在本文中，筆者根據(jù)從事移動通信規(guī)劃的經驗,，就3G室內覆蓋的主要問題進行了分析,，這包括分布系統(tǒng)信源的選擇、傳輸介質的選擇以及多系統(tǒng)共用2G室內分布系統(tǒng)等,，并結合韓國SKT,、香港SUNDAY等已經建立3G網絡的移動運營商在實際網絡建設中的相關措施和經驗，得出了一些結論,。
1,、室內覆蓋的重要意義
與目前2G網絡主要業(yè)務量來自于室外的情況不同，3G網絡的主要業(yè)務量來自于室內,。根據(jù)香港SUNDAY對業(yè)務數(shù)據(jù)的采集結果可知,，3G業(yè)務的室內發(fā)話量占總發(fā)話量的一半以上。而NTT DoCoMo的3G商用網絡用戶分布統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,，大約70%的業(yè)務量來自于室內,。3G商用網絡的用戶分布統(tǒng)計分析見圖1，而其室內話務量明細見圖2,。
圖1 3G商用網絡用戶分布統(tǒng)計分析
圖2 室內話務量明細
因此,，提高室內覆蓋能力，不僅可以給用戶帶來更好的業(yè)務使用體驗,，還可以分散過密地區(qū)的網絡壓力,，更可以與其他運營商的網絡爭奪室內話務量?？梢钥隙ǖ氖?，室內覆蓋的完善是3G取得成功的關鍵因素之一,。
但是，由于3G工作在超短波頻段,，而且電波繞射能力差,，穿透損耗較大，因此網絡的深層次覆蓋存在著缺陷,。和目前的2G網絡相比,，3G網絡會有更多弱信號區(qū)出現(xiàn)，特別是在建筑物內部,，更是存在著盲區(qū)多,、易斷線、網絡表現(xiàn)不穩(wěn)定的缺點,。韓國最大的移動通信運營商SKT根據(jù)網管數(shù)據(jù)和每年進行的兩次全國性用戶問卷調查，以及處理用戶投訴結果,，得出了一個結論：大部分服務質量差的位置都在室內,，而大部分投訴正是因為用戶對此不滿而產生的。因此,，3G需要比2G更早,、更全面地部署室內覆蓋。
目前,，各主要移動通信運營商對于室內覆蓋建設的戰(zhàn)略意義有著非常清晰的認識,，在建設上也是不遺余力。截至2005年第三季度,，NTT DoCoMo將30%的基站資源用于室內覆蓋,，規(guī)模達到了3800個室內分布系統(tǒng)。而且根據(jù)計劃,，NTT DoCoMo的室內覆蓋建設力度還會繼續(xù)加大,。
在3G網絡建設計劃中，我國移動運營商對室內覆蓋予以了高度的關注,，明確提出了這樣的覆蓋目標：要在1～2年的時間內,，使3G室內覆蓋達到3G覆蓋區(qū)內現(xiàn)有2G的室內覆蓋水平。這個愿望是良好的,，目標也是正確的,，但是具體實施起來仍然有很多問題需要解決。下面就一些主要問題展開討論,。
2,、3G室內分布系統(tǒng)信號源選擇
按照信號來源，室內覆蓋解決方案可劃分為宏蜂窩基站,、微蜂窩基站,、射頻拉遠基站和直放站等,。
目前，國內2G網絡使用最多的室內覆蓋方法是宏蜂窩基站加定向天線,，該方法主要用于建筑物密封性較差或者建筑物較稀的地方,，實現(xiàn)方式是將天線直接對準目標建筑物覆蓋，并采用窄水平半功率角寬垂直波瓣的天線和適當?shù)奶炀€輸出功率,，優(yōu)點是室外宏蜂窩基站可以同時提供覆蓋區(qū)域內的室內覆蓋,，網絡資源可以同時為室內和室外的用戶服務;缺點也是顯而易見的，該方法不能確保建筑物內部的完全覆蓋,，也不能提高頻率復用度,。
在本文中，筆者根據(jù)從事移動通信規(guī)劃的經驗,，就3G室內覆蓋的主要問題進行了分析,，這包括分布系統(tǒng)信源的選擇、傳輸介質的選擇以及多系統(tǒng)共用2G室內分布系統(tǒng)等,，并結合韓國SKT,、香港SUNDAY等已經建立3G網絡的移動運營商在實際網絡建設中的相關措施和經驗，得出了一些結論,。
