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WCDMA室内分布系统设计技术发展部张传福 内容 室内分布系统介绍设计流程信号源的选择室内分布系统的设计室内分布系统的共建干扰分析 3G室内分布系统的重要性 数据业务大部分发生在室内3G频段的穿透损耗更大 3G室内分布系统的重要性 对用户而言 需要运营商提供无缝覆盖 随时 随地通信以及多种业务 对运营商而言 需要提升服务 增加话务收入 提高用户满意度 对建筑物业主而言 楼宇内完善的覆盖可以提升楼宇商务价值 3G室内分布系统组成 一个完备的室内分布系统应能够通过一个特定的接口 取得基站的下行信号 均匀地分布到指定场所的每一处 同时 又将这场所的每一处的基站上行信号收集到后 均匀地送达特定的接口 因此 室内分布系统由信号源和分布系统两部分组成 3G室内分布系统组成 因此 室内分布系统由信号源和分布系统两部分组成 3G室内分布系统组成 构成室内分布系统的主要设备是 馈线 天线 干线放大器 延长放大器以及耦合 功分等无源器件 在系统设计上主要考虑的是能量分配的问题 信号源 基站 微蜂窝和直放站 功率分配系统 无源 光纤和各种有源室内分布系统 合路器 将几路信号合成起来 合路器分为双频合路器 多频合路器和电桥合路器等 双频合路器的工作原理类似于双工器 但要求被合成的信号不在同一频段范围内 双频合路器具有插损低 有的只有零点几dB 隔离度大 大于70 90dB 等特点 而多频合路器可以将多路信号合成起来 例如将GSM CDMA WCDMA信号合成起来 当被合路的信号在同一频段内时 采用电桥合路器 它有合路损耗 比如2合1有3dB的合路损耗 且隔离度远远低于双工合路器 一般只有20dB左右 3G室内分布系统组成 干线放大器 低噪声功率放大器 补偿信号传输损耗 其内部结构类似于直放站 耦合器 将信号不均匀地分成2份 称为主干端和耦合端 也有的称为直通端和耦合端 型号较多 如5dB 7dB 10dB 15dB 20dB 25dB 30dB等 室内天线 吸顶或墙挂式小型低增益室内天线 八木天线 馈线和接头 适配7 8 和1 2 等阻燃馈线的N型 7 16型接头 3G室内分布系统组成 室内分布系统的天线类型有 对数周期天线 LogPeriodicAntenna 与其它天线相比 对数周期天线带宽宽 可以兼容现有的移动通信频段 八木天线 YagiAntenna 在移动通信中通常用于800MHz 900MHz频段 在理想情况下增益可达到11dB 全向天线 定向板状天线 壁挂天线 背射天线及其他 室内天馈线分布系统 按照采用的设备主要分为两种 有源方式 无源方式 按照采用线缆材料主要分为四种方式 泄漏电缆分布方式 同轴电缆分布方式 光纤分布的方式 光电混合分布方式 泄漏电缆分布方式 泄漏电缆传输损耗大 距离短 且泄漏电缆本身线径较大 施工困难 通常用于对地铁 隧道 电梯等特定环境的覆盖 室内天馈线分布系统 同轴电缆分布方式 包括纯无源系统和采用有源中继放大两种情况 纯无源方式即将信号源输出能量经功分 耦合等无源器件合理分配后 利用射频电缆传输至天线 将能量均匀分布至各区域 有源中继放大方式是由于信号源输出能量不能满足楼宇覆盖需求的情况 需要增加放大器对主干信号进行放大 并通过天馈分布系统覆盖所需区域 光纤分布方式 传输损耗小 不受电磁干扰 布线方便并且组网灵活 与同轴线缆相比 更适合于远距离的信号传输 光电混合分布方式 多适用于大型建筑 应用在主干缆走线很长 布放难度较大的场景 多系统接入平台 POI 大型室内分布系统的多系统合路可以采用多系统接入平台 POI PointOfInterface POI主要用于会展中心 展览馆 机场 地铁等大型建筑室内覆盖 该系统运用频段合路器与电桥合路器对多个运营商 多种制式的移动信号合路后引入天馈分布系统 达到充分利用资源 节省投资的目的 POI能够接入多种系统 GSM900 DCS1800 cdma2000 WCDMA TD SCDMA PHS 集群 数字电视 它由上行POI 下行POI 电源单元 监控单元 低噪放单元 功放组成 POI具有如下特点 多系统输入 两路输出 合理利用功率 远程控制 WLAN灵活接入 采用模块化结构设计 便于扩展和维护 损耗小 电压驻波比小 隔离度高 带外抑制好 承受功率大 三阶互调性能好 具备监控和报警功能 多系统接入平台 POI 内容 室内分布系统介绍设计流程信号源的选择室内分布系统的设计室内分布系统的共建干扰分析 室内覆盖规划设计的总体原则 系统结构应综合考虑电信业务经营者当前网络及未来发展的需求 并充分考虑系统扩容和其他制式系统合路的可能性 系统配置应满足当前业务需要 同时兼顾一定时期内业务增长的要求 系统设计应根据不同目标覆盖区域的网络指标 合理分布信号 避免与室外信号之间的频繁切换和干扰 对室外基站布局造成影响 电磁辐射值必须满足 电磁辐射防护规定 GB8702 88 的限值 同时满足 环境电磁波卫生标准 GB9175 88 中对环境电磁波辐射指标的要求 系统设计中选用的设备 器件和线缆应符合系统技术要求 各个组成部分接口标准化 便于设备选型和统一维护 室内覆盖规划设计的总体原则 室内覆盖系统的建设应与室外基站的建设相互协调 