室内分布系统设计.doc

1 郑州大学毕业设计（论文） 题 目： 室内分布系统设计 指导教师： 刘瑞霞 职称： 学生姓名： 范孟杰 学号： 20092420307 专 业： 通信工程 院（系）： 信息工程学院 完成时间： 年 月 日 2 摘 要 3G 的魅力在于高速数据与多媒体业务，而视频电话、视频流、游戏等高速数据业务一 般都发生在舒适的室内环境中，这些业务功能都需要较大的系统容量和良好的网络质量。 3G 时代 60%70%的数据业务将发生在室内，欧美国家和中国香港地区的统计显示室内移动 电话话务量约占总话务量的 1/3；日本 NTT DoCoMo 公司的调查发现 3G 用户的室内使用量 占到了 70%，而室外使用量只有 30%。对运营商而言，大量使用室内覆盖系统，可以争夺室 内的话务量。NTT DoCoMo 公司统计，实施室内覆盖的建筑物内话务量增大了 1.43 倍。室 内覆盖还可以用于分散过密地区的网络压力，解决高端用户密集城区覆盖问题，减少室外 基站的数量和配置，降低室外网络的整体干扰水平，从而提高整个系统的容量，更好地满 足用户对质量的要求，其性能的好坏将直接影响到运营商的客户体验及收益，是其取得成 功的关键因素之一。 解决室内覆盖的主要方法是建设室内覆盖分布系统，室内分布系统的基本原理是将室外 信号通过有线方式引入到室内，再通过小型天线将信号发送出去，从而提高室内覆盖水平。 WCDMA 是 3G 三大主流技术之一，WCDMA 室内分布系统将是 WCDMA 整个网络建设的重点之一。 本文将从一些工程经验出发，分析 GSM WCDMA 室内分布系统设计的特点，并总结出一些方 法和技巧。 3 Abstract 3G is the charm of high-speed data and multimedia services, and video telephony, video streaming, gaming and other high-speed data services are usually occurred in a comfortable indoor environment, these business functions require a large network of system capacity and good quality. 3G era 60% to 70% of the data services will take place indoors, Europe and the United States and China, Hong Kongs statistics show that the total indoor mobile telephone traffic telephone traffic about 1 / 3; Japans NTT DoCoMos 3G user survey indoor use accounted for 70%, while only 30% of outdoor use. Of the operators, extensive use of indoor coverage system,Can compete for the indoor telephone traffic. NTT DoCoMo, Inc., the implementation of telephone traffic within the building indoor coverage increased 1.43 times. Indoor coverage can also be used to disperse the pressure over the network density areas, dense urban settlement covering high-end users, reduce the number of outdoor base stations and configured to reduce the overall interference level outside the network, thereby enhancing the capacity of the entire system to better meet user quality requirements, the performance is good or bad will have