1,、室內覆蓋的重要意義
與目前2G網絡主要業(yè)務量來自于室外的情況不同，3G網絡的主要業(yè)務量來自于室內,。根據(jù)香港SUNDAY對業(yè)務數(shù)據(jù)的采集結果可知,，3G業(yè)務的室內發(fā)話量占總發(fā)話量的一半以上。而NTT DoCoMo的3G商用網絡用戶分布統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,，大約70%的業(yè)務量來自于室內,。3G商用網絡的用戶分布統(tǒng)計分析見圖1，而其室內話務量明細見圖2,。
圖1 3G商用網絡用戶分布統(tǒng)計分析
圖2 室內話務量明細
因此,，提高室內覆蓋能力，不僅可以給用戶帶來更好的業(yè)務使用體驗,，還可以分散過密地區(qū)的網絡壓力,，更可以與其他運營商的網絡爭奪室內話務量?？梢钥隙ǖ氖?，室內覆蓋的完善是3G取得成功的關鍵因素之一。
但是,，由于3G工作在超短波頻段,，而且電波繞射能力差，穿透損耗較大,，因此網絡的深層次覆蓋存在著缺陷,。和目前的2G網絡相比,，3G網絡會有更多弱信號區(qū)出現(xiàn)，特別是在建筑物內部,，更是存在著盲區(qū)多,、易斷線、網絡表現(xiàn)不穩(wěn)定的缺點,。韓國最大的移動通信運營商SKT根據(jù)網管數(shù)據(jù)和每年進行的兩次全國性用戶問卷調查,，以及處理用戶投訴結果，得出了一個結論：大部分服務質量差的位置都在室內,，而大部分投訴正是因為用戶對此不滿而產生的,。因此，3G需要比2G更早,、更全面地部署室內覆蓋,。
目前，各主要移動通信運營商對于室內覆蓋建設的戰(zhàn)略意義有著非常清晰的認識,，在建設上也是不遺余力,。截至2005年第三季度，NTT DoCoMo將30%的基站資源用于室內覆蓋,，規(guī)模達到了3800個室內分布系統(tǒng)。而且根據(jù)計劃,，NTT DoCoMo的室內覆蓋建設力度還會繼續(xù)加大,。
在3G網絡建設計劃中，我國移動運營商對室內覆蓋予以了高度的關注,，明確提出了這樣的覆蓋目標：要在1～2年的時間內,，使3G室內覆蓋達到3G覆蓋區(qū)內現(xiàn)有2G的室內覆蓋水平。這個愿望是良好的,，目標也是正確的,，但是具體實施起來仍然有很多問題需要解決。下面就一些主要問題展開討論,。
2,、3G室內分布系統(tǒng)信號源選擇
按照信號來源，室內覆蓋解決方案可劃分為宏蜂窩基站,、微蜂窩基站,、射頻拉遠基站和直放站等。
目前,，國內2G網絡使用最多的室內覆蓋方法是宏蜂窩基站加定向天線,，該方法主要用于建筑物密封性較差或者建筑物較稀的地方，實現(xiàn)方式是將天線直接對準目標建筑物覆蓋,，并采用窄水平半功率角寬垂直波瓣的天線和適當?shù)奶炀€輸出功率,，優(yōu)點是室外宏蜂窩基站可以同時提供覆蓋區(qū)域內的室內覆蓋,，網絡資源可以同時為室內和室外的用戶服務;缺點也是顯而易見的，該方法不能確保建筑物內部的完全覆蓋,，也不能提高頻率復用度,。
在3G網絡中，宏蜂窩方式的使用可能會減少,。如前所述,，3G網絡中相當?shù)臉I(yè)務量產生于室內，而作為3G特色的高速數(shù)據(jù)業(yè)務要求的接收機靈敏度要高于話音業(yè)務,，如果仍然使用室外宏基站來確保室內的覆蓋質量,，則必然會減小室外基站的站距，從而增加室外站的數(shù)量;另外,，由于高層有比較嚴重的導頻污染,，如果高大建筑物的高層部分由室外宏基站提供服務，那么用戶將接收到來自于周圍基站設備產生的多個強干擾,，此時,，用戶如果想通話，則終端需要更大的功率,，也就意味著將會產生更多的干擾,，從而導致整個系統(tǒng)通信質量下降。
