根据建筑物的特性采用混合组网的方式。密集城区，应根据建筑物的特点采用室分同频、室分异频和室分低层同频高层异频的混合组网方式。在非密集城区或室分系统较少的地区，由于不存在邻区满配、扰码复用困难的问题，则建议采用同频组网方式。

密集城区，一般的宏站高度约为30～35米，室分系统的组网方式如下：

(1)低于35米建筑物的室分，因低层建筑不存在无线信号难以控制而导致的导频污染，同时考虑减少需设置异频邻区的小区数量，宜采用同频组网策略；

(2)只覆盖停车场和电梯的室分，由于不存在高层导频污染影响室分信号的问题，同时避免多次异频切换及减少需设置异频邻区的小区数量，宜采用同频组网策略；

(3)高于35米建筑物的室分，若室分话务较高或其它原因由多小区作为信源分层覆盖，则宜采用低层同频、高层异频的策略，最佳方式是低层和电梯同频，高层的楼层异频；

(4)对于建筑物高度高于35米的室分，若室分话务较低，只用单扇区作为信源进行覆盖，覆盖方式采用楼层全覆盖的，室分系统异频策略。

采用几种室分策略混合组网，可减少各种策略的负面影响，有效发挥它们的优势：

(1)有效解决高层建筑导频污染问题，建有室分覆盖楼层的高层建筑网络质量显著提升；

(2)密集区域内的同频小区数量有效减少，采用了异频的室分可单独进行扰码规划，扰码复用距离过近问题得到有效解决；

(3)部分室分改为异频，密集区域内的同频小区数量有效地减少，缓解了因小区过多邻区满配而无法配置必要邻区的矛盾；

(4)对于低层的室分采用同频，可减少需配置室分异频邻区的小区数量，避免大量终端提前进入启压模状态；

(5)减少室分信号外泄对网络的影响：采用了异频策略的室分信号外泄到外网，在同样泄漏场强的情况下，避免由于异频切换或重选的参数设置与同频切换发生。

由于异频切换与同频切换方式不一致，异频组网策略室分系统与外网的切换需进行精细的优化设置，根据室分系统与外网的切换点设置合适的切换门限。若异频测量门限(2D)设得过低，终端会进入启压模状态增加异常事件的几率，若异频测量门限(2D)设得过高，终端会较晚才进行异频邻区的检测，终端在进入异频小区覆盖区域时容易发生主用信号迅速衰弱而不能及时切换或重选的情况。因此对于异频组网的室分，需通过测试确定每个出入口的室外主覆盖小区，只对必要的室外小区增加室分异频小区的邻区；同时选择合适的切换区域，切换区域室外小区的电平，根据室外小区电平强度设置合适的异频测量门限。

室分异频组网并非解决室分外泄问题的有效方法，室分信号外泄必须通过对室分系统进行整改解决，而对于WCDMA网络这种自干扰系统，合理覆盖尤为重要。因此在室分系统设计、建设和验收过程中，就需要对室分信号外泄问题进行控制，避免对现网造成影响。

3.1室分异频参数设置

由于室分改频方案不仅涉及到室分小区，对与之有邻区关系的宏站小区也有影响，因此不仅要对小区重选参数进行调整，还要对切换参数进行优化。

(1)重选参数设置

为了尽量避免室外用户占用外泄的室分信号，需要对异频室分小区的最低接入电平和最低质量标准进行单独设置：最低接入电平由原先的－58即－115dBm修改为-50，即-99dBm，最低接入质量标准由－18修改为－14dBm；同时对异频室分小区相应的异频异系统重选启动门限进行修改，异频重选启动门限由4修改为2(－10db)，异系统重选启动门限由2修改为0(-14)，保证重选启动门限与修改最低接入质量标准前一致，以确保只有真正的室分用户才能占用到室内信号。

(2)切换参数设置

切换参数的设置需要考虑到室分小区和与该室分小区存在邻区关系的宏站小区的设置，在异频切换算法方面，采用周期上报的方式，而异系统切换则采用事件上报方式，异频异系统共存时则采用异频的2D2F切换门限，即－95dBm／－92dBm(RSCP)和－14dB／－12dB(Ec／No)，但这样就不可避免的会使宏站小区较早的进入压缩模式，切换到GSM网络的可能性增加，影响用户的实际感受且存在一定的掉话风险，此时可通过修改CS业务使用频率RSCP、Ec／No的质量门限来对异系统切换判决予以控制。如广州网络目前修改为－105／-14。但是由于UE较早进入到压缩模式，会对UE的耗电量、上行干扰都有影响，同时若UE长时间处于压缩模式下会影响用户感受，且在一定程度增加异常事件的几率，因此，只加必要的宏站到室分双向邻区即可。

3.2室分异频效果

(1)单个室分系统改异频前后对比

某住宅楼盘，高19层，每层面积约1800m2，修改前后的室内测试图如图3～图6：

楼改异频前后测试对比情况

RSCP对比情况(如表1)：

ECIO对比情况(如表2)：

19楼改异频前后测试对比情况

RSCP对比情况(如表3)：

ECIO对比情况(如表4)：

从图3～图6的对比明显可知，改异频后ECNO的质量明显好转，且通过对测试数据分析，改异频前共存在3个PSC信号，1个室分，2个宏站，但改异频后只占用了室分的信号，且信号质量很好。