统一发展 室内覆盖系统的建设应结合建筑物结构特点 尽量不影响目标建筑物原有结构和装修 室内覆盖系统选用的无源器件应满足所有引入系统的通信频段要求 满足各通信系统设计指标的要求 满足便于改造 利于升级的要求 3G室内覆盖规划原则 统一性原则 包括室内室外站点规划 设计的统一 在建设室内覆盖时要考虑室外信号的影响 同时也要考虑到室内覆盖对室外干扰水平的提升 差异性原则 由于网络建设受到投资的限制 不可能盲目地加大室内覆盖 要以用户满意度为衡量标准 制定不同的质量目标 有的地方能够接受覆盖盲点的情况下 可以在建设策略和建设阶段上进行调整 经济性原则 对于一个特定的建筑物而言 室内覆盖解决方案可能有多种的选择 不能单纯地为了追求技术上的完善盲目扩大投资 但是也同样不能为了节省投资而选择并不适合的室内覆盖方案 兼容性原则 根据我国国情 大部分3G运营商同时拥有2G网络 因此在室内覆盖规划设计时 最大限度利用已有室内覆盖资源 并进行最合理的改造 是进行3G室内覆盖的一大原则 设计流程 室内覆盖的基本流程前期楼宇调研查勘模测方案设计工程实施 设计流程 应综合考虑目标建筑室外无线网络覆盖现状 目标建筑地理位置 周边情况 用户组成和分布情况等 根据总体的网络建设策略和建设目标和电信业务经营者的特殊要求 结合目标建筑特点 建筑用户分布情况和室内信号现状和传播特性 进行WCDMA室内覆盖的选点 室外覆盖方案规划作为3G室内覆盖站点的选择依据 设计流程 对建筑物进行勘察 包括物理尺寸 建筑物室内的结构 包括分布格局 电梯格局 墙体隔断等 建筑物的用途 用户种类 用户地域分布 用户时间分布和用户对业务的模型和对业务的需求 建筑物的周围环境 了解建筑物附属的设施 周边宏蜂窝基站的建设情况 等 设计流程 无线信号摸底 即电磁环境测试和模拟信号测试 目的是评估室外信号与室内信号的相互影响 制定系统设计指标 系统验收指标 确定天线点位和信号设计指标 模测勘察完成后 需要进行详细方案设计 如果需要利旧2G系统 考虑如何利用现有的2G如何进行改造 设计流程 还要考虑其他方面的因素 在信号源选取方面 首先是技术因素 包括建筑物的覆盖需求 容量需求 周围网络的环境 信号源安装的位置以及如何进行传输配套等的沟通 另外就是工程实施的因素 包括业主的要求和工程施工等方面的因素 另外还有远期发展因素 要适当考虑建筑物远期的业务发展需求 方案设计完成后 则进入工程的施工与验收阶段 WCDMA室内覆盖设计设计思路 根据覆盖目标话务和周围网络情况选择信号源解决方案 可采用基站耦合 微蜂窝 单RRU或直放站等信号源方式 主设备放置位置 或直放站信号引入位置 根据勘测情况确定需要覆盖的深度 天馈线的选取 边缘场强的取定思路 系统上行噪声分析计算说明 系统下行信号计算 特殊场所如电梯 地下室的覆盖解决思路 内容 室内分布系统介绍设计流程信号源的选择室内分布系统的设计室内分布系统的共建干扰分析 室内覆盖小区的特点 无分集接收 上行需要的Eb No值比室外要求大 正交因子大 室内覆盖中 大部分覆盖区域干扰较小 天线安装位置较低 正交因子取决于多径传输的正交性 一般室内小区正交系数取值为0 8 邻区干扰比小 邻区干扰是用户接收到其他小区与本小区的功率之比 室内小区信号纯净 除高层窗边外 主控导频一般都比较突出 即便室内覆盖本身分多扇区 也因室内有足够隔离度而使得该指标较小 一般在0 3 0 5之间 NodeB RRU小区容量分析 WCDMA是自干扰系统 在上行链路上 当新增的终端以最大功率发射时仍不能克服其他终端的干扰而致使NodeB无法解调时 系统容量达到极点 在下行链路 当NodeB以满功率发射或OVSF码已经基本分配完时 下行链路空中接口达到最大容量 上行链路分析 下行链路分析 直放站小区容量分析 直放站只起到延伸覆盖的作用 本身不提供容量 相反直放站的引入会抬高NodeB的底噪 从而降低NodeB的接收灵敏度影响覆盖范围和容量 直放站引入对小区下行覆盖增加而容量影响有限 使用直放站后 NodeB底噪由No 10lg kBT NF增加为 N o 10lg kBT NF NFrep Gul L 提升值 N NFrep Gul L Kcable 信号源的比较 信号源选择原则 室内覆盖系统在选择信号源时 主要应根据无线环境情况 服务区域的话务情况和所选室内覆盖系统类型确定 选取信号源时 需要综合考虑目标话务量 覆盖要求 电源要求 机房要求 具体场景特点要求等因素 最终采用既可达到所需的覆盖要求又可合理控制成本的分布系统 其中最重要的考虑因素为容量和覆盖 选取时遵循如下原则 信号源选择原则 应根据容量和覆盖需求 综合考虑业务发展趋势 结合建筑内安装条件选择合理的信号源 应根据建筑物内用户数量 用户行为及用户分布确定容量需求 一个建筑物内需要设置多个信号源时 应考虑分区设置 分区应与建筑物结构和业务分布吻合 分区间切换边界应避免设置在业务密集区 在信号杂乱且不稳定的室内无线环境中 避免使用室内直放站引入信号 宜选用基站作为信号源 如在开放型的高层建筑中 通常选择微蜂窝基站作为室内天馈线分布系统的信号源 抑制干扰 保证主用信号电平及通话质量指标 在室内信号较弱或覆盖盲区的环境中 通过定向天线可以取得较纯净且稳定的主用信号 