但是,，某些特定環(huán)境確實需要通過室外基站來實現(xiàn)室內覆蓋,。香港的SUNDAY在3G室內覆蓋方面遇到的問題比較有代表性。香港高樓林立(每平方公里平均630棟高樓,，平均樓高45米),，與業(yè)主談判難度大，周期長,，租賃成本高,。作為香港最小的移動運營商之一，SUNDAY根本無力在大部分高樓里建設室內分布覆蓋系統(tǒng),。因此,，在保證重點建筑室內覆蓋的基礎上，SUNDAY在絕大多數(shù)情況下都是采用室外基站+定向天線的方式來實現(xiàn)室內覆蓋的,。其中：
(1)高層室內覆蓋往往是通過上傾扇區(qū)和更寬的垂直面波束的小天線來實現(xiàn)的,。
(2)底層室內覆蓋則往往是利用小天線低下傾的方式來完成的。
作為一種不得已的做法,，室外基站加定向天線的室內覆蓋效果并不理想,，這種方式不能完全解決信號盲區(qū)、弱區(qū)的問題,，更重要的是,，它會給后續(xù)的網絡優(yōu)化工作帶來很大的壓力,。因此在國內，另外三種方式很可能會在3G室內覆蓋方面獲得更加廣泛的應用,，下面分別進行闡述,。
(1)微蜂窩加室內信號分布方式。該方式采用獨立的基站系統(tǒng),，可以獨立承載話務量,，并能分擔宏小區(qū)話務。該方式雖然需要傳輸和供電設備,，但是實施簡單,，無需機房資源，更重要的是能夠提供更多的網絡資源,，可以靈活結合具體室內分布系統(tǒng)來實現(xiàn)室內覆蓋,。因此，該方式通常應用于面積比較大或者人流量比較大,、話務量比較高的室內覆蓋,。該方式也是目前SKT主要的室內覆蓋解決方案之一。
(2)射頻拉遠基站采用室內/室外混合覆蓋,。該方式的優(yōu)點在于建設成本低,，室外基站的基帶部分可以同時處理室內和室外的話務量，無需嚴格的機房和建站條件,，同時可靈活地結合具體的室內覆蓋系統(tǒng),，并且配置和實施十分靈活。缺點在于要仔細核算基站的基帶所能承載的處理能力,，同時遠端無線接入設備需要獨立的傳輸和供電設備。
SKT正在積極嘗試該方法,。SKT通過采用相當數(shù)量的基站耦合方式,，利用光纖加干放拉遠解決室內覆蓋，在全國共部署600多個點,，效果很好,。
(3)直放站加室內信號分布方式。該方式實施簡單,，但因為沒有提供新的網絡資源,，該方式適用于話務量較低的建筑。同時,，它還需要保證直放站接收和發(fā)射天線之間的隔離度,。對于地下室、停車場等強調覆蓋而非容量的建筑,，直放站是不錯的選擇,。
從國內部分移動運營商的建設方案可以看出,，直放站將成為解決室內覆蓋的重要手段之一：對于無法利用室外基站信號達到良好室內覆蓋的有價值的公共場所，直放站的使用比例一般會在50%以上,，很多地市甚至計劃全部采用直放站的方式來解決室內覆蓋,。
需要指出的是，直放站干擾是困擾我國移動運營商的主要問題之一,，從某種意義上說,，直放站是一把雙刃劍。但是,，從SKT使用的案例中我們可以看到,，如果使用的方法科學，直放站對基站的影響并不是很大,。一般情況下,，SKT使用小功率的直放站實現(xiàn)室內覆蓋，而對于大功率的射頻直放站,、光纖直放站,，SKT認為并不適用于室內覆蓋。在實際的網絡部署中,，SKT在全國范圍內的直放站超過10萬個,，其中光纖直放站約5000個，大部分用于室外覆蓋,，僅80個用于室內,，其中大部分還是針對不能安裝基站的大型住宅區(qū);射頻直放站約10萬個，99%為500mW的小型自適應小功率直放站,，主要用于地下停車場,、咖啡廳、辦公室,、小商鋪以及臺球廳等覆蓋面積比較小的場所,。SKT還經常使用手掌大小的增益為0dB的直放站，用于解決某些公寓區(qū)中單家庭的服務質量不良的問題,。
