移动室内覆盖系统工程设计方案.doc

移动室内覆盖系统工程设计方案第一章 室内覆盖系统概述第一节 室内覆盖问题室内移动通信存在以下几个问题:覆盖方面，由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用，造成了无线电波较大的传输衰耗，形成了移动信号的弱场强区甚至盲区,致使大楼的地下室,一层场强较弱,甚至存在一些盲区。由于室内的覆盖不好,容易造成手机脱网的现象,造成寻呼无响应,用户不在服务区现象。容量方面，建筑物诸如大型购物商场、会议中心，由于移动电话使用密度过大，局部网络容量不能满足用户需求，无线信道发生拥塞现象。质量方面，建筑物高层空间极易存在无线频率干扰，服务小区信号不稳定，出现乒乓切换效应，话音质量难以保证，并出现掉话现象。第二节 室内覆盖的引入一、室内覆盖的概念室内覆盖系统为上述问题提供了较佳的解决方案。其原理是利用室内天线分布系统将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落，从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。室内覆盖系统的建设，可以较为全面地改善建筑物内的通话质量，提高移动电话接通率，开辟出高质量的室内移动通信区域；同时，使用室内蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务，扩大网络容量，从整体上提高移动网络的服务水平。二、室内覆盖引入应用这些方案可带来的效果有：可以较为全面地改善建筑物内的通话质量，提高移动电话接通率，开辟出高质量的室内移动通信区域。使用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务，扩大网络容量。解决高层干扰问题。如：在大楼的高层，许多室外小区的信号有直达路径到达室内，来自各个方向的信号电平较高，干扰大，很难有干净的不受干扰的信道。解决的办法是用室内覆盖，靠满足较高的C/I值，获得较高质量的室内移动通信服务。对于室内覆盖，天线的输出功率很低，加上建筑物外墙的衰减，因此室内小区对室外小区的影响是很有限的。图1.1室内覆盖示意图第三节 实现室内覆盖的方法实现室内覆盖的技术方案可分为三种：微(宏)蜂窝有线接入方式 是以室内微(宏)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。宏蜂窝无线接入方式 是以室外宏蜂窝作为室内覆盖系统的信号源，即无线接入方式。适用于低话务量和较小面积的室内覆盖盲区，在市郊等偏远地区使用较多。 直放站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。一、微(宏)蜂窝有线接入方式改善高话务量地区的室内信号覆盖，微(宏)蜂窝是最佳解决方案。与宏蜂窝无线接入方式相比，微(宏)蜂窝有线接入方式是更好的室内系统解决方案。微(宏)蜂窝有线接入方式的通话质量比宏蜂窝无线接入方式要高出许多，对宏蜂窝无线指标的影响甚小，并且具有增加网络容量的效果。但微(宏)蜂窝有线接入方式在室内使用时，受建筑物结构的影响，使其覆盖受到很大限制。对于大型写字楼等，如何将信号最大限度、最均匀地分布到室内每一个地方，是网络优化所要考虑的关键。且蜂窝有线接入方式的弱点在于成本较为昂贵，需要进行频率规划，需要增建传输系统，网络优化工作量大。因此，对宏蜂窝无线接入方式或微(宏)蜂窝有线接入方式的选取，需要综合权衡移动网络和运营等多方面因素才能定夺。二、宏蜂窝无线接入方式宏蜂窝无线接入方式的主要优势在于成本低、工程施工方便，并且占地面积小;其弱点在于对宏蜂窝无线指标尤其是掉话率的影响比较明显。目前，采用选频直放站并增加宏蜂窝的小区切换功能可以缓解这一矛盾:当对应的宏蜂窝频率发生变化时，直放站选频模块需要作相应调整。随着运营商对成本和网络资源利用率的注重，宏蜂窝无线接入方式出现升温的势头。三、直放站 在室外站存在富余容量的情况下，通过直放站（Repeater）将室外信号引入室内的覆盖盲区。利用蜂窝解决室内问题也存在很大的局限性。建设蜂窝的设备投入与工程周期都较大，只适合在话务量集中的高档会议厅或商场使用。在这种情况下，直放站（Repeater）以其灵活简易的特点成为解决简单问题的重要方式。直放站不需要基站设备和传输设备，安装简便灵活，设备型号也丰富多样，在移动通信中正扮演越来越重要的角色。 