a direct impact on the operators customer experience and revenue, is the key factor for success. The main way to solve indoor coverage is to build indoor coverage distribution system, the basic principles of indoor distribution system is to outdoor signal through wire introduced into the room, then through a small antenna to send out the signal so as to enhance the level of indoor coverage. WCDMA is one of the three 3G mainstream technology, WCDMA indoor distribution system, WCDMA will be one of the major construction of the entire network. Some works from this experience, analysis of WCDMA and GSM indoor distribution system design features, and summarize some of the methods and techniques Key words：3G,WCDMA,Indoor coverage 4 目录目录 1 1 室内覆盖系统的概念和应用环境室内覆盖系统的概念和应用环境.5 5 1.1 室内覆盖系统的概念.5 1.2 室内覆盖系统的应用环境.6 2 2 什么地区需要室内覆盖什么地区需要室内覆盖.7 7 3 3 室内覆盖系统的组成室内覆盖系统的组成.8 8 4 4 实现室内覆盖的实现方法实现室内覆盖的实现方法.9 9 5 5 信号分布的基本方式信号分布的基本方式.1010 5.1 无源天线分布方式.10 5.2 有源分布方式.12 5.3 光纤分布方式.12 5.4 泄漏电缆分布方式.13 6 6 室内分布系统设计的相关知识室内分布系统设计的相关知识.1515 6.1 设计考虑因素.15 6.1.1 站点的勘察.15 6.1.2 信源的确定.16 6.1.3 天线类型的选取.16 6.1.4 无源器件的选择.16 6.2 设计和建设应遵守的原则 .17 6.2.1 室内覆盖规划应遵守的原则.17 6.2.2 室内覆盖设计应遵守的原则 .18 6.2.3 室内分布系统的建设原则 .18 7 7 室内覆盖举例室内覆盖举例安阳市县电厂家属楼安阳市县电厂家属楼.2121 7.1 工程概况.21 7.2 设计内容.21 7.3 设计方案论述 .22 7.3.1 建筑物目前信号状况描述 .22 7.3.2 本小区覆盖系统覆盖的面积.22 7.3.3 室内分布系统网络质量总技术指标要求.22 7.3.4 设计思路.23 7.4 测试结果.25 致谢.25 参考文献.26 5 1 室内覆盖系统的概念和应用环境 1.1 室内覆盖系统的概念 移动通信系统中，无线信号通过功分器、耦合器等无源功率分配器件和干 线放大器等有源器件及馈线、室内天线等设备均匀分配到室内各个区域，实现 无线信号对室内的延伸覆盖，我们成该系统为室内分布系统。 重要性： 用户方面，随着移动通信工具的普及，室内吸收了大部分的话务量。根据 DoCoMO(日本电报电话公司的手机公司)的最新统计，室内场所吸收了将近 70% 的话务量，这些场所主要是办公楼、车站和家庭等。从目前的 2G/2.5G 网络运 营经验可知，移动用户也主要分布在室内。 市场方面，2G 的无缝室内覆盖，已经让用户有了切身的感受，如果 3G 还 达不到 2G 的覆盖水平，那么用户对其使用的热情会迅速冷却。根据已经运营 3G 国家的经验，以及从我国国情出发，3G 业务将首先在具有市场潜力的地方得 到应用，如大城市的中心区、商业区或者机场、宾馆、地铁等这样的人流密集 区域。 业务方面，3G 会带来丰富多彩的业务应用，如视频电话、游戏、MMS、Web 等，而这些业务需要高容量和高 QoS 的保障;由于室内的环境更加舒适(相对于 室外)，在室内处于等待状态和通话状态的用户居多，因此室内使用 3G 业务将 6 成为主流。 