可以采用射频直放站作为室内天馈线分布系统的信号源 如隧道 地铁站 地下商场 酒吧等规模较小 信号屏蔽严重的场所 采用直放站作为室内天馈线分布系统的信号源必须考虑施主基站的容量和直放站对室外覆盖的干扰 信号源选择原则 对于室外基站话务拥塞的情况 室内覆盖主要解决容量问题 宜采用微蜂窝基站作为室内天馈线分布系统的信号源 来分流室外基站的话务量 改善用户通信质量 对于建筑内部话务需求量大的大型场所 如商场 机场 火车站 展览中心 会议中心等 宜选用基站 宏蜂窝或微蜂窝 作为室内天馈线分布系统的信号源 对于通信质量要求高的酒店 写字楼 政府机构等场所 宜采用微蜂窝基站作为信号源 对于建筑规模较小的场所 在不宜设置射频直放站的环境下 宜选择光纤直放站或RRU 射频远端单元 作为分布系统的信号源 对于本身设有室外宏蜂窝基站的建筑 当基站设备配置有余量时 宜耦合部分基站信号作为本楼宇室内天馈线分布系统的信号源 耦合基站信号时应采用插损小的器件 尽量减小耦合信号对宏蜂窝基站的影响 信号源应具有监控功能 信号源选择原则 室内微蜂窝基站尽量设置在基站至多数天线的距离相近的位置 基站信号经过室内馈线及无源器件均匀分配至各个天线 提高基站输出功率的利用率 室内微蜂窝基站设置位置应满足基站工作环境 传输等要求 采用耦合宏蜂窝基站信号方式时 应采用插入损耗小的耦合器 最大限度地减少对室外发射功率的影响 采用的有源放大设备应设置适当的上下行增益 最大限度地减少对宏蜂窝基站的噪声引入 射频直放站的位置应设置合理 既满足直放站与施主天线距离不宜过长 又充分利用直放站输出功率 直放站的使用应符合YD T5115 2005 移动通信直放站工程设计规范 无线室内覆盖系统设计 应根据用户预测结果对基站进行配置 随用户的发展增加基站配置 增加载频或信道 提供室内更高的用户容量 也可通过增加小区并对室内天馈线分布系统做相应调整的方式 当无线室内覆盖系统不能满足容量需求时 应对信号源进行扩容 其扩容通过增加信道等方式实现 对于使用直放站做信号源的室内天馈线分布系统 可将直放站替换为基站 根据容量选取信号源 从容量角度考虑信号源的选取 主要是根据信号源可以支持的话务量和总的等效语音话务量需求来决定 对于低话务密度 小规模覆盖且较为封闭的场景 可以选用直放站作为信号源 可充分利用室外宏基站的容量 对于中等话务密度和中等覆盖规模的场景 优先选用微蜂窝作为信号源 对于高话务密度和大覆盖规模的场景 优先选用宏基站 RRU作为信号源 单个RRU的容量与单个宏小区的容量等同 一般而言 微蜂窝支持64等效语音用户 小区 假设20 的容量用于直放站 则当信源采用微蜂窝而室内话务量低于13Erl时可以选用直放站作为信号源 单小区等同于单载频 以下同 根据容量选取信号源 一般而言 宏蜂窝支持128等效语音用户 小区 假设20 的容量用于直放站 则当信源采用宏蜂窝而室内覆盖系统的总话务量低于26Erl时也是选用直放站为信号源 一般而言 微蜂窝支持64等效语音用户 小区 假设平均利用率为75 则当室内覆盖系统的总话务量低于48Erl时可以选用微蜂窝作为信号源 一般而言 宏蜂窝支持128等效语音用户 小区 假设平均利用率为75 则当室内覆盖系统的总话务量低于96Erl时可以选用宏蜂窝 RRU作为信号源 当室内覆盖系统的总话务量高于96Erl时 室内覆盖系统采用多个宏蜂窝小区进行覆盖 选用宏蜂窝 RRU作为信号源 根据覆盖场景选取信号源 从覆盖角度考虑选取合适的信号源 涉及到信号源的输出功率能力 几种信号源输出功率能力如下 直放站一般有小功率 2W以下 中功率 2W 5W 大功率 10W 20W 微基站和RRU有多种功率可选宏基站一般为20W功放 根据覆盖场景选取信号源 根据覆盖面积选取合适的分布系统 对于覆盖面积较小 所需布放天线的数量较少的场景 优先选用无源分布系统 对于覆盖面积中等 所需布放天线的数量中等的场景 优先选用分布式基站室内分布系统 可以视具体情况 少量使用有源分布系统 即含有干线放大器的分布系统 对于覆盖面积较大 所需布放天线数量较多的场景 优先选用分布式基站有源室内分布系统 根据覆盖场景选取信号源 根据建筑结构选取合适的分布系统对于单一建筑物内部结构简单 墙体屏蔽较小 楼层较低的场景优先选用无源分布系统 对于分散的一组建筑物内部结构简单 墙体屏蔽较小 楼层较低的场景优先选用光纤分布系统或者分布式基站系统 对于建筑物内部结构复杂 墙体屏蔽较大 楼层较高的场景优先选用分布式基站室内分布系统 对于建筑物内部结构狭长的特别区域可选用泄漏电缆分布系统 内容 室内分布系统介绍设计流程信号源的选择室内分布系统的设计室内分布系统的共建干扰分析 分布系统建设规模 分布系统建设规模可分为 大型分布系统 6万平方米以上 含6万平方米 中型分布系统 1 2 6万平方米 含1 2万平方米 小型分布系统 0 6 1 2万平方米 含0 6万平方米 微型分布系统 0 6万平方米以下 不含0 6万平方米 服务区域类型 开阔型 包含购物商场 影剧院 交通枢纽等 以数百平方米以上的大厅为主 分隔型 包含写字楼 宾馆 综合楼等 被相对独立的分割为多个单位 系统分布方式对比 分布系统的选取 根据覆盖面积选取合适的分布系统对于覆盖面积较小 所需布放天线的数量较少的场景 