直放站的应用场合主要有以下几种：扩大服务范围，消除覆盖盲区；在郊区增强场强，扩大郊区站的覆盖；沿高速公路架设，增强覆盖效率；解决室内覆盖；将空闲基站的信号引到繁忙基站的覆盖区内，实现疏忙。表1.1蜂窝和直放站的比较使用蜂窝使用直放站1. 是否增加容量根据需要增加容量不能增加容量2. 信号质量好一般3. 设置优先级可以不可以4. 对网络的影响小控制不好影响很大5. 是否需要传输设备需要不需要6. 是否需要重新频率规划需要不需要7. 是否需要调整参数需要支持8. 是否支持容量动态分配不支持(容量预分配)支持9. 是否支持多运营商不支持支持10. 是否支持多频、多系统环境不支持支持11. 安装时间较长较短12. 投资较多较少第四节 室内覆盖的信号源和信号分布一、信号源的提取方式1、直放站做信号源、通过直放站的施主天线直接从附近基站提取信号图1.2施主天线直接从附近基站提取信号、用耦合器从附近基站耦合部分信号通过光纤传送到盲区内的直放站图1.3信号通过光纤传送图示、用耦合器从附近基站耦合部分信号通过电缆传送到盲区内的直放站图1.4信号通过电缆传送图示2、增加蜂窝(基站) 图1.5使用蜂窝图示二、信号分布的几种方式1、无源天馈分布方式通过无源器件和天线、馈线，将信号传送和分配到室内所需环境，以得到良好的信号覆盖。用于中小型地区。图1.6无源天馈分布方式2、有源分布方式 通过有源器件(有源集线器、有源放大器、有源功分器、有源天线等)和天馈线进行信号放大和分配。3、光纤分布方式主要利用光纤来进行信号分布。适合于大型和分散型室内环境的主路信号的传输。图1.7光纤分布方式4、泄漏电缆分布方式信号源通过泄漏电缆传输信号，并通过电缆外导体的一系列开口，在外导体上产生表面电流，从而在电缆开口处横截面上形成电磁场，这些开口就相当于一系列的天线起到信号的发射和接收作用。它适用于隧道、地铁、长廊等地形。图1.8泄漏电缆分布方式表1.2几种信号分布方式的比较信号分布方式优点缺点无源天馈分布方式成本低、无源器件，故障率低、无需供电，安装方便、无噪声累积、宽频带。系统设计较为复杂、信号损耗较大时需加干放有源分布方式设计简单，布线灵活，场强均匀。频段窄，多系统兼容困难；需要供电，故障率高、有噪声积累，造价高光纤分布方式传输距离远，布线方便，性和传输质量好。造价高泄漏电缆分布方式场强分布均匀，可控性高；频段宽，多系统兼容性好。造价高，传输距离近。第二章 A市移动室内覆盖规划的流程A市室内覆盖规划分为几个不同的阶段。首先要做的是找到想要覆盖的目标建筑物。需要室内覆盖的地方通常是:室内盲区新建大型建筑、地下停车场、办公楼、宾馆和公寓等。话务量高的大型室内场所车站、机场、商场、体育馆、购物中心等。发生频繁切换的室内场所高层建筑的上层以及顶部，收到多个基站的功率近似的信号。在站点的初步勘察后,进行站点的详细勘测。接着进行详细的设计,然后安装设备,安装完成之后,无线网络规划人员还要进行测试和优化,看能否达到预期的要求。下面用一个流程来表示规划的流程。站点获得客户需求目标建筑物初步的站点调查没有目标的建筑物站点调查获取可能的目标建筑物建议:客户接受目标建筑物站点的初步调查/预规划建筑物信息周围网络信息(小区位置)解决草稿设计站点查看传播测量确定天线的位置,电缆路线,BTS设备位置草稿和照片详细设计系统图功率预算计算解决方案描述批准室内网络设计安装设计站点安装参数设计和调整参数配置和频率规划调整和优化网络跟踪网络话务观察容量监视第一节 站点获得客户需求的详细说明,用户数,覆盖要求,服务等级在设计前收集周围小区的信息在开始规划前,获得物业的允许,考察大楼,或者最好得到大楼的设计平面图准备目标建筑的列表从客户那里得到被批准的目标第二节 站点的初步调查/预规划获得楼层布置和大楼的星系,以及人员的分布情况预先考察可能的天线布放的位置,电缆布放,寻找BTS的最佳位置做测试确定天线和最终安装位置为每一个天线安装位置照相,存为资料第三节 详细设计这是设计的重要部分。详细的设计包括功率预算,系统图,解决方案描述。功率与损耗的意义是保证在发射端和天线端的射频部件的衰减不太大,以提供足够高的信号电平。这也最终决定是使用同轴电缆,还是光纤来给天线馈电。需要的信号电平将决定天线的数量和站点使用的设备类型。典型的室内应用,在覆盖区域的95%内,信号电平介于-80dBm和-85dBm之间。这就决定了在不同位置处的天线需要的EIRP值和BTS,电缆,天线的数量。