TD-HSDPA室内覆盖策略和干扰分析

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摘 要：
　　本文给出了 TDSCDMA 系统 HSDPA 在室外连续覆盖的场景下，不同位置的建筑物的室内组网和覆盖策略，并分析各种场景下，室外对室内的干扰，以及室内可能对室外基站的干扰。第一章，给出了几种室外连续覆盖下，典型的室内场景分类和特点。第二章，给出对应场景下的组网和覆盖策略，以及室外对室内的干扰情况。由于 TDSCDMA 系统支持上下行不对称的时隙配置，为了进一步提高室内 HSDPA 的速率，可能存在室内基站采用 2:4 的上下行时隙比例，这样，存在室内基站对室外基站的干扰问题，本文第三章分析各种场景下室内对室外干扰的分析。第四章给出了室内覆盖策略和干扰的结论。
1 、概述
　　为了进一步提高系统高速数据接入业务的能力， TDSCDMA 系统引入了 HSDPA 技术，下简称 TD-HSDPA 。 TD-HSDPA 中引入了 16QAM 高阶调制， AMC ， HARQ ， NodeB 快速调度等关键技术，有效地提高了下行数据速率和系统对数据业务接入的能力。根据目前国际上商用的 3G 移动通信网络统计， 3G 的数据业务需求 80% 来自室内。所以，良好的室内覆盖策略和规划，对 TD-HSDPA 系统组网是至关重要的。
　　室内覆盖通常解决覆盖或者容量的问题。
　　在室外宏区连续覆盖的场景下，位于小区不同位置的建筑物室内覆盖电平也差异很大。由于穿透损耗的原因，室内往往不能保证良好的覆盖，特别是小区边缘的建筑物以及高大建筑的底层。
　　距离室外基站较近的建筑物，以及以低穿透材质（如玻璃）为主的高大建筑物，虽然室外基站对室内有良好的覆盖，但是由于室内用户对话务量的需求很高，特别是数据业务，仅靠室外基站难以吸收室内业务量需求，此时也需要通过室内覆盖来解决容量问题。
　　为了分析室内覆盖的策略和干扰，可以根据建筑物在小区中的位置，大致分为几种典型场景。
　　场景1 ：建筑物位于小区边缘，室外基站在室内覆盖电平小于-95dBm ，室外小区在室内的覆盖电平不能保证室内业务正常接入；
　　场景2 ：建筑物位于小区中部，室外基站在室内覆盖电平介于-85dBm 到-95dBm ，室外小区在室内的覆盖电平能够保证低速和R4 业务接入；
　　场景3 ：建筑物位于小区中心，室外基站在室内覆盖电平大于-85dBm ，室外小区在室内有良好的覆盖。
2 、室内覆盖策略和室外干扰分析
　　2.1 场景 1
　　对于TDSCDMA 系统，如果室外小区在室内的覆盖电平低于-95dBm ，通常认为在室内没有覆盖。由于室内组网的覆盖电平通常在-85dBm 以上，在这种场景下，室内小区可以和室外小区采用相同的频点组网。为了保证HSDPA 能够得到较好的性能，建议HS-DSCH 信道覆盖电平能够达到-80dBm 以上，则能够有效抵抗来自室外的同频干扰。
　　如果由于实际环境条件的限制，无法保证室内HSDPA 覆盖电平超过室外干扰 10dBm 以上，则室内HSDPA 的边缘覆盖性能会受到损失。为了保证良好的性能，建议室内HSDPA 采用和室外不同的频点组网。
　　当室内业务量很大，需要更多的载波资源时，可以继续增加和室外不同的更多频点组网。此时，和室外同频资源接纳 R4 和低速业务为主，异频部分以接纳 HSDPA 为主。
　　例如，假设系统组网可以采用6个载波为 {F1 ，F2 ，F3 ，F4 ，F5 ，F6} 。室外宏区采用 { F1 ，F2 ，F3} 组网，室内则可以采用 {F1 ，F2 ，F3 ，F4 ，F5 ，F6} 共 6 个频点组网。此时，在 { F1 ，F2 ，F3} 上存在一定的室外干扰，特别是建筑物边缘和窗口，但是由于室内通常有更高的覆盖电平，所以可以接入信噪比要求不太高的 R4 以及低速数据业务。由于终端和基站射频规范，TDSCDMA 系统相邻载波间干扰抑制比ACIR 达到32.6dB 以上，所以 {F4 ，F5 ，F6} 频点几乎不存在室外干扰，可以接入高速业务和HSDPA 业务。
　　场景1下组网特点总结如下表：
　　2.2 场景2
　　如果室外小区在室内的覆盖电平在-85dBm 到-95dBm 范围内，则室外基站能够保证室内R4 业务的覆盖，而HSDPA 则不能达到很好的速率。这种地区，如果室内有高速数据业务需求，或者需要更多的室内小区吸收室内业务，则需要和室外异频组网，在不同的频点上接入高速数据业务为主。R4 业务可以优先考虑通过室内覆盖，当室内负荷满时，可以适当考虑接入到室外。