优先选用无源分布系统 即除信源设备为有源设备外 天馈线系统均由无源器件构成 对于覆盖面积中等 所需布放天线的数量中等的场景 优先选用有源分布系统 即天馈线系统中除无源器件外含有干线放大器构成 对于覆盖面积较大 所需布放天线的数量较多的场景 可根据实际情况选用有源分布系统或光纤分布系统 分布系统的选取 根据建筑结构选取合适的分布系统对于建筑物内部结构简单 墙体屏蔽较小 楼层较低的场景优先选用无源分布系统 对于建筑物内部结构简单 墙体屏蔽较小 楼层较低但建筑物较为分散的场景优先选用光纤分布系统 对于建筑物内部结构复杂 墙体屏蔽较大 楼层较高的场景优先选用有源分布系统 对于建筑物内部结构狭长的特别区域可选用泄漏电缆分布系统 分布系统的选取 根据信源方式选取合适的分布系统对于信源方式为小功率RRU 直放站 2W以下 或微 宏蜂窝的场景优先选用有源分布系统 对于信源方式为中功率RRU 直放站 2W 5W 和大功率RRU 直放站 10W 的场景优先选用无源分布系统 信源方式与分布系统的综合选取 对于信源方式与分布系统的选取 我们需综合考虑覆盖面积 建筑结构 信源方式等其它因素的影响 最终采用即可达到所需的覆盖要求又可合理控制成本的分布系统 微型建筑物 对于微型建筑物 如餐饮娱乐 地下停车场等 一般可以采用小功率RRU 直放站 无源分布系统 小型建筑物 对于小型建筑物 如大型超市 小型办公楼 小型医院等 如建筑物内部建筑结构单一 对射频信号的传输衰减较小 则宜采用中功率RRU 直放站或微蜂窝 无源分布系统 如建筑物内部建筑结构复杂 对射频信号的传输衰减较大 则根据实际需要可采用小功率RRU 直放站 有源分布系统 信源方式与分布系统的综合选取 中型建筑物 对于中型建筑物 如大型写字楼 中型酒店 大型医院 机场等 一般采用有源分布系统 需根据实际的话务量选取合适的信源 大型建筑物 对于大型建筑物 需根据实际情况采用不同的分布系统类型 包括有源分布系统和光纤分布系统 如大型酒店和综合性楼宇 由于楼层较高宜采用微蜂窝或宏蜂窝 有源分布系统 如大型会展中心由于楼层面积较大 宜采用微蜂窝或宏蜂窝 光纤分布系统 信源方式与分布系统的综合选取 特型建筑物 对于超高型电梯宜采用定向天线分布或泄漏电缆分布系统 对于公路隧道 信源可以采用直放站 长度在1000m以下的宜采用射频分布系统 长度1000m以上的宜采用光纤分布系统 对于铁路隧道 信源可以采用直放站 长度在200m以下的宜采用射频分布系统 长度200m以上的宜采用泄漏电缆分布系统 对于城市地铁 信源采用蜂窝与直放站结合的方式 分布系统需结合有源分布系统和泄漏电缆分布系统进行覆盖 如地铁隧道和站台采用泄漏电缆分布系统 地铁入口采用天线分布系统 话务量预测 室内分布的话务量预测 可以按照WCDMA话务量的预测方法 预测出室内的用户数量 所使用的各种业务以及话务模型 计算出话务量 CS域的业务 等效为语音业务计算爱尔兰容量 PS域的业务 可以采用吞吐量来计算 也可以通过等效为语音业务计算爱尔兰容量 也可以通过实际工程中的小区容量测试结果来计算话务量 室内覆盖选择目标 建设室内覆盖是为了消除建筑物内部的信号盲 弱区 解决建筑物内部信号杂乱造成的网络质量等问题 以及分担室内业务量并改善网络拥塞 室内覆盖作为一种深度覆盖的手段和室外大网一起完成城市的无缝覆盖 室内目标覆盖区主要包含以下类型 室内盲区 新建大型建筑 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 高层建筑的顶部 同时收到功率近似的多个基站的信号 室内覆盖选择目标 在WCDMA网络建设方案实施前 需要对覆盖目标做详细的规划标准和所需要的服务等级 一般可按人流量和业务量分为 重要区域 人流量大 对数据业务要求高 次重要区域 人流量大 有少数数据业务需求 一般区域 人流量较大 主要考虑语音业务 非重点区域 人流量小 能提供基本的语音业务即可 室内覆盖区域选择 室内覆盖区域选择 为完善移动通信网络的室内覆盖 满足市场发展的需要 在室内覆盖工程建设中 一般应达到以下建设目标 覆盖三星级及三星以上的酒店 覆盖人员集中 知名度高的办公写字楼 覆盖大型展馆 娱乐餐饮场所 机场 车站和海关等交通枢纽楼及交易会场等重要公共场所 覆盖面积大 人流量大 经济情况好的商场 超市等 覆盖地铁 隧道 地下商场 停车场等 进行室内覆盖工程建设时一般必须做到对所覆盖大楼的电梯 车库 餐饮娱乐场所 会议室等公共活动区域进行覆盖 区域选择需要考虑的因素 分析市场发展策略投诉资料话务分布路测数据的分析摸底测试 优先级别划分 WCDMA室内覆盖系统的建设应根据覆盖及需求等级 结合市场发展策略 确定建设优先级 统一规划 分批逐步建设 对于室外信号的盲 弱区以及业务需求大的场所应优先建设 根据信息产业部电信研究院对3G潜在用户的调查 在18至36周岁的年轻人占到70 大专以上高学历人士占到68 可见 年轻一代及白领 商务人士等对于新的移动通信产品的影响力最大 因此 对于新的运营商 要扩大品牌效应和影响力 应针对性的对此类人群的活动场所优先覆盖 优先级别划分 优先覆盖的原则如下 建筑物性质考虑 大型公共场所 高级办公楼优先 从业务量考虑 如大型休闲娱乐场所 