通常运营者根据不同的覆盖类型,例如:农村、郊区、市区、密集市区、室内等来定义信号电平.除了EIRP,小区的范围也取决于环境类型办公室、宾馆、商场的布局。下表列举了一些典型的环境。EIRP值也可以由下面的方法通过测试来确定。表2.1 EIRP值的测试环境类型EIRP小区范围开放的办公室15-17dbm60-80m宾馆15-17dbm60-80m商场15-17dbm60-80m一、室内覆盖的测试对于现有的由周围宏蜂窝提供的室内移动信号进行测试,收集所有频段内存在的各种频率的信号,找出各楼最强的信号电平,由此得到各个楼层所需要的最小设计电平。为保证楼内手机能够驻留在室内微蜂窝上并具有良好的载干比,必须保证楼内有足够高的设计电平.例如在A市财富中心设计选择了相应楼层进行了现有网络的室内覆盖测试,测试结果如下:表2.2 A市财富中心无线环境查勘表 财富中心无线环境查勘表测试时间：2007-4-15测试地点：财富中心测试工具：NOKIA手机测试人员：曹京京（中讯邮电咨询设计院）、谢刚（成都通信建设工程局）楼层测试点A测试点B测试点C测试点DCIExlevCIExlevCIExlevCIExlevB1F盲区/盲区/盲区/盲区/B2F盲区/盲区/盲区/盲区/电梯1盲区/盲区/盲区/盲区/电梯2盲区/盲区/盲区/盲区/电梯3盲区/盲区/盲区/盲区/电梯4盲区/盲区/盲区/盲区/1F-89dBm-88dBm-85dBm-81dBm2F-84dBm-87dBm-88dBm-79dBm3F-87dBm-80dBm-85dBm-84dBm18F-64dBm-69dBm-70dBm-63dBm20F-67dBm-70dBm-65dBm-64dBm二、路径损耗测试路径损耗测试的目的是为了确定该大楼的墙壁,内部装饰物等物体的损耗,采用测试发射机在测试点发射GSM900信号,用NOKIA测试手机在楼层各点测量接收信号电平,根据测试结果 GSM900信号的路径损耗计算如下:Ploss = EIRP RxLev其中 Ploss为路径损耗; EIRP为测试发射机的有效辐射功率;RxLev为测试手机接收电平,根据大量的测试数据,测得楼内最大路径损耗,再由上面的式子,可得到设计所需参考EIRP值EIRP = Ploss + RxLev。如果总的路径损耗太大,所需要的EIRP值就可能很高,也许就需要布置多个天线来减少室内路径损耗。三、下行功率预算为了计算下行功率,在天线和BTS之间的所有部件都要考虑到计算中去,图2.1表示输出功率4W的BTS 5个天线的系统示意图,在各位置的天线处计算得出的EIRP值由表2.3给出。图2.1 基于同轴电缆的分布式天线系统的例子表2.3 图2.1中计算得出的每一个天线的功率预算 A1A2A3A4A5馈线总长m253540105120馈线总损耗-2.7-3.7-4.2-11.9-13.7跳线损耗-0.5-0.5-0.5-0.5-0.515dB耦合器-15.1-0.1-0.1-0.1-0.110dB耦合器0-10.4-10.4-0.4-0.4对称功分器-3-3-3-3BTS输出功率3636363636天线增益22222EIRP19.720.319.822.120.3在结束室内设计之前应建议使系统设计图得到执行,这样才能保证设计能尽能实现这之后就可以做频率规划和参数设计了多数情况下找到不受干扰和空闲的频率是困难的除非是专门预留了室内应用的频率如果没有预留,就应该使用外部干扰程度低的频率,这就要求测试室内的信号,可以利用测试手机,频谱仪等测试设备来测试,选择接收到的外部信号中较弱的频率。这对于选择BCCH信道的频率尤为重要,因为它要求的C/I值要比非BCCH的频率的C/I值高。详细设计可总结为：进行功率预算计算 得到EIRP值画系统连接图写出解决方案的描述得出系统图执行的难度做频率规划和参数设计第四节 优化验收在室内设备安装完成后,要进行自检。这也是保证每一项工作按设计来做的唯一办法，至少以下的一些工作要求检查：室内呼叫小区选择和重选C1或C2准则建筑物内部小区和建筑物外部的小区间的切换检查信号强度做移动测试检查通话质量必要时调整频率从BSS话统中观察小区的话务，依据测量数据和话统来最后确定参数。第五节 网络话统跟踪从OMC话统中可检查下面一些项目:平均占用时间和拥塞时间切换成功率,包括切入、切出成功率接收质量和呼叫成功率 第三章 A市室内覆盖传播模型及设备第一节 室内覆盖传播模型在射频工程中,网络设计师使用预测工具来决定小区的覆盖。