技术方面，在室内环境下拥有较高的数据业务，而室内站点可以吸收室外 站点的话务量;高楼层干扰容易导致话音质量下降和容量减少，而室内站可以降 低容量减少的损失;室外宏站正交性的下降可以导致容量下降，而室内站能够提 供更高的正交性，提高室外宏站的小区容量，降低小区的呼吸效应。 就以上几方面而言，室内覆盖对 3G 来讲有着举足轻重的作用，而且在现 有网络覆盖情况已经比较完善的情况下，只有 3G 具有更完善的网络覆盖，这 样用户才会考虑使用 3G 网络。对运营商而言，通过建设 3G 室内分布，可以争 夺室内话务量，开拓新的话务量。据 DoCoM 的统计，在实施了室内覆盖的建 筑物内话务量增大了 1.43 倍。此外，室内覆盖还可以分散过密地区的话务量， 从而减轻室外基站的压力，降低室外基站的数目和配置。从网络容量来看，室 内覆盖也降低了室外系统的负荷，由于 3G 自干扰的特性，也就降低了室外网 络整体干扰水平，从而提高了整个系统的容量。因此室内覆盖对于 3G 网络的 建设具有至关重要的作用。随着通信网络的不断的完善，用户对服务质量的要 求也随之提高，人们希望在任何时候、任何地点都能通话。但是在一些公共场 所人员流动比较大，业务量较多，通话频率比较高，由于建筑物的密封性较好， 楼层较多，面积较大，结构以及周围环境的复杂多变，造成周围基站在室内的 穿透能力较差，在室内很多地方信号很弱，高层切换频繁，通话时断时续，这 样给手机用户造成极大的不便，话务量的损失不仅减少了话费收入，更重要的 是降低了运营商的形象。因此，做好室内覆盖系统是移动通信运营商急需解决 的一项重要工作。 室内信号的改善可扩大无线覆盖范围，改善通话质量，提高 接通率，减少弱信号引起的断线、掉话，增加业务量。用户在建筑物内使用移 动电话的机会日益增加，室内覆盖系统可有效吸收话务量，从而运营商能较快 地回收投资。为用户提供更好的室内网络服务质量，必将赢得更多的用户，树 立运营商良好的服务形象。室内无线网络的建设呈现迅猛的发展势头，并已成 为今后各运营商进行网络优化的重点。 12 室内覆盖系统的应用环境 7 室内盲区 新建大型建筑、地铁、隧道、停车场、办公写字楼、宾馆 和公寓。 话务量高的大型室内场所： 车站、机场、商场、超市、体育馆、购物中心、体育馆。 覆盖质量要求高的场所： VIP 区域、营业厅、频繁切换的高层建筑内部。 2 2 什么地区需要室内覆盖什么地区需要室内覆盖 需要室内覆盖的地区主要有以下几类： 1) 商务写字楼。该环境穿透损耗较小，高端用户比重较大。需要考虑一定数量 用户的数据业务需求； 2) 大型购物商场。穿透损耗小，层间穿透损耗较大，用户业务主要考虑语音 业务，高峰时段的话务密度较大； 3) 会展中心、会议中心、室内体育场馆。室内无线传播条件比较理想，信号为 视距传输，能量以直达径为主，与室外的隔离度比较高，用户的话务主要以事 件为触发，有大量的数据业务覆盖需求； 4) 民航机场、火车站。传播环境比较简单，信号视距传输，能量以直达径为主。 数据业务在总的业务中占的比重相对较高，其中候机大厅、VIP 候机厅要保证 数据业务的覆盖； 5) 宾馆酒店。该场景穿透损耗较大，高端用户比重较大，语音业务和数据业务 量相对较大； 6) 娱乐场所。室内面积小，高端用户多，话务需求不高，场所数量众多且分布 不集中； 7) 地下停车场。封闭情况很好。虽然高端用户比重较大，但话务量较小，且以 语音业务为主。 典型覆盖场景： 8 3 室内覆盖系统的组成 室内分布系统主要由信号源和分布系统组成。室内分布系统由信源和分布 系统组成,主要的元器件包括全向天线(AP)、稱合器、功分器等。主要作用是弥 补宏站和微站的覆盖不足,减少室内因墙壁、窗户衰减达不到信号场强(一般- 85dBm)带来影响业务 QoS 的情况发生。 具体采用哪种信源,应从分布系统的覆盖面积、话务容量需求、附近室内外 信源情况、网络质量、投资等方面综合考虑而决定。 因为 3G 相对于 2G 要求有更高的信号强度要求,对一些阻碍衰减的敏感程度 要大很多,所以在架设 WCDMA 网络时需要更多考虑的是室内的覆盖问题,包括楼 9 层、电梯、大厅等。在建设 WCDMA 网络实际过程中,一个很大的工作量也就是市 内覆盖的建设,其中就需要信源和室内分布系统两大方面的建设。 信源其实就是我们平时所称的基站,包含宏蜂窝、微蜂窝等,主要用于提供 室外的覆盖和为室内分布系统提供信源。基站主要包括落地铁塔、楼顶铁塔、 单管塔、拉线塔等不同规格,在根据实际环境和所需的业务需求规模不同,需要 选择不同规格型号的基站,基站在一方面为室外覆盖提供信号覆盖,同时为室内 提供信源支持。 