地铁车站枢纽等高业务需求 人流量大的区域优先 从覆盖角度考虑 根据现有2G网络的特点 城区特别是密集城区的高层导频污染相当严重 建筑物室内隔断损耗严重 因此高层15层以上 单层面积在1000平米 室内隔断严重的建筑物优先 设置在地下的场所等优先 对于原先有2G网络的运营商 原先建有2G系统的以上楼宇优先 室内覆盖区域勘测 室内覆盖的勘测工作目的是调查了解目标覆盖点的周围环境 信号情况 从而确定工程的覆盖深度以及采用方式 勘测工作是室内覆盖项目至关重要的环节 该项工作的质量好坏直接影响到整个项目的成败 因而勘测工作必须考虑周到 勘测详细 提供完整 详尽的勘测报告 以便于后续工作的开展 勘测前准备工作 向建设方了解目标点周围网络的资料 对周围存在的信号情况了解清楚 向建设方 业主索取被测建筑的平面图 立面图以及相关地型 结构资料 如业主最终无法提供 勘测人员一般应绘制详尽的平面图 立面图或剖面图 现场勘测前 要仔细研究被测建筑物图纸 从图纸上搞清建筑结构 与建设方联系 弄清传输方式 作为信号源的微蜂窝 或宏蜂窝 直放站 的可能位置 覆盖要求 如覆盖范围及覆盖等级等 所需工具及文件 建设方认可的测试手机 或其他测试仪表 手提电脑 测试分析软件 指南针 GPS所测建筑物的平面图数码相机 记录大楼外观图 室内覆盖场强测试 用测试手机 或其他测试仪表 在需要覆盖的建筑物内进行原有的信号状况测试 对既有状况有基本了解 对于楼层较低的建筑 各层功能差异较大的建筑 每层均需进行环境测试 对于建筑物较高或功能单一的建筑物 可选择若干间隔楼层分别测试 测试基本内容 现有信号场强 网络服务参数 通话质量测试 电梯内通话测试质量 如无信号需在测试报告中注明 必须保证测试结果的准确完整性 结果作为确定进行室内覆盖建设的依据和进行室内覆盖设计基础 对于住宅楼的测试 应沿用此类测试方法 但测试范围可只包括公共区域 以确定电梯覆盖方式 并需提供首层及二三层电梯口的测试数据 确定覆盖方式 根据测试数据 各设备集成商需对当前建筑物无线环境进行总体分析 明确是否需要覆盖 如需要覆盖 需提出拟采用的覆盖方式及信号引入方式的分析 对于信号源使用直放站的 需考虑对整个移动通信网的影响和干扰 从而确定覆盖目标和使用的信号源方式 提交勘测报告 勘测完成后勘测方应提供详尽的勘测报告 报告内容应包含以下方面 介绍覆盖目标情况 如建筑物性质 地点 楼层数 各楼层功能 面积 电梯数量 人流量等 覆盖目标的无线环境测试情况 其他竞争网络在目标区域的覆盖情况 包括CQT测试记录表 DT测试效果图及其统计表 测试结果分析 设计指标 话务量吸收 楼内90 以上的话务量由室内分布系统吸收 覆盖区域 楼内95 以上的面积由室内分布系统覆盖 场强强度重要区域为边缘导频功率 80dBm Ec Io 7dB 次重要区域为边缘导频功率 85dBm Ec Io 10dB 一般区域为边缘导频功率 90dBm Ec Io 12dB 非重点区为边缘导频功率 100dBm Ec Io 15dB 电梯内的场强应大于等于 85dBm 室外10m以外 90dBm 2020 3 15 65 可编辑 设计指标 室内天线的最大发射功率须小于15dBm 导频功率须小于5dB 95 以上的通话满足话音质量要求 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 呼叫建立成功率 各种QoS业务 通常情况下 要求大于95 业务掉话率 通常情况下 要求小于1 业务拥塞率 通常情况下 要求小于2 软切换成功率 通常情况下 要求大于98 软切换比例 通常情况下 要求小于50 更软切换成功率 通常情况下 要求大于98 硬切换成功率 通常情况下 要求大于89 链路分析 室内覆盖系统工程设计应经过详细的链路分析 链路分析包括信号源至室内天线和天线发射至手机接收两部分 室内覆盖系统设计时应使系统的上下行链路平衡 室内覆盖系统采用直放站做信号源 设计时应使直放站的上下行链路平衡 上行链路分析 室内覆盖系统的覆盖范围主要由上行链路决定 首先需要计算出允许最大路径损耗 EIRP 手机发射功率 Pm 手机天线增益 Gm 身体损耗 Lb 接收机相对接收灵敏度 kTW NF Eb No PG 干扰电平 I M 最大路径损耗 EIRP 基站天线增益 Gb 电缆损耗 Lc 穿透损耗 Lt 衰落电平 F M 软切换增益 接收机灵敏度容量对覆盖的影响是体现在干扰电平 I M 参数上质量影响覆盖体现在衰落电平参数上 阴影衰落余量 取决于覆盖概率和阴影衰落标准差 具体计算公式较复杂 实际工程中通过已计算表格查找 下行链路分析 UE解调下行信号所需的Eb No有Eb No dB Ec Io W Ri dB 此外 综合考虑多径的衰落信道 天线的分集接收 移动用户的运动速度等 WCDMA室内分布系统设计采用导频功率进行链路预算 CPICH 公共导频信道 SCH 同步信道 和CCPCH 公共控制物理信道 分配固定的功率 DPCH 专用物理信道 发射功率按需分配 一般情况下导频功率约为总功率的10 其他同步信道功率及控制信道功率大约为10 以10W信源为例 导频功率约为30dBm 下行链路分析 下行链路的分析是通过计算边缘覆盖场强来实现边缘覆盖场强的设计需要综合考虑业务覆盖需求和无线环境情况 