移动通信网络小区覆盖的室内外协同解决方案
作者：赵龙王亚昕孙宏韬
来源：《移动通信》2011年第06期
摘要为了有效解决大型住宅小区的覆盖问题，文章介绍了一种室内外协同覆盖的方法，阐述了室外天线的设计原则和室内分布系统补充覆盖要考虑的两个方面，最后给出了室内外协同覆盖的案例分析。

关键词移动通信小区覆盖协同覆盖深度覆盖
1引言
移动通信网络覆盖包括对区域的广度覆盖和深度覆盖两种。

所谓广度覆盖，指的是对城市、郊区、县乡镇、农村、交通干线、旅游景区等的覆盖。

通常通过大量的室外宏基站实现区域的成片覆盖；深度覆盖指的是在室内、地铁等相对封闭的环境下，因室外宏基站覆盖不到而造成终端通话、数据传输困难，因而需要进行的室内深层覆盖。

较复杂的室内覆盖类型大致可以分为5个场景，分别是高层写字楼及酒店、大型住宅小区、大型商场、大型场馆及隧道。

大型住宅小区是其中较复杂的一类，具有高层建筑多、楼宇间距小、小区内呈封闭或半封闭等特性，导致信号穿透能力差、信号干扰大、切换频繁。

采用室内分布系统实现深层覆盖存在造价较高的问题，且往往因其相对于其它场景来讲较低的优先级，容易形成覆盖的死角。

使用室外天线专门覆盖楼宇可以实现对楼宇室内较好的覆盖，但是因为通常使用的天线半功率角较大(通常为65度)，导致信号泄漏到楼宇周边，破坏了网络结构，形成了干扰。

因此往往对使用条件要求苛刻。

本文介绍了一种室室内外协同覆盖的方法，可以有效解决大型住宅小区的覆盖问题，并且具有低成本、低干扰的优点。

2室外天线设计原则
在小区内部使用较窄水平半功率角、较低增益的天线，覆盖单独的楼体，可把信号最大限度地限制在可控场景内。

为把信号限制在所需覆盖楼体内，需计算天线垂直半功率角及水平半功率角。

如图1所示，天线的垂直面覆盖角度a限定为：
tana=hld(1)
楼顶布放天线的覆盖模式其水平面覆盖角度b的计算为：
tan(b／2)=L／(2d)(2)
假设需要覆盖的楼体高约90米，单天线覆盖楼层宽度约30米，楼间距约65米，则垂直面覆盖角a为54度，水平面覆盖角6为26度。

通过合理的天线波形设计，可以实现对天线波形的控制，以减小对周边环境的影响。

同时，大型住宅小区本身具有的封闭、半封闭特性，也有助于信号收束在小区内。

3室内分布系统补充覆盖
通过实地的模拟测试，可以对室外天线的覆盖效果进行检验。

对于小区外围楼宇及小区内覆盖较差的楼宇单独布置室内分布系统，并把室内分布系统与覆盖本小区的室外天线认定为同一小区，以减少因切换过多造成的乒乓效应。

室内分布系统设计要考虑两方面的问题：
3.1室内天线发射功率和室内边缘场强设计
无线信号室内传播的路径损耗(L)由室内空间传播损耗(L d)和障碍物引起的穿透损耗(L s)构成。

采用COST-Walfish-Ikegami传播模型，L d计算式为：
L d=42.6+261gD+201gF(3)
其中：D为天线到移动台的距离(单位：km)，F为载波频率(MHz)。

根据不同系统的功率设计要求，可计算出室内天线发射功率和室内边缘场强。

3.2切换和信号外泄设计
切换是指当通话中的移动用户从一个小区覆盖范围移动到另一个小区覆盖范围时，网络信号自动地转换处理的过程。

一般来说，室内分布系统与室外宏基站的切换区域主要选择在大楼各出入口、窗户边、停车场出入口等地方。

切换区域的天线预留一定的功率余量，当室外基站小区不断优化调整时，可以调整天线口功率，控制好切换区域。

根据实际路测结果修改相邻基站的邻区列表，做好切换关系，从而保证用户在切换时不掉话，提高系统覆盖指标。

在靠近易产生切换的区域宜充分考虑这种情况，建议覆盖系统开通后做好与相邻小区的切换关系。

室内信号泄漏是室内分布系统建设和优化的重点项目。

CDMA网络是白干扰系统，室内分布系统信号泄漏容易造成对室外信号的干扰，使得室外用户选用室内信号，导致软切换增多，影响室外掉话率，同时过多的软切换造成系统容量的浪费；而GSM网络的室内信号过强导致外泄，也会造成室外终端的频繁切换。

在切换区域采用定向天线进行覆盖，不仅可以更好地控制切换区域的范围，还可以防止室内信号外泄。

4室内外协同覆盖案例分析
某小区由12幢高层住宅和10座联排别墅组成，高层楼高30层约90米，占地11万平方米，周边环境为市区商业住宅。

小区平面图如图3所示。

拟对小区内覆盖不好的楼宇楼层进行CDMA网络的室内覆盖。

通过对楼内环境的DT测试，发现10层以上的网络覆盖不理想。

8号楼10层信号强度测试结果如图4所示。

通过在01号楼的4层楼顶架设室外天线，天线上倾覆盖8号楼，模测结果如图5所示。

通过实际测试，可以明显看出，在单天线覆盖楼宇一层、模测天线输出功率为20dBm 时，平层覆盖的场强90％在-85dBm以上，覆盖效果良好；楼体内外信号主服小区明显，8号楼外侧无本小区强信号。

10号楼附近环境较空旷，没有外泄天线安装位置，因此无法对其进行室外天线覆盖；只能对10号楼信号覆盖较差区域和信号杂乱区域采用室内小功率、多天线覆盖的方法，满足其覆盖需求。

通过模拟测试，发现采用图6所示的天线安装位置，可以获得满意的结果。

从图6可以看出，大型小区的室内覆盖应根据实地环境、模测数据合理选择室分场景的覆盖类型。

相应的信源选择尤为重要，根据大型小区半封闭的特点，多数楼宇可选择相邻的楼体作为天线安放点，并通过模测保证信号的有效覆盖。

同时，邻近街道、相对孤立的楼体，可根据需要单独采用室内的小功率、多天线覆盖，以保证通话质量。

对于部分用户密度高、话务量大、数据用户多的大型小区，应通过合理的区域划分、采用背对背天线等多种方式，保证不同小区覆盖不越界，并避免产生孤岛效应、乒乓切换等问题。

5结论。