一些成熟的模型对于室外的应用是有效的,对于室内应用是不适合的。有一些室内的传播模型,用于预测室内环境的信号电平是基于经验曲线的逼近。这里仅简要介绍ITU推荐的简单的室内传播模型。这可以帮助确定室内小区的数目,天线的数目。因此在实际设计中建议使用测试发射设备从不同的地方来检查信号的传播。这里描述的模型是一个站点的通用模型,可用于典型的室内环境,它需要很少的环境路径损耗信息。用平均的路径损耗和有关的阴影衰减统计来表征室内路径损耗。这里的模型计算穿过多层楼层的损耗,以应用于频率在楼层间复用的情况。基本的模型如下:Ltotal=20 log f + N log d + Lf(n)-28 dBN :距离损耗系数f :频率(MHz)d :Bs和Ms间的距离Lf :楼层穿透损耗(dB)N:Bs和Ms间的楼层数表3.1给出了基于测量得出的典型参数。表3.1 距离损耗系数-N频率(MHz)公寓办公室商场9003033201800-2000283222900-9(1层)19(2层)24(3层)-1800-20004*n 15+4*(n-1)6+3*(n-1)第二节 室内覆盖应用的设备一、室内覆盖系统的组成室内覆盖系统主要由信号源和信号分布系统两部分组成。二、微（宏）蜂窝或直放站室内覆盖使用的信号源可选择的有蜂窝或直放站。对于小范围的室内覆盖可用直放站。这种解决方案成本便宜,安装快速，缺点是不能提供额外的容量，但使用直放站方式,通话质量难于保证,控制不好,会影响整网的质量。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，室内覆盖应用常用的解决方案是用微(宏)蜂窝,蜂窝可应用于室内,可安装在任何地方,包括挂在墙上,如:BTS22C、BTS3001C,依据需要的容量依据于建筑物的大小安装方案成本可以考虑使用宏蜂窝或几个微蜂窝。三、天线分布式天线系统中使用的天线,一般增益较小,对波束的半功率宽度也没有具体要求,这是由室内覆盖的特点决定的。可选择的天线类型有多种,如小的平板定向天线,全向柱形天线,全向吸顶天线。在下面的图4.1和表4.1中列出了部分天线的外形、参数,这些天线都是双频段类型。图3.1选择的室内天线表3.2 一些型号的室内天线参数K738449K742149K741572类型 全向柱形定向平板 吸顶全向频段900/1800900/1800900/1800增益 2dbi 2dbi 2dbi最大功率 50w 25w 50w重量 250g 500g 400g尺寸 20/216mm205/155/142mm 260/78mm极化垂直 垂直垂直定向平板天线和全向吸顶天线通常被用于办公室、宾馆、居住楼、览馆走廊.对于一般单根天线覆盖区域较小的场合,建议使用双频段全向天线,如果是覆盖比较空旷的狭长区域,则建议采用定向天线。全向柱形天线主要用于内部空间大的建筑,如:体育馆、工业场馆、商场、对于居住楼和宾馆设计天线的安装位置是有较大困难的,除了复杂的楼层布局 ,觉效果也是很重要的。有时由于布放电缆困难 一些如吸顶天线的解决方案就不能用了。四、功分器在室内应用中功分器是经常使用的。用功分器可以把一个信号源的信号分成多个分支,把信号分配给多个天线。功分器把信号分配进馈电电缆时会引入损耗,损耗取决于分配的端口数,有等功率分配器,在两个端口间分配相等的信号。损耗的简单关系是10*log(N),N是等功率分配器输出的端口数。也不等功率分配器,在端口间分配不同的功率所有的功分器都会带来少量的损耗-插入损耗。表3.3不等功分器的例子(2个输出端口)类型2端口功分器(dB)插入损耗(dB)频带KathreinK632360617.0/1.00.05800-2000MHZK6323610110.4/0.40.05800-2000MHZK6323615115.1/0.10.05800-2000MHZ表3.4等功率分配器类型输出端口数目每端口功率损耗插入损耗(dB)频带KathreinK6322611230.05800-2000MHZK632263134.80.05800-2000MHZK6322641460.05800-2000MHZ五、同轴电缆在分布式天线系统中,要使用馈线把所有器件连接起来。对于干线要选用损耗较小的电缆 如7/8”馈管,对于到天线的支线,为了便于安装和节约成本,尽量使用1/2”跳线,这种办法就应用在下面的例子中了,在楼层间的长直电缆是粗的主干电缆到各楼层的天线使用细的电缆来连接,参见图4.2。