4 实现室内覆盖的实现方法 1)微蜂窝有线接入方式 以室内微蜂窝系统作为室内覆盖系统的信号源,即有线接入方式,适用于覆 盖范围较大且话务量相对较高的建筑物内,在市区中心使用较多,解决覆盖和容 量问题。 微蜂窝技术是指通过降低基站发射功率,配合使用增益天线,提高天线的相 对高度,其最终目的是希望在小范围给移动用户提供足够多的信道数量和高密度 话务量,达到增加网络容量的目的。目前这种技术方式应用很广泛,是改善高话 务量地区的室内信号覆盖的最佳解决方案。采用这种技术方式,通话质量比宏蜂 窝方式要高出许多,话音清晰流畅,上下行速率快,同时,对室外宏蜂窝无线指标 的影响也小。 采用微蜂窝技术组网,方案很简单。它可以直接加入到现有网络系统中,不 需要改变现有网络结构,对大网没有任何影响。采用这种技术组网还有如下好处,那 就是该设备体积小,不占地方,容易安装,可以灵活应用于很多场合。可直接在需 要的地方进行安装建设,施工周期短,可快速解决覆盖盲点、热点地区通信问题, 特别是投诉区域。 2)宏蜂窝无线接入方式 宏蜂窝无线接入方式是指采用室外宏蜂窝作为室内覆盖系统的信号源的接 入方式。这种接入方式非常适用于低话务量和较小面积的室内覆盖盲区,目前使 10 用较多的场合是在市郊等偏远地区,因为这些地方用户密度低,话务量少。 3)直放站(Repeater) 在室外站存在富余容量的情况下,通过直放站将室外信号引入室内的覆盖盲 区。 5 信号分布的基本方式 51 无源天线分布方式 室内覆盖无源天线分布系统即；基站或微蜂窝信号源通过耦合器、功分器、 接头等无源器件进行分路，经由馈线将信号尽可能平均地分配到每一副分散安 装在建筑物各个覆盖区域的底功率天线上，从而实现室内信号的均匀分布，解 决室内信号覆盖的问题。由于所有器件包括耦合器、各类功分器、天线等均无 需提供电源，所以称为无源天线分布系统。无源天线系统主要由藕合器、合路 器、功分器、馈线及天线组成，对基站或微蜂窝提供的 RF 信号直接由馈线传送 到天线发射出去，是一种简单的室内覆盖方式。无源天线系统是室内分布系统 的基础。其原理如图 5.1。 无源天线系统主要部件及功能如下；藕合器(Coupler)，主要用于主干与支 路之间功率不平衡分配。常用于对规定流向微波信号进行取样，主要目的是隔 离及分离信号。合路器(Combiner)，主要对多个载频或信号源进行合路并输出。 功分器(Splitter)，主要用于支路连接天线时进行功率分配，通常将一路信号 能量分成两路或者多路输出，一般为能量的等值分配。馈线(Coaxial)，主干一 般用 7/8电缆，支路一般采用 1/2 或 8D、10D 电缆。天线(Antenna)，用来辐 射和接收无 线电波的装置。室内一般采用小的全向(帽状、鞭状)或定向天线 (板状)。无源天线系统有其自身的特性，它采用无源器件，价格低廉，同时发 射功率较大，覆盖面积广，能方便解决多种频段共存覆盖问题。无源天线系统 技术指标如表 5-1。 11 图 5.1 无源天线系统 表 51 无源天线系统技术指标 在表 5-1 中，增益是指直放站在线性工作范围内对信号灯最大放大能 力。带内平坦度，又称带内波动，使指有效工作带宽内最大和最小点平等 差值。噪声系数是指直放站在工作频带内，正常工作时的输入信噪比与输 出信噪比的差值。互调衰减指当以工作频带内的两个信号输入直放站后， 由于直放站的非线性而在七输出端口产生互调产物。互调衰减是指对这些 互调产物的抑制能力。杂散发射是指除去工作载频以及正常调制相关的边 带以外的频率上的辐射。驻波比9是指输入电压驻波比是指直放站输入信 号与反射信号的比值。 12 5.2 有源分布方式 室内覆盖有源天线分布系统即使用小直径同轴电缆作为信号传输路径，利 用多个小功率放大器对线路损耗进行补偿，再经天线对室内各区域进行覆盖， 从而克服了无源天线分布系统因布线距离过长而线路损耗过大的问题。由于干 线放大器、线路放大器等均需提供电源，所以称为有源天线分布系统。 干线放大器是有源天线分布系统的重要组成部分，它用于室内分布系统中 补偿无源器件的插入损耗和馈线的传输损耗，用于室内传输干线的功率放大7， 可有效的补偿 GSM 微蜂窝分布干线的信号损耗。对设备要求苛刻，杂波要低， 噪声系数要小。在上下行支路应具有低电平告警功能，可以实时监控上下行通 路是否正常，可以选择监控模块，实现系统远程监控和本地监控。 