綜上所述,，室內分布系統(tǒng)的信源選擇需要綜合考慮建筑物的覆蓋、容量和周圍網絡環(huán)境等關鍵因素,，一般應該遵循如下原則：
◆對于低話務密度,、小規(guī)模覆蓋且較為封閉的場景，優(yōu)先選用直放站作為信號源,，這樣可以充分利用室外宏基站的容量,。
◆對于中等話務密度和中等覆蓋規(guī)模的場景，優(yōu)先選用微蜂窩作為信號源。
◆對于高話務密度和大覆蓋規(guī)模的場景,，優(yōu)先選用射頻拉遠模塊作為信號源,。
3、3G室內分布系統(tǒng)的射頻信號傳輸介質選擇
對于已有2G室內分布系統(tǒng)的建筑,，2G和3G共用室內分布系統(tǒng)的比例一般將會在70%以上,，某些地市甚至將會超過90%。2G和3G共用室內分布系統(tǒng)的最大優(yōu)勢,，就在于可以減少網絡的重復建設投資和多次工程帶來的不便和危險,。根據(jù)筆者測算，近兩年建設的分布系統(tǒng),，共用分布系統(tǒng)需更換的設備的投一般不高于20%,，節(jié)省下來的投資相當可觀。
此外,，在2G室內覆蓋的區(qū)域應盡量減少與GSM間的系統(tǒng)切換,，這就要求3G網絡覆蓋要做到與原有的2G網絡信號覆蓋相同。最經濟實用的方法是采用共用室內分布系統(tǒng),。
下面將就多系統(tǒng)如何共用室內分布系統(tǒng)進行闡述,。3G室內分布系統(tǒng)按射頻信號傳輸介質來劃分，可分為同軸電纜分布,、光纖分布和泄漏電纜分布等方式,。根據(jù)中繼方式的不同，可分為無源分布系統(tǒng)和有源分布系統(tǒng),。針對不同的建筑物,，應選擇不同的解決方案。同軸電纜分布的優(yōu)點是成本低,，設計方案靈活,，易于維護，可兼容多種移動通信系統(tǒng),，缺點是覆蓋范圍受同軸電纜傳輸損耗的限制,。光纖分布的優(yōu)點是傳輸損耗低，易于設計和安裝,，可兼容多種移動通信系統(tǒng),，缺點是遠端模塊需要供電,。泄漏電纜分布的優(yōu)點是信號強度均勻,，缺點則是安裝要求十分嚴格，每隔1米就要求裝一個掛鉤,，懸掛起來時電纜不能貼著墻面,，而且至少要與墻面保持2厘米的距離，這不但會影響環(huán)境的美觀,，而且價格是普通電纜的2倍,。這些分布方式的系統(tǒng)組成可以是某種單一的傳輸介質,，也可以是多種介質的靈活組合。這些組成方式也就是室內分布系統(tǒng)的功率分配方式的表現(xiàn)形式,。
(1)根據(jù)覆蓋面積選取合適的分布系統(tǒng)
例如,，對于覆蓋面積較大、需布放較多天線的場景,，可根據(jù)實際情況選用有源分布系統(tǒng)或光纖分布系統(tǒng),。
(2)根據(jù)建筑結構選取合適的分布系統(tǒng)
例如，對于建筑物內部結構簡單,、墻體屏蔽較小,、樓層較低但建筑物較為分散的場景優(yōu)先選用光纖分布系統(tǒng);而對于建筑物內部結構狹長的特別區(qū)域，可選用泄漏電纜分布系統(tǒng),。
(3)根據(jù)信源方式選取合適的分布系統(tǒng)
對于信源方式為小功率直放站或微/宏蜂窩的場景,，優(yōu)先選用有源分布系統(tǒng);對于信源方式為中功率直放站和大功率直放站的場景，優(yōu)先選用無源分布系統(tǒng),。
4,、2G和3G的室內分布系統(tǒng)共用
4.1 覆蓋和容量的統(tǒng)籌考慮
一方面，應根據(jù)共用室內分布系統(tǒng)的各無線通信系統(tǒng)的情況,，盡量滿足覆蓋和容量的要求,。例如，考慮到3G在室內的鏈路損耗一般比GSM900大8dB～12dB,，所以一般需要增加一定數(shù)量的天線點,，以滿足3G覆蓋和容量的要求。