表4.4列举了一些厂商的电缆性能。如在图4.2中的电梯天井中的电缆长度超过100米时可使用5/4”馈线。假定馈线长度1米,1/2”跳线是最好的方案。因为它容易安装, 在电缆两端不另外需要跳线,如果使用7/8”馈线,在电缆两端末端要加上两条跳线,从损耗看两者没有大的差别,但成本和工作量反而提高了。10 m 1/2”跳线 Loss = 0.18 = 0.8 dB10 m 7/8”馈线 + 2 短跳线, Loss = 0.14 + 20.3 = 1.0 dB1/2” 跳线电缆常被用于连接BTS(使用比1/2 尺寸大的馈线电缆)和天线。表3.5 几种类型的馈线类型馈线直径损耗/100m(900MHz)最小弯曲半径/mmAndrewLDF2RN-503/81195LDF4RN-50A1/28125LDF5RN-507/84250RFSLCF3/8Cu2Y-LS0H3/81050LCF1/2Cu2Y-LS0H1/2770LCF7/8Cu2Y-LS0H7/84120 图3.2 大楼内不同馈线电缆应用的例子六、泄漏电缆作为系统的一部分,泄漏电缆在室内系统中也有相当的应用，主要用于隧道和长的通道中的覆盖，一种优化的解决方案取决于环境和应用，因为在布放和隐藏方面的困难，有些地方不能安装泄漏电缆，可是却适合安装于商场地下停车场和隧道，其主要有两个指标，耦合损耗距离电缆一定远处，和纵向损耗，每距离的损耗在电缆的终端需要一个终端负载与同轴馈电相比泄漏电缆的设备成本和安装费用都较贵，表4.5列举了Andrew一些泄露电缆的类型。表3.6 泄漏电缆特性类型馈线直径(英寸)衰减损耗/dB/100m900MHz(1800MHz)耦合损耗 /dB 给定距离95%的区域900MHz(1800MHz)最小弯曲半径/mmAndrewRXL4-1RN1/210(13)68(73)在6m125RXL5-1RN7/85(8)69(72)在6m254RXL6-1RN5/44(6)71(73)在6m380RXL7-1RN13/83(5)72(77)在6m508泄漏电缆在一定距离处的EIRP由下式计算：LEAKYEIRP = PCL (d)P:输入功率C：耦合损耗 L(d)距离连接点一定距离处的泄漏电缆损耗L( d )= 衰减损耗 * 距离d七、光纤分布式天线系统一种克服长的馈线电缆损耗大的解决方案是使用光缆。这种应用可使分配的射频信号没有大的损耗。它的原理是在馈源(BST或直放站)和天线之间使用光纤。附属部件是需要电光/光电转换器件。光端主机 (MU) 被放置在BTS处,它把BTS的电信号转换成光信号。在这过程中信号也可以放大,以消除在转换过程中信号的损失。光信号被分配到远端的天线处的远端光端机(RU),RU放大光信号并转换为电信号。MU与RU是双向的(电光电)。通常MU能连接的RU的有一个最大数目,厂商能提供的最大数目是24。对于每一个RU必须有两根光纤,一个用于上行,一个用于下行。此外MU和RU的运行还需要有电源。由于MU的最大输入有一个限制,该值比BTS的最小输出要小,因此在BTS和MU之间的下行通路上需要一个衰减器(Attenuator 1 DL) 来衰减信号。此外,在上行方向的同一处也需要一个衰减器,以保护BTS 不出现阻塞和降低输入的三阶互调产物。基本上在需要很长的电缆时光纤系统被建议使用。可能应用的地方如大的校园设施,公司的建筑。图3.3 是应用光线分布式系统的组成图第四章 A市室内分布系统设计在这部分举出一个带有电梯和地下部分的多层建筑的室内覆盖的设计例子首先:给出电梯覆盖的方法,接着是整个大楼的射频设计的步骤和计算,这里假定是GSM900MHz 。需要说明的是室内分布式系统的详细设计计算因实际的环境不一样,应按实际工程进行具体的计算,本文仅是讲述设计过程的举例,计算中所用的馈线损耗,天线增益使用表格中给出的参数,附表中给出了实际的分布式天线的器件和参数。第一节 电梯覆盖电梯覆盖有两种解决方式。一是用泄漏电缆,一种是用安装在电梯里的用跳线连接在一起的双付天线。见图4.1梯里的信号由电梯外的信号转发来提供,使用双付天线,一付天线安装在电梯里,一付安装在电梯外的顶部,信号由安装在电梯井的顶部的天线提供,电梯井顶部的天线用定向天线,它和在电梯顶上的天线的波束方向正对,电梯里的天线可以用定向的,也可以用全向的,主要由视觉上考虑,在电梯里的EIRP由下式计算:EIRPlift = Pbts - Closs + Atx - PathLoss + Arx - Jloss + Adon图4.1 电梯覆盖用双付天线或泄漏电缆(虚线)表达式中:Pbts BTS输出功率Closs BTS和电梯井的发射天线的电缆Atx 电梯井的发射天线的增益PathLoss 在电梯井中的信号路径损耗Arx 在电梯上的接收天线增益Jloss 在电梯里连接两天线的跳线损耗Adon 在电梯里的天线增益图4.2 隧道传播路径损耗图在电梯井中的信号路径损耗PathLoss可由图4.2所示的得出。