有源天线分布系统的工作原理，其分布原理如图 5.2 图 5.2 有源天线分布系统 干线放大器通过馈线，耦合器接受基站下行信号，经过双工器将下行信号 送监控功放进行宽频段放大，再经过低损耗高隔离度双工器送至天线分布系统， 用户的上行信号经分布天线系统经双工器送至监控低噪放进行宽频带放大，将 放大的上行信号经过双工器再通过馈线，耦合器送至基站，从而实现整个系统 的分布。 53 光纤分布方式 室内覆盖光纤天线分布系统即把基站或微蜂窝直接耦合的信号转换为光信 号，利用光纤传输到建筑物的各个区域，再把光信号转换为电信号，经放大器 放大后通过天线对室内各区域进行覆盖，从而克服了无源天线分布系统因布线 距离过长而线路损耗过大的问题。该系统适用于布线困难且垂直布线距离太长 13 的大型建筑物的室内覆盖。系统有四个单元组成：主机单元、光纤、光功分和 合路器单元、远端单元。主机单元完成与基站信号的电平适配，以及下行 RF 信 号的光调制功能和上行光信号的光电转换功能。光纤用于信号传输。光功分和 合路器完成光信号的分路和合路。远端单元对上下行信号进行电光或者光电转 换和射频功率放大。室内覆盖光纤天线分布系统原理如图 5.3。 光纤分布系统由基站一侧的近端机及覆盖区的远端机两部分组成。基站的 下行射频信号通过耦合器进入光近端机，经过双工器送至光模块进行光调制， 转换成相应的下行信号，再经过光纤传输至远端机。光远端机的光模块将信号 转换成相应的下行射频信号，再经过功率放大器放大后，经双工器输出送至市 内分布系统天线，对覆盖区进行覆盖。手机的上行射频信号由室内分布系统天 线接收送至光远端机，经低噪放放大器放大后经光模块进行光解调，通过光纤 传输至光近端机。光远端机将信号传送至基站，完成上下行链路的畅通。 图 5.3 光纤天线分部系统 光纤天线分布系统和其他几种系统相比具有以下优缺点，优点是信号传输 性能好，可不考虑信号长距离传输衰减问题，无须在建筑物内安放长距离的电 缆，安装方便；缺点是因光电器件较为昂贵而使系统的总造价太高，同时光纤 可弯曲性差，易折断，给施工造成一定难度。 54 泄漏电缆分布方式 室内覆盖泄漏电缆分布系统即：信号源通过泄漏电缆把信号传送到建筑物 的各个覆盖区域，同时通过泄漏电缆外套体上的一系列有规律的开口，在外套 体上产生表面电流，从而在电缆开口处横切面上形成电磁场，把信号沿电缆纵 向均匀地发射出去和接收回来。该系统适用于电梯井、隧道、地铁、高速公路 等天馈系统难以发挥作用的地方，也可用于对信号强度可控性要求较高的建筑 14 物。泄漏电缆分布系统作为独立的天馈系统需与有源天线分布系统、无源天线 分布系统或光纤天线分布系统配合使用。 泄漏电缆的分为耦合型、发射型和分段泄漏型三类。耦合型泄漏电缆是在 低损耗的电缆外导体上连串开口或开槽，在 GSM900/1800 双频段性能良好，专 门用于室内覆盖系统。目前有电缆厂家生产，如 NOKIA，ANDREW 等，国内如汉 胜也有 3/8 英寸、1/2 英寸、7/8 英寸等产品。目前产品外导体均为波纹或光 滑铜套管，因而价格较高，适合于恶劣环境下使用。技术指标如表 3-2。表中， 耦合衰减是由电缆离开到外部空间接收天线之间的损耗，电缆与测试天线的距 离为 2m，50%的接收概率测得。 发射型泄漏电缆是在低损耗的电缆外导体上等间隔开口，开口的距离约等 于 1/2 工作频段波长，使耦合损耗在某一频段较小并保持稳定。适用于 800- 2000MHz ， 较少使用于室内覆盖系统。同时，因生产工艺较复杂，其价格比 耦合型泄漏电缆高。技术指标同耦合型泄漏电缆。分段泄漏型电缆是在低损耗 的电缆外导体上非等间隔分段开口，分段的距离使电缆在某一频段内线路衰减 最小，耦合衰减随电缆长度而逐渐降低，因此需随着电缆长度的增加而增加单 位长度的开口数量，增加泄漏量，降低耦合衰减。分段泄漏型电缆较其它泄漏 电缆信号分布更均匀，更适合于室内覆盖系统使用。分段泄漏型电缆只适合现 场加工，目前无电缆厂家生产。可使用普通编织型电缆(如 7D，8D，10D 电缆)， 因而价格低廉，同时可按使用场所不同而调整技术指标，使用灵活性较好。但 因现场制作，技术指标一致性难以保证，同时电缆外护套被损坏，随着使用时 间的延续，电缆外导体易腐蚀，从而导致指标漂移等不可测现象的发生，故不 适合于恶劣环境使用。整个系统原理如图 5.4。 15 图 5.4 泄漏电缆分布系统 表 3-2 泄漏电缆技术指标 6 室内分布系 统的设计 6 室内分布系统设计的相关知识 6.1 设计考虑因素 6.1.1 站点的勘察 我们进行一个方案设计的时候，首先要对站点进行前期的勘察。