　　例如，假设系统组网可以采用 6 个载波为 {F1 ，F2 ，F3 ，F4 ，F5 ，F6} 。室外宏区采用 { F1 ，F2 ，F3} 组网，室内则可以采用 { F4 ， F5 ，F6} 共 3 个频点组网。此时，室内的HSDPA 业务选择室内载波接入，而传统R4 业务优先选择室内覆盖的载波接入，当室内负荷超过一定的门限时，可以通过室外基站 { F1 ，F2 ，F3} 接入，特别是建筑物边缘和窗口，但是由于室内通常有更高的覆盖电平，所以可以接入信噪比要求不太高的 R4 以及低速数据业务。
　　场景2下组网特点总结如下表：
　　2.3 场景3
　　如果室外小区在室内的覆盖电平超过-85dBm ，则认为室外小区在室内有良好的室内覆盖。当然，由于室外到室内的传播环境相对复杂，同时存在穿透损耗的原因，这种场景很少出现。此时，如果室外小区足以吸收室内业务量，则无需室内覆盖。当室外小区不足以吸收室内业务时，需要考虑异频的室内覆盖，覆盖电平-85dBm 以上。
　　这种场景下，如果室内某些地方的室外覆盖电平超过了-60dBm ，即使存在32.6dB 的邻频干扰抑制，也有可能存在室外对室内的干扰，应该尽量规避室外的干扰。
　　例如，室外分配频率 { F1 ，F2 ，F3} ，室内分配频率 { F4 ，F5 ，F6} 。如果某建筑物高层窗口和室外基站存在直射，F3 频点的覆盖电平达到-50dBm ，则 F4 频点上的干扰电平达到-82.6dBm ，而该点的室内规划的F4 频点覆盖电平为-85dBm ，可能受到室外的干扰。所以在接纳资源分配时，尽量让室外和室内相邻的载波F4 优先级最低，或者让R4 业务在相邻的载波上接入。
　　场景2下组网特点总结如下表：
3 、室内对室外的干扰分析
　　为了更好的支持高速数据业务，室内通常分配更多的下行时隙。此时，室内和室外的交叉时隙上，存在室内基站到室外基站的干扰。特别是当室内交叉时隙上为HSDPA 时，由于 HSDPA 的HS-DSCH 信道通常满功率发射，对室外干扰更加明显。如下示意图的资源配置方式，室内基站的时隙 3 可能会对室外基站的时隙3 上行接收造成干扰。
　　室内基站对室外基站的干扰因素取决于室外到室内的路损以及频率的分配。
　　对于室外基站，对TDSCDMA 系统，为了不对基站上行造成干扰，通常要求额外干扰功率低于噪声功率3dB 以上，也就是-110dBm 。
　　基于这个准则，如果小区覆盖范围内有M 个建筑物，每一建筑物共有个天线出口，每个天线出口的功率为，到室外基站的总损耗为，则要求满足：
　　在网络工程中，根据TDD 系统的信道互异性，室内天线口到室外基站的损耗可以通过测量室内天线口处室外基站的覆盖电平来获得。由于一个室外基站的覆盖区域中，可能存在很多的建筑物需要室内覆盖，所以可以简单估算一下该区域的规模，得到单个点的发射电平要求。
　　下面，基于第一章的各种典型场景，分析同频和异频时，室内对室外的干扰。
　　3.1 场景1
　　该场景下，室内覆盖电平低于-95dBm ，也就是室内到室外基站的总损耗超过95+33 （通常基站发射功率 33dBm ）=128dB 。假设天线口处的路损和这个路损相当，每个天线口的功率为5dBm ，建筑物共有10 个天线口。
　　可见，该场景下，同频组网和异频组网都可以满足对室外干扰低于-110dBm 。
　　3.2 场景2
　　该场景下，室内覆盖电平-85 — -95dBm ，也就是室内到室外基站的总损耗128 — 118dB 。假设天线口处的路损和这个路损相当，每个天线口的功率为5dBm ，建筑物共有10 个天线口。
　　可见，该场景下，异频组网完全可以满足对室外干扰低于-110dBm 。同频组网通过优化天线口的位置，方向图等，可能满足干扰需求。
　　3.3 场景3
　　该场景下，室内覆盖电平超过-85dBm ，也就是室内到室外基站的总损耗低于118dB 。假设天线口处的路损和这个路损相当，每个天线口的功率为5dBm ，建筑物共有10 个天线口。
　　可见，该场景下，同频组网相对室外的干扰比较严重。异频组网，需要考察室外到室内的覆盖电平，如果覆盖电平超过了-60dBm ，也就是总损耗低于了93dB ，此时异频组网也需要适当的优化。当室内有更高的电平时，则需要增加保护频带。
4 、结论
　　综合以上分析，如何实现室内覆盖，以及室内和室外之间的相互干扰，取决于建筑物和室外基站之间的位置关系。
　　根据上面的分析，本文划分的各场景下的覆盖特性，覆盖组网策略总结下表：
　　关于频率的选择，在建网初期，在没有进行网络优化之前，为了保证室内达到良好的性能，建议各种场景统一采用异频组网。并优先选择和室外载波隔离更大的载波，作为HSDPA 业务载波。后期随着容量逐渐增加的需求，适当的通过网络优化等手段，根据建筑物所在位置的室外覆盖电平，选择合适的同频载波和业务接入方案。