可参看隧道电波传播模型在图4.2中的图表(仅指测试曲线),观察得知,信号在靠近发射天线附近波动很剧烈,在一定得距离处后信号衰减逐渐增大。但是,衰减并没有想象中大,主要是由于传播的管道效应,因此信号可以在管道中传播,传向接收器。另一种解决方案是在电梯井里使用泄漏电缆，在电梯里的信号有下式计算:Signallift=Pbts- Closs - Cpl- Ctx(m) - Eloss式中:Pbts:BTS的输出功率Closs:BTS和泄漏电缆连接点之间的电缆损耗Cpl:泄漏电缆的耦合损耗Ctx(m):距离m米的泄漏电缆的馈线损耗Eloss:电梯厢损耗使用泄漏电缆比起天线方式的优点是不管电梯在天线井中的何处位置泄漏电缆能提供均衡的信号，馈线电缆的损耗是每100米大约5 dB/ 900MHz 或8dB /1800MHz 对于7/8”电缆，用天线方式时，损耗主要取决于电梯到发射天线的距离，这两种方式应根据EIRP值的计算和方案的成本来考虑。第二节 楼内覆盖设计图4.3 楼层覆盖示意图在此考虑一个9层楼高(每层4米)带有地下层(停车场)的建筑。大楼有2部电梯,大楼每层在高峰时有100人,有移动电话的占60%,按呼损2%,每用户话务0.02Erl算。Tfloor = 100 * 60% * 0.02 = 1.2 Erl。假定在经过站点考察和测量后,决定在每层楼安装5个全向的吸顶天线.每个天线所需的最小的EIRP值是18 dBm。馈线电缆可以从天花板的夹层中走线,在楼层里到天线的最长距离是21米。可以使用1/2”电缆,由于容易弯曲,它不需要使用另外的跳线,经过计算损耗不大。A,B,C楼层EIRP的计算。为简化计算,连接损耗和插入损耗未计算入单位(dBm) 。表4.1 A,B,C楼层EIRP的计算A1B1 C1D1 E1L1H1BTS功率36363636363636BTS跳线-1-1-1-1-1-1-1BTS功分器S3-4.8-4.8-4.8-4.8-4.8-4.8-4.8A楼层间馈线损耗-0.6-0.6-0.6-0.6-0.6-0.6-0.6A层功分器S3-4.8-4.8-4.8-4.8-4.8-4.8-4.8A层馈线损耗-1.7-1.7-1.7-1.7-0.4-0.5-0.5A层功分器S2-3-3-3-3-4.8-4.8-4.8B楼层间馈线损耗0000000B层功分器S30000000B层馈线损耗0000000B层功分器S20000000C楼层间馈线损耗0000000C层功分器S30000000C层馈线损耗0000000C层功分器S20000000天线增益2222222EIRP22.122.122.122.121.625.325.3表4.2 A,B,C楼层EIRP的计算(2)A2B2C2D2E2A3B3C3D3E3BTS功率36363636363636363636BTS跳线-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1BTS功分器S3-4.8-4.8-4.8-4.8-4.8-4.8-4.8-4.8-4.8-4.8A楼层间馈线损耗0000000000A层功分器S30000000000A层馈线损耗0000000000A层功分器S20000000000B楼层间馈线损耗-0.6-0.6-0.6-0.6-0.600000B层功分器S3-4.8-4.8-4.8-4.8-4.800000B层馈线损耗-1.7-1.7-1.7-1.7-0.400000B层功分器S2-3-3-3-3000000C楼层间馈线损耗00000-0.6-0.6-0.6-0.6-0.6C层功分器S300000-4.8-4.8-4.8-4.8-4.8C层馈线损耗00000-1.7-1.7-1.7-1.7-0.4C层功分器S200000-3-3-3-30天线增益2222222222EIRP22.122.122.122.126.422.122.122.122.126.4表4.3 