我们需要 了解建筑物的类型，针对不同类型有不同的覆盖要求和覆盖方式。 前期我们勘察的主要内容有： 16 建筑物的类型； 建筑物的规模； 建筑物的功能分布； 内部结构； 吊顶材料； 建筑物的弱电井的位置。 初步观察馈线的走线路由是否能顺利布放，馈线和天线的布放是否有限制。 此外机房位置设置安装位置的勘测都很重要，有时候还需要测试当前区域内的 无线环境。这些对我们后面的方案的设计都有一定的指导作用。 6.1.2 信源的确定 每一套系统都需要一个信号源，一般信号源的选择是根据覆盖区域的大小、 重要性、话务量是否有传输等因素来决定的。 对于覆盖区域较大、话务量高的区域我们可以采用宏蜂窝等信源来覆盖； 对于覆盖区域小的区域我们可以采用微蜂窝，或者采用无线直放站光纤 直放站等来做信源。 基本上信源的选择由我们建议，最终由运营商来确定。 6.1.3 天线类型的选取 根据室内覆盖具体情况，合理选择不同类型、不同波瓣宽度、不同增益的 天线； 密闭环境选择室内全向吸顶天线（玻璃幕墙密封除外）； 半开放环境在窗户或走道等边缘地区使用定向天线； 大面积使用玻璃幕墙的环境，应使用平板天线，从幕墙边缘向室内中心 辐射； 考虑多频段兼容，原则上不选用八木天线。 17 6.1.4 无源器件的选择 室内分布系统中的无源器件均须支持 800MHz2500MHz 的工作频段。 6.1.5 CAD 绘图及文档的处理 完成方案设计的构思后我需要将具体方案落实到图纸和文档。在制图时需 要遵循以下原则： CAD 图纸当中的建筑平面图应该是 1：1，不要去随便放大缩小图纸； CAD 中器件馈线的绘制应严格按照安装图例进行绘制； 所有的天线布放，器件布放，要整齐美观； 字体大小合适，以打印出来能看清楚为适； 文档的叙述也是严格按照模版。叙述部分应该将建筑物一些位置用途布 局叙述清楚； 方案文档中需要将设备的安装及方案设计中的一些思路亮点叙述清楚； 材料统计准确。 6.2设计和建设应遵守的原则 6.2.1 室内覆盖规划应遵守的原则 第一是统一性原则。室内室外站点规划和设计需要作为一个整体统一考虑。 即,在建设室内覆盖的时候,要充分考虑室外信号对室内信号的影响。另外一方 面,也要考虑到室内信号对室外宏站信号的千扰。 第二是经济性原则。对于一个特定的建筑物而言,要解决室内覆盖问题,其 方案多种多样,需要兼顾各方面因素,统筹考虑,不能顾此失彼。4、能单纯地为 了追求技术 h 的先进和完善,盲 H 扩大投资;但同样也不能为了节省投资而选择 并不适合的室内覆盖方案。 第三是兼容性原则,我国三大运营商拥有 3G 网络的同时,还同时拥有 2G 网 络资源。因此,在进行室内覆盖规划和设计时,要充分利用现有 2G 室内分布系统 的线缆和设备资源,一是节省投资,二是缩短建设周期。 18 第四是差异件原则。运营商对网络建设投资和规模实行总体控制,因此,不 可 能肓目地扩大室内覆盖规模,增加建设成本。需要对用户重要性进行排序, 并参照 满意度来进行平衡,制定切实可行、经济有效的覆盖目标,提供差异化服务。 6.2.2 室内覆盖设计应遵守的原则 第一是多天线小功率设计原则。在室内分布系统方案设计中,综合考虑室内 环境的特殊性(如隔墙损耗)、减少信号外泄、降低室外信号对室内的影响这三 方 面因素。保证无线信号的均勾稳定分布和有效覆盖。根据模拟测式结果和 工程实践验证,采用多天线小功率原则,通过合理布放天线,可保证室内分布效果 良好。 第二是 MCL 原则。MCL 定义为基站与手机之间的最小稱合损耗。Ma=手机到 天线的自由空间损耗+天线到基站接收机的天馈系统损耗。通常在取值 Im 时手 机到天线的最小空间损耗为 38.4dB。天馈系统损耗主要包括馈线传输损耗、器 件分配损耗等。考虑到基站噪声系数,WCDMA 基站底噪声为-105.1 dBm,用户设 备(UE)的最小发射功率为-50dBm。那么,当 MCL 小于-50- (-105. 1) =55.1 dB 时,由于快速功率控制机制无法降低 UE 功率,基站的底噪被 UE 业务抬高,基站的 灵敏度被降低了。 第三是天线布放密度原则。通常情况下,如果已有 2G 分布系统,则可以根据 频段损耗的差别很容易对 3G 信号进行预测。在某地,选取典型建筑物进行 WCDMA 覆盖能力测试,不同性质区域 WCDMA 的典型天线覆盖半径如下(取边缘 Ec-90dBm):天线口导频功率 OdBm-5dBm 时,典型地下停车场天线覆盖半径为 15m;酒店的天线可覆盖前后左右 4 个房间(4 个房间对门);有货架的超市覆盖半 径.