数据速率越高 CPICHEc Io要求越高 无线环境越复杂 干扰越严重 边缘场强要求越高 一般情况下 高速数据业务覆盖范围比语音业务覆盖范围要小 为保证高速数据业务的覆盖 需要更高的发射功率 下行链路分析 室内边缘接收场强是指在室内覆盖边缘UE接收端所要求的最小接收场强 无线信道是变参时变信道 哪怕是同一接收点的信号电平也处在不断的变化当中 边缘覆盖场强只能是基于概率统计意义上的一个值 即在一定概率上覆盖区域内的信号电平大于边缘覆盖场强 这个概率也可以叫做覆盖概率 边缘接收场强过低 则会在窗口 建筑物入口等室内外覆盖交叠处造成大量的乒乓切换或频繁的小区重选 容易引起掉话或接入失败 并降低系统性能以及增加优化的难度 为了提高覆盖概率 有效的办法就是把覆盖区域边缘覆盖场强的期望值提高 即留出一定的余量 但是余量留多少值得商榷 如果余量留得太小 覆盖效果不会太好 如果余量留得太大 就会增大建网成本 下行链路分析 为了提高覆盖概率 有效的办法就是把覆盖区域边缘覆盖场强的期望值提高 即留出一定的余量 但是余量留多少值得商榷 如果余量留得太小 覆盖效果不会太好 如果余量留得太大 就会增大建网成本 通常室内边缘覆盖概率取两个值 75 和90 在重要的场景 如奥运场馆 会议厅等 边缘覆盖概率取90 如果建设室内覆盖仅是为了补盲 如车库 地下室等 边缘覆盖概率取75 就可以了 下行链路分析 边缘覆盖场强 接收机灵敏度 衰落余量 干扰余量 室内覆盖与室外覆盖的隔离要求由公式可知 室内覆盖的边缘接收场强仅需要考虑接收机的灵敏度和余量 与NodeB的发射功率无关 衰落余量 衰落余量包括阴影慢衰落余量和快衰落余量 移动通信电波具有阴影慢衰落的特性 阴影慢衰落不论在时间上还是空间上都服从对数正态分布规律 在室内 阴影衰落标准差一般取6dB以下 如果阴影衰落标准差取6dB 边缘覆盖概率取90 那么阴影衰落余量为1 28 6 7 68dB 下行链路分析 RSCPCovMin RSCPoutercel 3 传播模型 在进行链路预算时 首先是链路模型的选择 室内传播模型主要有以下5种 衰减因子模型 Motley经验公式 对数距离路径损耗模型 Ericsson多重断点模型及射线跟踪模型 传播模型 室内衰减因子模型其中 L d0 为距离天线口1m处自由空间损耗 为不同室内环境的衰减因子 F为隔墙损耗 d为传输距离 L d0 32 4 20log d0 10 3 20logf dB 计算各系统在1m处的自由空间损耗值 f取值2140MHz 则1m处空间损耗为PL 1 32 4 20log 1 10 3 20log 2140 39 0dB 传播模型 Motely Kennan模型是从欧洲无绳电话 1 9GHz 演绎的一个试验模型 可以用于室内多层环境式中 L d0 表示参考点 1m 处的路径损耗 v为衰减斜率 Nwj NFi分别表示信号穿过不同类型的墙和地板的数目 Lwj LFi则是对应的损耗因子 J I分别表示各种墙和地板类型数目 模型提出者给出的建议值是 L d0 37dB 对所有地板 LFi 20dB 对所有墙体 LFi 3dB v 2 在室内覆盖工程中 室内天线的目标覆盖区域为视距小范围 其传播模式非常接近于自由空间模型 因此在实际链路预算估算时更多地使用自由空间传播模型L 32 45 20lgf 20lgd式中f 工作频率 MHz d 收发天线间距 km MCL 最小耦合损耗 MCL MinimumCouplingLoss 是指基站和手机之间的最小耦合损耗 当移动台 UE 与基站 NodeB 之间的距离达到最小可能值时 UE与NodeB之间的路径损耗就是MCL MCL计算法研究的是最坏情况下邻信道干扰的大小 通常假定干扰者以最大功率发射 它适用于理论上的估计和分析 简单高效 可以从理论上估算系统的干扰大小 也可从理论极限的角度研究系统干扰共存问题 MCL 当MCL过小不满足条件时 极易使基站的上行产生拥塞 死区 是另一个由MCL带来的干扰问题 所谓 死区 是指在这一区域内 下行或者上行没有足够的功率保证业务的QoS要求 MCL计算 MCL的值由2部分组成 手机到天线的自由空间损耗和天线到基站接收机的天馈系统损耗 天馈系统损耗 基站发射功率 天线发射功率手机到天线的最小空间损耗 通常我们取值1m的空间损耗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 MCL计算 从图中可以看出 当MCL高于65dB 由UE最小发射功率所引起的噪声电平的抬高将忽略不计 若满足MCL 65dB满足系统要求 假设基站发射导频功率为33dBm 则室内天线口发射功率必须满足以下要求 MCL 38 4dB 33 天线口功率 65dB天线口功率 6 4dBm 天线设计 室内天线类型选择及设置应满足以下要求 应根据勘测结果和室内建筑结构 设置天线位置和选择天线类型 天线尽量设置在室内公共区域 对于层高较低 内部结构复杂的室内环境 宜选用全向吸顶天线 宜采用低天线输出功率 高天线密度的天线分布方式 以使功率分布均匀 覆盖效果良好 对于较空旷且以覆盖为主的区域 由于无线传播环境较好 宜采用高天线输出功率 低天线密度的天线分布方式 满足信号覆盖和接收场强值要求即可 