另一方面,，由于CDMA網絡是自干擾系統(tǒng),，室內分布系統(tǒng)的信號泄漏容易造成對室外信號的干擾，容易導致室外用戶選用室內信號,，使軟切換增多,，從而影響室外的掉話率，同時過多的軟切換也會浪費系統(tǒng)的容量,。
因此,，在設計3G室內分布系統(tǒng)時，要采用多天線,、小功率的方法,，減少室內天線的輸出電平，以控制信號泄漏電平;其次,，在設計時應加強模擬測試,，對泄漏問題增強預知性;在靠近窗戶、門口等邊緣區(qū)域，應采用方向性較好的定向天線,，以減少信號的泄漏,。
4.2 分布系統(tǒng)器件的共用或更新
3G與2G共用室內分布系統(tǒng)，對原有系統(tǒng)的改動除了要考慮電源和傳輸外,，還需考慮以下問題：
(1)室內分布式系統(tǒng)的寬帶部件,，如饋纜、接頭部件,，應滿足3G使用頻段的需求,。各樓層分布式天線、耦合器,、功分器,、合路器也要支持3G使用頻段。
目前,，我國主要的室內分布系統(tǒng)包括GSM900MHz,、CDMA800MHz、PHS等,，對現(xiàn)有2G室內分布系統(tǒng)進行改造時,，不僅要滿足3G的要求，還應兼顧WLAN的發(fā)展需要,。這就要求改造后的室內分布系統(tǒng)支持885MHz～2500MHz的工作頻率范圍：
◆在基站設備接入端增加雙工合路器,，以保證系統(tǒng)間隔離度的要求。
◆部分系統(tǒng)原有的分布饋線為細饋線,，信號傳輸損耗大,，可能需要更換為粗饋線或光纖分布。
(2)現(xiàn)有的GSM室內分布系統(tǒng)使用的饋線大多為8D/10D/1/2,，2000MHz與900MHz的損耗相差較大,。工程中，1.9GHz頻率以上一般不采用8D和10D饋線,，建議饋線改造按以下要求：
◆原有GSM分布系統(tǒng)的平層饋線中,，長度超過5m的8D/10D饋線需更換為1/2饋線，主干饋線中不要使用8D/10D饋線;
◆原有GSM分布系統(tǒng)平層饋線中,，長度超過50m的1/2饋線均需更換為7/8饋線,，主干饋線中長度超過30m的1/2饋線，均需更換為7/8饋線;
◆考慮到進行饋線改造所產生的饋線與接頭的成本控制的問題,，更換下來的1/2饋線與接頭可以用于更換8D/10D饋線;
◆由于有源器件無法共用,，需要增加雙工分路器、干放,、雙工合路器及多頻段合路器等,。
(3)近兩年建設的2G室內分布系統(tǒng)，很多都已經充分考慮了與3G共用的問題,，所以在3G的室內分布系統(tǒng)建設中,，只需增加以下部件：
◆信號源可以是蜂窩基站、遠端射頻單元或直放站;
◆至少增加等量的3G干線放大器,、多頻合路器和分路器,，并且增加一個干線放大器和兩個相應的多頻合路器;
◆根據(jù)原有天線的距離，適當改變天線的位置,。
需要在此處指出的是,，改造室內分布系統(tǒng)最主要的工作之一，就是選用能夠滿足系統(tǒng)間隔離度要求的合路器,。這是因為系統(tǒng)間干擾的主要類型包括發(fā)射機雜散,、接收機阻塞、互調干擾等,。前兩種干擾可以通過增加系統(tǒng)間隔離度來減小干擾,，而互調干擾則復雜一些，需要避免使用有源放大器件,，還需要保證合路器的無源互調抑制指標,。這就對合路器的性能提出了非常嚴格的要求。
5,、結束語
業(yè)務量分布的特點和3G頻段的特性,，使3G的室內覆蓋問題處在了非常重要的位置。一方面,，已經部署了3G商用網絡的NTT,、SKT等運營商在這方面取得的經驗，值得國內移動運營商學習和借鑒,。另一方面,，我國移動運營商應該充分利用在2G時代積累起來的優(yōu)勢資源。本文從上述兩個角度出發(fā),，對3G室內分布系統(tǒng)建設的一些重要內容進行了闡述,，并結合筆者在規(guī)劃設計方面的經驗，提出了一些建設性的觀點,，希望對從事相關研究的人們有所啟發(fā),。