为 12m;利用壁挂天线(增益 6dBi)水平方向覆盖电梯井和电梯厅,可以覆盖 3 层(上下各 1 层);板状天线(增益 lldBm)垂直向下覆盖电梯,主瓣可覆盖 4 层,后 瓣可覆盖 1 层。 19 6.2.3 室内分布系统的建设原则 1)室内分布系统与室外宏站应该同步建设。国外的一些 3G 运营商的统计数 据表明,室内的话务量占有相当大的比例。如果室内没有 3G 信号覆盖,为盲区, 则用户进入大楼时,必然会在 2G 和 3G 这两个系统之间进行频繁切换。其后果就 是信令开销增加了,但系统间的切换成功率却很低,极易造成掉话。如果建设室 内分布系统建设晚了,不仅会使导致话务量的流失和用户的离网,而且会影响运 营商的形象和业务收入。且口碑和形象差了,再想纠正过来,特别困难。因此,如 果投资许可,尽可能同步建设,特别是对于那些高端商务楼宇和重要场所。 2)在网络建设初期,结合尚初 2G 建设经验以及考虑到投资效益等问题,应主 要考虑在重要建筑物、办公楼和公共场所建设室内分布系统,把有限的资金投到 最需要的地方去。 3)在 WCDMA 网络发展到中期以后,3G 用户规模上来了,3G 业务应用也广泛了,在 次重要的建筑物内的 3G 用户也多了,此时需要考虑进行 3G 室内分布系统的大规 模建设。 4)在进行 WCDMA 室内分布系统的建设时,应当根据建筑物的重要程度和建筑 物内的用户性质、规模和潜在业务量,实现不同等级和差异化的信号覆盖。建筑 物的重要程度可以参考 2G 或者 WLAN 的话务统计数据来确定。 5)在进行室内覆盖时,优先采用同频方案。这种方案的优点在于今后网络扩 容时,很容易做到室外和室内同步进行。另外一个优点在于同频切换的成功率高 于异频切换。虽然在某些高层建筑的高层部分,来自室外的干扰信号比较强,但 这种情况为数不多,还可以通过调整室内分布系统规划设计加以避免。 6)在室内覆盖肓区或信号较弱的环境中,如果能够获取稳定的基站信号,优 先考虑采用把直放站(无线或者光纤)作为室内分布系统的信号引入设备,从而达 到节番投资的目的。但在信号杂乱而且不稳定的无线环境中,原则上不要使用无 线直放站作为信号源引入信号。 7) WCDMA 室内分布系统规划设计时要注重室内外网络的协调。3 G 室内覆 盖的设计目标应能满足 3G 室内通信的需求。室内主导频覆盖能有效地控制覆盖 范圃,干扰最小化,从而手机以理想的小功率发射。手机发射功率很小,使得背景 噪声较少,从而提高系统容量。 20 而如果采用目前的 2G 室内分布系统设计方法,则难以满足 3G 系统要求,因 为: 存在覆盖盲区和信号泄漏干扰;干线放大器增加了维护成本并提高了系统噪 声;部分手机功率过大加大上行干扰;过多软切换浪费系统资源。室内用户占用 室外基站信号,会增大发射功率,增加系统上行干扰,导致整个系统容量减少;室 内用户用室内信号,也会由于室内天线较少,容易产生远近效应;室内信号泄露到 室外,室外用户占用室内信号,造成过多的软切换和干扰。 所以 3G 宜内覆盖应注意以下几点: 1)天线点选取时,应采用多个天线点,使每个天线点的 EIRP 降低 (EIRP10dBm),这样才能控制覆盖,减少频率泄漏,并能避免远近效应的影响。 2)尽量不使用干放和直放站,以减少噪声。 3)信源最好米用射频拉远基站 BBL! (Base band Unit) -RRU(radio remote unit)形式,因为:容量高且可控;信噪比高;可以覆盖非常大面积的楼宇; 易于安装;高效利用主干的 CE 与传输。 4)尽量采用支持多系统的室内分布系统,这样做可以带来以下好处:共享设 备间;共享天馈线系统;大大减少天线点个数;对建筑影响小。实现该目标的关键 是要采用支持不同的合路要求的合路器。 室内分布系统建设总体流程 室内分布系统建设的基本流程包括前期目标确定,楼宇资料调查,目用户数 量勘测,话务量预测,方案设计和工程实施等步骤。 确定室内覆盖区域之后,首先应该到现场勘察所需覆盖的建筑物,得到建筑 物平面图,了解到建筑物相关信息和人员分布情况,考察天线布放位置及电缆布 放,寻找信号源放置的最佳位置。在详细设计前,收集周围建筑物的信息,选择信 号源和分布系统。共室内分布系统还需要到现场勘査该站点、各楼层的 GSM 天 线 具体布置情况,包括: 1)各楼层的天线数量、天线具体安装位置和每个天线口的功率设计指标; 2)分布系统的详细网络结构拓扑图、各段馈缆的长度、直径和衰耗; 3)接头、功分器、稱合器的安装位置和衰耗。 