对于建筑边缘的覆盖 宜采用室内定向天线 避免室内信号过分泄漏到室外而造成干扰 根据安装条件可选择定向吸顶天线或定向板状天线 天线设计 由于3G信号空间衰耗较大 绕射能力较差 因此理论上天线要设计安装在办公室里面 但考虑到实际安装条件的限制 尽量避免信号穿透2堵墙或1堵水泥墙 会议室等重要场所 尽量实现天线不穿墙覆盖 在分布系统设计方案中 考虑的室内环境的特殊性 减少信号外泄 降低室外信号对室内的影响和保持系统均匀覆盖等方面因素 可根据模拟发射测试结果 采用小功率多天线原则 合理布放天线 保证覆盖效果 天线设计 合理增加天线 可以有效节约信源功率 达到良好覆盖效果 天线设计 自由空间链路损耗最小的情况下即为天线口的理论上限值 我们取用户距离天线最近的距离推导该上限值 一般实际UE位置离都在天线在1m以上 且室内吸顶全向天线均主瓣方向不是垂直向下 因此实际工程上EIRP功率上限还可适当放宽 应已实际测试为准 根据规范 在MCL取65dB 当UE以最低功率 50dBm 发射时 到达基站的底噪为 50 65 115dBm 基站灵敏度下降0 4dB 因此可见天线近点的UE对基站底噪抬升的影响是比较大的 必须保证基站到天线口的天馈损耗 使其能够避免近点UE对边缘覆盖上的UE的阻塞 天线设计 为了满足导频强度的设计要求 下面选择边缘覆盖区域计算EIRP下限 选择穿透损耗最大 信号覆盖最弱的链路 则EIRPant PIndoor min Ls Lw U K人其中 PIndoor min为边缘场强设计要求 Ls为自由空间损耗传播 Lw为隔断损耗 根据墙体材质 厚度取值 U为多径衰落余量 室内环境可取5dB K人为人体损耗 一般取3dB 可见 下限值根据实际覆盖场景的要求而不同 需要在进行设计时找出最差链路 然后进行估算 天线设计 天线口功率过大可能会引起UE相互干扰 以及带来远近效应 而离天线近的UE会阻塞覆盖边缘UE的接入 进而影响分布系统的容量和质量 相关电磁辐射标准规定室内天线口导频功率不能超过15dBm 载波 综合考虑MCL的影响及国家电磁辐射标准 室内分布天线口功率一般不超过5dBm 电梯 停车场等特殊场所除外 天线设计 主干设计 得到建筑物各层的天线分布及天线口EIRP设计后 可以计算各平层支路所需的输入信号功率 通过选择无源 有源器件得到合理的主干布局 主干设计考虑的问题 主干的设计应该根据楼宇的分布情况合理分配 主干的设计应该遵循分块设计思路 如主楼裙楼分块 高层低层分块等 主干的设计同时兼顾楼宇的井道分布特点 对于特大的楼宇 其井道路由复杂 则需根据其井道走向结合楼宇特点 采用按井道划分方式 主干的设计应该注意节点输出功率均衡 一般平层之间功率差值控制在3dB以内 适当减少大插损的耦合器的使用 改用功分器 主干的设计同时要兼顾到将来的优化调整需求 预留可扩展性 功率可调 覆盖区域调整 主干馈线的选择 由馈线百米传输损耗可见 WCDMA信号馈线传输损耗远大于GSM900 CDMA800等系统 高于PHS系统 目前工程中应用比较多的是1 2 和7 8 馈线 为了考虑尽可能减少馈线损耗 同时兼顾工程施工方便 WCDMA主干设计时应考虑使用7 8 馈线 在施工条件受限的情况下才选择1 2 馈线 对于平层设计 长度在20米以内的可采用1 2 馈线 长度超过50米的则采用7 8 馈线 干放的使用 在采用粗馈线无法满足系统设计要求时 需要引入干线放大器等有源设备进行设计 干线放大器可以采取和直放站类似算法 计算其对NodeB设备的干扰 干放串联比干放并联对NodeB产生的干扰大的多 因此干放应杜绝串联使用 同时并联的干放也应严格控制 使其对NodeB的干扰抬升控制在1dB内 此外干放具有非线性 而WCDMA功率控制频繁 速度快 干放的非线性不好 将大大影响功率控制作用 降低系统容量 在WCDMA设计中 应优先选用RRU代替干放或者多扇区配置对楼宇进行覆盖 干放的使用 在设置直放站和干线放大器的增益时 需调整上下行增益一致以确保上下行链路平衡 特别注意如使用双纤传输的光纤直放站时 需考虑上下行光纤路由衰耗的不同 通过光测量仪器测量其差异 干放使用 为保证基站设备的正常工作 基站接收端位置收到的上行噪声电平小于 120dBm 由于电子器件存在热噪声 直放站在正常工作时不可避免会有噪声电平输出 其输出的上行噪声电平为 PREP Noise 10lg K T B NFREP GREP基站自身的上行噪声电平为 PBTS Noise 10lg K T B NFBTS所以直放站注入到基站的噪声电平为 PREP Inj 10lg K T B NFREP PREP DOWN OUT PBTS OUT 干放使用 具体举例如下 基站输出功率PBTS OUT为43dBm 直放站输出功率PREP DOWN OUT为40dBm 基站和直放站的上行噪声系数均为4dB 则 基站噪声电平为 PBTS Noise 10lg K T B NFBTS 107 4 103dBm直放站注入到基站的噪声电平为 PREP Inj 10lg K T B NFREP PREP DOWN OUT PBTS OUT 107 4 40 43 106dBm总噪声电平为PBTS Noise PREP Inj 101 