在本文中，筆者根據從事移動通信規劃的經驗，就3G室內覆蓋的主要問題進行了分析，這包括分布系統信源的選擇、傳輸介質的選擇以及多系統共用2G室內分布系統等，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網絡主要業務量來自于室外的情況不同，3G網絡的主要業務量來自于室內。根據香港SUNDAY對業務數據的采集結果可知，3G業務的室內發話量占總發話量的一半以上。而NTT DoCoMo的3G商用網絡用戶分布統計數據顯示，大約70%的業務量來自于室內。3G商用網絡的用戶分布統計分析見圖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務使用體驗，還可以分散過密地區的網絡壓力，更可以與其他運營商的網絡爭奪室內話務量。可以肯定的是，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出現，特別是在建筑物內部，更是存在著盲區多、易斷線、網絡表現不穩定的缺點。韓國最大的移動通信運營商SKT根據網管數據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，規模達到了3800個室內分布系統。而且根據計劃，NTT DoCoMo的室內覆蓋建設力度還會繼續加大。
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覆蓋區內現有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的天線輸出功率，優點是室外宏蜂窩基站可以同時提供覆蓋區域內的室內覆蓋，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，筆者根據從事移動通信規劃的經驗，就3G室內覆蓋的主要問題進行了分析，這包括分布系統信源的選擇、傳輸介質的選擇以及多系統共用2G室內分布系統等，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網絡主要業務量來自于室外的情況不同，3G網絡的主要業務量來自于室內。根據香港SUNDAY對業務數據的采集結果可知，3G業務的室內發話量占總發話量的一半以上。而NTT DoCoMo的3G商用網絡用戶分布統計數據顯示，大約70%的業務量來自于室內。3G商用網絡的用戶分布統計分析見圖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務使用體驗，還可以分散過密地區的網絡壓力，更可以與其他運營商的網絡爭奪室內話務量。可以肯定的是，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出現，特別是在建筑物內部，更是存在著盲區多、易斷線、網絡表現不穩定的缺點。韓國最大的移動通信運營商SKT根據網管數據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，規模達到了3800個室內分布系統。而且根據計劃，NTT DoCoMo的室內覆蓋建設力度還會繼續加大。
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覆蓋區內現有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的天線輸出功率，優點是室外宏蜂窩基站可以同時提供覆蓋區域內的室內覆蓋，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網絡中相當的業務量產生于室內，而作為3G特色的高速數據業務要求的接收機靈敏度要高于話音業務，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，從而導致整個系統通信質量下降。
但是，某些特定環境確實需要通過室外基站來實現室內覆蓋。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。因此，在保證重點建筑室內覆蓋的基礎上，SUNDAY在絕大多數情況下都是采用室外基站+定向天線的方式來實現室內覆蓋的。其中：
(1)高層室內覆蓋往往是通過上傾扇區和更寬的垂直面波束的小天線來實現的。
(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、弱區的問題，更重要的是，它會給后續的網絡優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，可以獨立承載話務量，并能分擔宏小區話務。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來實現室內覆蓋。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，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;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中單家庭的服務質量不良的問題。
綜上所述，室內分布系統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、小規模覆蓋且較為封閉的場景，優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模的場景，優先選用微蜂窩作為信號源。
◆對于高話務密度和大覆蓋規模的場景，優先選用射頻拉遠模塊作為信號源。
3、3G室內分布系統的射頻信號傳輸介質選擇
對于已有2G室內分布系統的建筑，2G和3G共用室內分布系統的比例一般將會在70%以上，某些地市甚至將會超過90%。2G和3G共用室內分布系統的最大優勢，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。根據筆者測算，近兩年建設的分布系統，共用分布系統需更換的設備的投一般不高于20%，節省下來的投資相當可觀。
此外，在2G室內覆蓋的區域應盡量減少與GSM間的系統切換，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。
下面將就多系統如何共用室內分布系統進行闡述。3G室內分布系統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。根據中繼方式的不同，可分為無源分布系統和有源分布系統。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，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，缺點是遠端模塊需要供電。泄漏電纜分布的優點是信號強度均勻，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的功率分配方式的表現形式。
(1)根據覆蓋面積選取合適的分布系統
例如，對于覆蓋面積較大、需布放較多天線的場景，可根據實際情況選用有源分布系統或光纖分布系統。
(2)根據建筑結構選取合適的分布系統
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先選用光纖分布系統;而對于建筑物內部結構狹長的特別區域，可選用泄漏電纜分布系統。
(3)根據信源方式選取合適的分布系統
對于信源方式為小功率直放站或微/宏蜂窩的場景，優先選用有源分布系統;對于信源方式為中功率直放站和大功率直放站的場景，優先選用無源分布系統。
4、2G和3G的室內分布系統共用
4.1 覆蓋和容量的統籌考慮
一方面，應根據共用室內分布系統的各無線通信系統的情況，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，室內分布系統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的容量。
因此，在設計3G室內分布系統時，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 分布系統器件的共用或更新
3G與2G共用室內分布系統，對原有系統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包括GSM900MHz、CDMA800MHz、PHS等，對現有2G室內分布系統進行改造時，不僅要滿足3G的要求，還應兼顧WLAN的發展需要。這就要求改造后的室內分布系統支持885MHz～2500MHz的工作頻率范圍：
◆在基站設備接入端增加雙工合路器，以保證系統間隔離度的要求。
◆部分系統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)現有的GSM室內分布系統使用的饋線大多為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，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，改造室內分布系統最主要的工作之一，就是選用能夠滿足系統間隔離度要求的合路器。這是因為系統間干擾的主要類型包括發射機雜散、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時代積累起來的優勢資源。本文從上述兩個角度出發，對3G室內分布系統建設的一些重要內容進行了闡述，并結合筆者在規劃設計方面的經驗，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。