地下和地下层的EIRP计算值G1G2G3G4G5F1F2BTS功率36363636363636BTS跳线-1-1-1-1-1-1-1BTS功分器S4-6-6-6-6-6-6-6底层间馈线损耗-0.6-0.6-0.6-0.6-0.6-0.6-0.6底层功分器S3-4.8-4.8-4.8-4.8-4.800底层馈线损耗-1.7-1.7-1.7-1.7-400底层功分器S2-3-3-3-3000地下层间馈线损耗00000-0.7-0.7地下层功分器S200000-3-37/8”耦合损耗00000-69-69泄漏电缆损耗00000-2.5-4.5天线增益22225.800EIRP20.920.920.920.925.4-46.6-48.8上表中的一些器件的说明如下:BTS 跳线:连接BTS和从BTS出来的第1个功分器的电缆损耗楼层间馈线损耗:在两层楼间的电缆损耗,假定电缆长7米,1/2”功分器S3 :一分三功分器,每一路输出损耗约-4.8 dB,为简便未将插入损耗计算在内。功分器S2:一分二功分器,每一路输出损耗约-3 dB,为简便未将插入损耗计算在内。层馈线损耗:在同一楼层内的馈线损耗EIRP的计算显示,对于多数天线辐射的功率近似相同。如按最小所需EIRP=18dBm,还余有一些功率余量。对于其它楼层的计算类似。下面进一步计算地面层和地下层的情况。在底层为了使大厅入口处获得良好的覆盖,将使用挂在墙上的平板天线。平板天线的主波束方向正对着建筑物中央,这样大厅入口处的信号有很强的信号,而由于背向的抑制,信号传播到建筑物外的信号减弱了在地下使用两段泄漏馈电电缆-F1长50 米, F2 长90 米,7/8”，每100米衰减5dB。BTS 输出端使用一分四功分器S4,提供4路分支,每一路分支功率约降低6dB。图4.4 A B C楼层天线布放图示如果替代3个微蜂窝,也可能使用放置在某一处的宏蜂窝。最好是安放在楼层的中部,例如E层。在这种情况下,有两段垂直布置的电缆,使用功分器分配信号给每楼层的天线。在楼层间的垂直面可用7/8” 馈线 1/2”用在楼层的平面内来分配信号。图4.5是这种方案的图示。由于在BTS和连续的楼层间距离不等,距离长,使用了不等功分器,以提供功率近似相等的信号到各楼层的天线。表4.4 列出了计算出的每个功分器的损耗和EIRP值,每层的天线的EIRP值未包含在表中,它可由类似前面3个微蜂窝的计算得出。图4.5 用一个BTS的室内覆盖图示表4.4 图4.5中的信号损耗计算A层电梯ABCDEBTS功率(dbm)4646464646463dB功率分配-3-3-3-3-3-3E层馈线损耗-0.16-0.16-0.16-0.16-0.16-0.16第1个功分器损耗-0.4-0.4-0.4-0.4-0.4-10.4D层馈线损耗-0.16-0.16-0.16-0.16-0.160第2个功分器损耗-0.4-0.4-0.4-0.4-10.40C层馈线损耗-0.16-0.16-0.16-0.1600第3个功分器损耗-0.4-0.4-0.4-10.400B层馈线损耗-0.16-0.16-0.16000第4个功分器损耗-1-1-7000A层馈线损耗-0.16-0.160000第5个功分器损耗-1-70000总EIRP(dbm)393334.1631.3231.8832.44 上表中功分器的一个输出口的EIRP值39 dBm是较高的值,可以用来提供电梯井和电梯的覆盖。如果信号电平高,而可能带来干扰的问题时,就要应用衰减器宏蜂窝的输出功率是40W (46dBm ),如果需要,可以降低BTS的静态功率。BTS可提供多个TRX,如BTS3X。在使用宏蜂窝时,如果在宏蜂窝的机顶输出口上接馈线,则可在大楼内规划一个独立的微小区。如果需要就要使用不同的馈线来接入各独立的覆盖区。超过3个微蜂窝的解决方案的优点是小区容量的配置灵活,如果是一个机柜定义3个小区 那么依话务量的需求,小区可配置成 1/2/3 或 2/2/2 或1/1/4等。这些配置在宏蜂窝上不需要附加的部件,宏蜂窝也可提供比微蜂窝大的功率。但是宏蜂窝体积大,又重,安装空间难找。微蜂窝容易安装,不需要专门的房间。在发生故障时的影响程度不一样。宏蜂窝一旦发生故障,整个室内覆盖要受影响,而用多个微蜂窝则会降低故障影响面。第三节 频率规划在室内覆盖设计中,频率规划是建立在测试基础上的。一些运营者留有少量的频道用于微蜂窝,宏蜂窝没有使用这些频道,这种策略很好,可是频道数有限,多数情况下,运营者没有专门留有微蜂窝用的频率。