2dBm噪声增量为1 8dB 干线放大器的选取 根据ALC功率选取合适的干线放大器在进行有源分布系统建设中 需根据建设规模和建设成本确定干线放大器的最大输出功率 小中规模的选取2W ALC功率 的干线放大器 大规模的选取5W 10W ALC功率 的干线放大器 干线放大器的选取 根据上下行增益选取合适的干线放大器干线放大器的最大增益应在35dB 40dB范围内 并且上下行增益需保持一致 根据噪声系数选取合适的干线放大器在有源分布系统中 需考虑干线放大器上行噪声对信源的影响 选取的干线放大器的噪声系数需满足 上行噪声系数 4dB 下行噪声系数 6dB 其他无源器件的选取 根据工作频率范围 驻波比 插损选取合适的功分器 耦合器 工作频率范围包含885MHz 2500MHz 在全频段内驻波比 1 3 功分器插损 0 1dB 不包含分配比 根据隔离度 插损 驻波比选取合适的合路器隔离度 40dB 合路器插损 0 6dB 在全频段内驻波比 1 5 室内外频率分配 在WCDMA室内覆盖建设中 存在室内信号与室外信号的切换问题 包括载频间硬切换和小区间软切换 同频方案 室内系统与室外系统使用相同的频率 异频方案 室内系统与室外系统使用不同频率 室内外频率分配 全同频方案适于高度较小的建筑 应严格控制室内信号泄漏对室外信号产生干扰 优点 节省频谱资源 配置策略简单 参数调整要求不高 室内小区大小比较容易控制 同频覆盖 保证了切换成功率 软切 避免异频硬切换的缺点 可以减少由于异频方式时出入电梯口引起的信号快速衰落所带来的掉话 缺点 可能会遭到室外基站的干扰 尤其是高层 造成较为严重的导频污染 这样一方面会造成用户在靠近窗边的区域的频繁切换而导致掉话 另一方面会造成系统容量的下降 同频情况下 室外小区的调整都会影响到室内分布系统 室内外频率分配 全异频方案适用于室外信号在建筑内快速衰减的场景 衰减达到25dB以上 应依靠RNC处对载频切换优先级做以区分 优点 室内信号完全不受室外信号干扰 可以保证所有室内覆盖区域 都能很好的被室内分布系统所控制 室内小区的系统容量不受损失 理论和实际测试都验证异频组网比同频组网容量高 室外站的调整不容易影响到室内分布系统 缺点 需要启用第二载波 室内外切换为硬切换 需要做大量的优化工作 室内小区参数设置和室外有所不同 因此还需要做大量的测试来选定异频硬切换区域和空闲状态下的小区重选区域 室内小区的覆盖大小不太容易控制 试验网测试发现室内小区的信号强度会覆盖到离大楼以外较远的范围 需调整窗边天线的发射功率 减少室内信号的外泄 室内外频率分配 同频 异频组合方案本方案适用于建筑底层室外宏基站覆盖较好 高层导频污染和干扰严重的高层建筑 优点 低层采用软切换可以根据干扰分布 合理设置同频区域 在高层利用异频设置 避免了高层室外信号的干扰 用户不易切换到室外小区 室内信号向室外泄漏小 对室外影响小 室外站的调整不容易影响到室内分布系统 缺点 需要占用两个频点 需要做大量的优化工作 室内外负荷不断增加的时候 低楼层由于使用与室外同频可能会受影响 其覆盖范围会由于小区呼吸效应而减小 室内外频率分配 过渡小区方案适用于建筑底层室外宏基站覆盖较好 高层导频污染和干扰严重的高层建筑 优点 一楼室内外进出口处采用同频 利用软切换保证了用户室内外进出的的切换质量 充分利用异频设置 避免了中高层室外信号的干扰 用户不易切换到室外小区 室内系统容量大 绝大部分电梯出入口的切换都是同频软切换 切换质量得到保证 室内信号向外泄漏小 对室外影响小 室外站的调整不容易影响到室内分布系统 缺点 需要占用两个频点 需要优化1楼电梯出入口的切换质量 异频切换 室内外频率分配 以上方案中 方案1投资成本最低 方案4投资成本最高 除方案1外 其余3个方案在建网初期需要室内覆盖启用专用频点 方案1 2适用于高度不高的楼宇 方案3 4适用于高度较高的楼宇 内容 室内分布系统介绍设计流程信号源的选择室内分布系统的设计室内分布系统的共建干扰分析 与其他分布系统共建 目前国内现有移动网络为2G网络 可以预见 在进行WCDMA室内覆盖建设时 不少运营商将面临如何利用好现有网络资源 2G 3G共同建设的问题 多制式合路系统是将多个制式无线信号进行合路 共用一套室内天馈线分布系统的方式 合用部分为无源天馈部分 共建方式和原则 多制式合路系统主要采用以下三种方式建设 将所有系统的上下行信号进行合路并在一套天馈线系统中进行传送 应通过规划各系统使用频段 避免系统间同频及邻频干扰 适用于覆盖区域较小的场所 分布系统最好为无源系统 以减少噪声增加对各接收机灵敏度的影响 共建方式和原则 在多种通信制式合路时 将其中频段间隔较大 互相干扰较小的不同制式系统进行合路 而将频段间隔小 互相干扰较大的不同制式系统分别建设 应通过规划各系统使用频段 以避免系统间同频及邻频干扰 适用于较大面积或较远距离的覆盖 能够允许分布系统中使用一定数量有源放大设备 抗噪声能力强 易实现多种制式通信系统的同区域覆盖 合路器的各端口间隔离度指标要求较低 共建方式和原则 将各制式系统的上 下行信号分为两套分布系统建设 两个分布系统间最小隔离度为天线间的空间隔离损耗与分布系统的路损 根据前述所述情况 WCDMA接入2G系统是可行的 但是如何合理利用原有的2G室