21 有了这些现场勘查的第-手资料,就可以进行共分布系统改造设计。确认是否 需要添加新的覆盖区域和天线,可在现场通过测试手机进行路径损耗测试。测景 和验证最小稱合损耗(MCL),可考虑用手机测试离天线最近时的路径损耗。测试 呼叫阻塞率、成功率、掉话率、切换成功率等指标,需要在一定的服务等级和容 量要求的条件下,预测和建立室内传播模型。完成以上步骤,就可以画出系统连接 图,进行参数设计,给出解决方案。一个优质的室内分布系统,是通过不断建设和 不断优化的方式逐步获得的。 7 室内覆盖举例安阳市县电厂家属楼 7.1 工程概况 安阳市县电厂家属楼位于朝阳路和文峰大道交叉口西南角，本小区是安阳 市新建的小区，高峰时期人流量约 500 人。 建筑面积、层数与高度 该小区占地约 20000 平方米共有楼宇多层 3 栋。 建筑物地理位置图（电子地图）： 安阳市县电厂家属楼 N: 36.09784 E: 114.39689 各楼层功能和面积： 22 安阳市县电厂家属楼占地面积为 20000 平方米，共有楼宇 3 栋,均为住宅中 心，总建筑面积约 18000 平方米。 1-3 号楼每栋楼地上 6 层，占地面积约 1000 平方米,每栋每层建筑面积约 1000 平方米,地上 6 层每栋建筑总面积约 6000 平方米。 7.2 设计内容 根据现场的勘察结果进行组织设计。本工程设计内容如下： （1）室内天线及主要设备和器件的位置、数量和输出功率的确定及安装测 试工作。 （2）与设备相关的各种线缆的布放路由及连接位置的确定。 （3）单项工程所需的设备、材料及安装工程的预算。 7.3设计方案论述 7.3.1 建筑物目前信号状况描述 经过现场详细小区测试，本建筑物目前的信号覆盖情况如下： 本小区由于楼宇比较密集造成小区内信号不好，其中 1 层小区基本为移动 信号的盲区，房间内接收电平在-9X-100X 之间，通话 RQ 值在 2-4 之间，36 层信号稍好。该小区人流量大，所以用户投诉多，而且该小区是市领导密集住 宅区，影响比较大。 主要收到的信号是（CID: 24202,BCCH:89） 7.3.2 本小区覆盖系统覆盖的面积 本次覆盖为该小区覆盖，覆盖总面积为 18000 平方米。 7.3.3 室内分布系统网络质量总技术指标要求 （1）无线覆盖区内可接通率：要求在无线覆盖区内的 90位置，99的 23 时间移动台可接入网络； （2）无线覆盖边缘导频（CPICH）功率场强（下行 75%、上行 50%）： 高速数据密集区域，导频功率85dBm，导频 Ec/Io8dB； 低速数据区域，导频功率90dBm，导频 Ec/Io10dB； 可视电话、语音电话区域，导频功率95dBm，导频 Ec/Io12dB。 （3）通话效果: 对于 12.2kbps 的语音业务，BLER=1% 对于 64kbps 的 CS 数据业务，BLER=0.1% 对于 PS 数据业务，BLER=10% 覆盖区域内通话应清晰，无断续、回声等现象。 （4）室内信号的外泄电平 原则上要尽量小，一般情况下，室内导频信号泄露到室外 10 米处，小于室 外导频强度 10dB 以上。 （5）干扰保护比 同频干扰保护比： C/I12dB(不开跳频) C/I9dB(开跳频) （6）邻频干扰保护比 200KHZ 邻频干扰保护比：C/I-6dB 400KHZ 邻频干扰保护比：C/I-38dB 天馈线系统的驻波比要求 天馈线系统驻波比1.5。 天线端口的最大发射功率 室内天线的天线口最大发射功率应小于 15dBm/每载波，同时应考虑 3G 系 统链路最小耦合损耗（MCL）的设计，原则上 MCL 不小于 65dB； 各楼层天线口功率尽量平均，原则上相差不超过 3dB。 7.3.4 设计思路 信号源的选取： 24 通过现场调查、话务量预算和拨打测试以及模拟测试后，结合建设部门意 见，本次决定引入光纤直放站覆盖系统，以基站（CID: 24202）作为信源,来解 决房间内信号盲区覆盖及改善话音质量等问题。据此设计本小区分布系统信号 覆盖最低场强标准为：85dBm，使小区大部分地区大于85dBm。 (2) 系统覆盖方式 本小区覆盖系统工程采用光纤直放站+小区分布系统的综合覆盖方式，使基 站信号得到很好的延伸覆盖，达到良好的覆盖目的。该小区覆盖系统工程设计 通过无源器件及馈线把信号合理地分配到目标覆盖范围。 (3) 天线的使用 本设计方案通过严谨精确的计算，合理进行天线布放，保证功率的合理分 配和将来系统开通后覆盖效果良好。详见系统原理图。 (4) 有源设备的使用 本次决定新