为了找到室内应用的最好的频率,最好是进行室内信号的测试,选出信号电平最弱的频率这在高层建筑中尤为重要,外部小区经常处于楼层的视线范围内,在高层接收到的外部小区信号杂乱。而重要的又是要找出BCCH用的频点。如果外部小区使用跳频, 室内小区也可使用同外部小区同样的MA表,或使用自己选出的C/I值好的频道组成的MA表。当室内小区的信号被限制在室内,就不会对外部的小区有影响,高层大楼的信号如表4.5所示。表4.5 是A市禾泰大厦信号的测试情况。表4.5禾泰大厦无线环境查勘表 禾泰大厦无线环境查勘表测试时间：2007-5-16测试地点：禾泰大厦测试工具：NOKIA手机测试人员：曹京京（中讯邮电咨询设计院）、谢刚（成都通信建设工程局）楼层测试点A测试点B测试点C测试点DCIExlevCIExlevCIExlevCIExlevB1F盲区/盲区/盲区/盲区/电梯1盲区/盲区/盲区/盲区/电梯2盲区/盲区/盲区/盲区/1F-88dBm-86dBm-85dBm-81dBm2F-85dBm-87dBm-88dBm-79dBm3F-87dBm-80dBm-85dBm-84dBm4F-81dBm-82dBm-88dBm-85dBm5F-80dBm-88dBm-89dBm-86dBm6F-84dBm-89dBm-80dBm-83dBm7F-84dBm-80dBm-80dBm-83dBm在建筑物内可有多个小区。这些小区分布在每一楼层,在楼层间可重复使用频率。频率可每隔一层复用,在每种情况下都要进行测试。要注意同外部的切换关系。避免定义的邻区中出现同BCCH同BSIC的小区。如果在某一层和电梯中使用某一频率,则在其它层中不能使用该频率。因为移动的电梯会使MS 和其它使用同一频率的层相互干扰。在室内应用跳频是有益的,起到频率分集和干扰均化的作用,可以减少快衰落的影响,快衰落在室内环境下是较典型的。频率规划原则如下:在频率资源允许的情况下,室内覆盖尽量采用专用频段采用偷频方式。尽量确保BCCH频率不受干扰 TCH层的规划可以采取射频跳频的方式来减少干扰不选择邻近小区的频率。 尽量不选择这些频率的邻频借助BTS设备上行频点扫描功能查找上行可用频率。 借助路测设备的下行扫描功能查找下行可用频率。对于大楼的低层部分用常规的频率计划方法,在干扰较大的高层部分建议采用专用频点,最终的频率选择以实际干扰环境测试为准。第四节 小区定义和小区参数室内覆盖的实施给网络结构带来了特别的概念。那些小区被认作微微小区被分配到微微小区层。因此,网络可被认为是分层结构网或分层小区结构网(HCS) 。在不同的小区间小区的定义和话务管理的策略可参考多层网的话务管理。微微小区(室内小区)在网络中可由小区层参数定义。如果小区被定义成微微小区,那么它同其它宏蜂窝小区和微蜂窝小区的关系上是拥有高的优先级。通过C2准则可以使手机在空闲状态驻留在室内微蜂窝小区上。C2准则即小区重选准则 根据GSM05.08协议 影响C2准则的主要参数为C1和小区重选偏移(CRO) 。其中C1 = 手机接收电平(RxLev)手机最小接入电平(RxAccMin),为小区选择准则。在切换时有高的优先权来接收移动台的通话。为了防止乒乓切换,让通话较长时间保持在微微小区,要设置切换门限和磁滞参数,这些参数的描述参考多层网的话务管理。第五节 邻区定义通常微小区不需要定义太多的邻区。当然在一个地方有多于一个的室内小区,那么就应按照相应的关系来设置。有某些小区需要同外部小区定义邻区关系,特别是大楼的入口处运行的微微小区。该微小区同外部小区设置有双向的切换关系,参数应设置成这样,当微微小区的信号和质量低于设定的门限时,且没有别的微微小区可以来替代,移动台可以从微微小区切换到外部小区。第六节 未来扩容和改动室内覆盖系统在设计安装完成之后,不需要做额外的改动。而在容量方面,却有可能增加小区容量。当然在设计过程中,话务量的增长应该预先估计到的,并留有一定的余量。但一些建筑可能有临时的扩容需要,这经常发生在一些特殊事件上,如在大楼里举行庆祝会,会议,招待会。在这种情况下,需要提供额外的容量。这可以很容易的靠增加TRX或室内BTS来完成,设计者应该预留一些空间和功率给增加的设备。第五章 天线系统进行室内天线系统设计的思路为:首先调查建筑物类型、构造、室内结构、干扰环境、服务对象,然后分析路径损耗,并根据不同区域设置天线、类型、数目、安装位置。下面是一些典型区域的天线设计准则:单小区天线布线准则建筑室内覆盖由一个小区完成时,各天线的设置应尽量确保小区覆盖区域内信号的均匀分