对于异频切换的具体统计如表5。

由表5可知，改异频后，与室外宏站小区间异频切换正常。

(2)RNC02片区改异频前后对比

RNC02下面的20个室分小区进行改异频路测、MR统计对比如图7、图8：

通过具体路测指标统计对比，改异频后VC长呼Ec／Io大于－10dB的比例，由96.84％提高到97.23％，有所改善。且通过对路测中占用室分前后的采样点统计发现，改异频前占用室分信号的采样点为496个，但改异频后占用室分信号采样点仅为9个，由此可见，改异频后室分外泄的影响大幅减小。

通过对MR统计，室分存在邻区关系的宏站小区和室分小区的指标均有所抬升(如表6、表7所示)。

可以看出，改频后室外宏站小区和室分小区的网络质量均有所好转。

4　室分建设指导原则建议

通过前期室分改异频方案的实际应用，总结出室分建设的指导原则建议。

4.1室分建设总体原则

对于室分站点，只要是全覆盖室分小区，且非多载频小区或室分综合方案小区，均采用异频方案。具体要求如下：

异频室分系统开通后需进行室内测试、进出大门、电梯、地下停车场、室外步测及路测，根据测试结果优化室分与宏站的邻区关系。

由于频率资源有限，室分系统不建议采用多载频策略，宜采用小区分裂方式解决容量问题，覆盖底层小区使用同频，其余小区使用异频。

避免使用直放站，避免一个室分采用多个小区，建议采用RRU级联的方式实现大面积覆盖。

在室分建设同时，严格控制室分外泄。

4.2室分信号外泄要求

在室外电平应尽量小，建议控制室内导频信号泄露到室外10米处，必须小于室外小区导频信号强度10dB以上，且泄露到室外10米外的导频电平必须小于95dBm。

4.3新建室分邻区优化策略及方法

室分改异频方案中最主要也最难以控制的是室内外小区的邻区问题。

对于新开室分，只加必要的宏站到到室分小区的双向邻区，即室外到室内车辆、行人来往通道所涉及的小区(需基于实际测试数据来添加邻区)，多加邻区。除了会带来不必要的切换及其掉话隐患外，多加的室外小区由于压缩模式启动较早，会对该小区下的所有用户带来影响。

对于存在室分信号外泄的小区，在室分整改难度较大的情况下，需加泄露室分小区到宏站的单向邻区(同样也需基于实际测试数据来添加邻区)，保证路面用户即时切换到室分也可以切出。

具体的测试方法如下：

用扫频仪扫描室外F1频点(10713)和室内F3频点(10663)，重点测试室分楼宇周边道路和室内外行人和车辆来往通道，如果测试结果有两个频点并存则添加双向邻区，基于上述原则添加单向／双向邻区。

用两部手机，通过锁频方式锁定F1和F3频点，锁频方法为：at ^freqlock=1，10713；解锁方法为：at^freqlock=0。

4.4室分小区扰码使用原则

在原来室内外用同一频点的情况下，室分所用扰码必须和宏站不同，这会造成室分可用扰码不足，无法满足扰码复用原则。该问题在室分密集城区尤为突出，前期广州WCDMA网络在进行问题小区分析时，就发现不少由于室分同扰码问题导致的上行失步掉话。

在室分改异频之后这个问题可以得到较好解决。由于频点不同，室分完全可以使用与周边宏站同样的扰码，这使得室分可用的扰码大大增加。但需要注意一点，在进行室分扰码规划时需考虑到后续宏站的F3载波问题，因此要预留一部分扰码给室外的F3载波。

4.5参数设置原则

参数设置主要参见上文提到的重选和切换参数：修改室分最低接入电平，降低室外用户占用室内信号的概率；修改与室分小区有异频邻区关系的室外小区的异系统压缩模式门限和3A条件，避免室外小区用户较早切换到2G，但选项可根据不同环境进行单独设置。

5　结束语

室分异频的优点有：其一，解决密集区域邻区问题。目前同频邻区可添加31个邻区，异频可添加32个邻区，密集区域的同频邻区压力大大降低。经实践，广州网络邻区优化效果明显，掉话率较改频前明显降低，问题小区明显减少。其二，密集城区以高楼为主，室分较多。带来了室分扰码复用距离不足问题，通过改频方式可得到有效解决。其三，降低室分信号外泄的影响，通过室分改频以及对室分最低接入电平的限制，使室外用户占用到室分信号的可能性大大降低，这点通过路测可得到充分验证，从而降低掉话风险。

室分改频同样会带来一些负面影响：其一，室内外为异频硬切换，硬切换成功率较软切换成功率低，会增加一定的掉话几率。目前系统硬切换成功率也较高，平均在97％以上。其二，与室分小区有邻区关系的宏站小区会较早进入压缩模式，手机比较耗电，而且也会带来一定的上行干扰；同时若手机上期处于压缩模式，会给通话质量及用户感受带来一定影响，因此邻区优化尤其重要。其三，室分改频后，现有系统优化工具只支持同频邻区优化(如华为系统)，室分站点需进行更为详细的现场测试优化。