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室内无线综合分布系统简介 通信规划设计院2007 7 主讲人 刘永洲Tel MO 025 52868768E mail liuyongzhou 主讲人介绍 GSM室内分布系统介绍 GSM室内分布系统设计 GSM室内分布系统介绍 GSM室内分布系统介绍 什么是室内分布系统为什么要建室内分布系统室内分布系统的组成部分室内分布系统的典型组建方案 5 GSM室内分布系统介绍 什么是室内分布系统 6 GSM室内分布系统介绍 什么是室内分布系统 GSM室内分布系统是针对室内用户群 用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功方法 室内分布系统主要采用室内分布式天线把无线信号覆盖到室内的各个区域 是对大网的优化与延伸 室内分布系统是无线网络传播的 通道 7 GSM室内分布系统介绍 为什么要建设室内分布系统 孤岛效应 顶部 乒乓效应 中部 盲区 弱信号区 电梯 地下室 网络繁忙 大型商场 展览中心 8 GSM室内分布系统介绍 室内分布系统的组成部分 9 GSM室内分布系统介绍 信号源 室内分布系统的组成部分 10 GSM室内分布系统介绍 中继 室内分布系统的组成部分 中继系统设备 无线同频直放站 频段选频直放站 宽频直放站 载波选频直放站 选频直放站 移频直放站系列 移频直放站 干线放大器 室内干放系列 光纤直放站 载波池系列 光纤直放站系列 11 GSM室内分布系统介绍 中继设备的共性 1 不改变GSM信号的特性2 上下行ALC功能3 上下行增益可调4 本地监控功能5 网管功能 OMC 室内分布系统的组成部分 12 GSM室内分布系统介绍 中继 无线同频直放站 简称无线直放站 室内分布系统的组成部分 13 GSM室内分布系统介绍 中继 无线同频直放站无线直放站特点 1 与信源耦合方式 无线耦合2 低输入 60 40dBm3 高增益 60 75dB4 低输出 5 27dBm5 可级连干放 室内分布系统的组成部分 14 GSM室内分布系统介绍 中继 无线同频直放站频段选频直放站与载波选频直放站比较 室内分布系统的组成部分 15 GSM室内分布系统介绍 中继 移频直放站 室内分布系统的组成部分 远端机 MS 中继端机 BTS F2 耦合器 F1 F1 16 GSM室内分布系统介绍 中继 移频直放站移频直放站特点 1 与信源耦合方式 直接耦合 无线耦合2 二级增益 中继端 远端3 高输出 33 40dBm 远端 4 频率选择性 900MHz全频段5 一台中继端可配1 4台远端6 中继端与远端之间通过偏移频段进行连接 室内分布系统的组成部分 17 GSM室内分布系统介绍 中继 光纤直放站 室内分布系统的组成部分 18 GSM室内分布系统介绍 中继 光纤直放站光纤直放站特点 1 与信源耦合方式 直接耦合 无线耦合2 二级增益 中继端 远端3 高输出 40 43dBm 远端 4 频率选择性 全频段 室内分布系统的组成部分 19 GSM室内分布系统介绍 中继 光纤直放站光纤直放站特点 5 一台中继端可配多台远端6 光纤最远传输距离约20Km7 远端之间或远端端口之间的资源调配 载波池 室内分布系统的组成部分 20 GSM室内分布系统介绍 中继 干线放大器 室内分布系统的组成部分 21 GSM室内分布系统介绍 中继 干线放大器干放特点 1 与信源耦合方式 直接耦合2 低增益 15 35dB3 频率选择性 全频段4 可用作直放站的二级放大设备 室内分布系统的组成部分 22 GSM室内分布系统介绍 中继 其他设备1 室外无线直放站2 微蜂窝功放3 塔顶放大器 室内分布系统的组成部分 23 GSM室内分布系统介绍 天馈系统 室内分布系统的组成部分 室内吸顶天线 宽频带功分器 宽频带耦合器 同轴阻燃馈线 室内板状天线 室内对数天线 24 GSM室内分布系统介绍 天馈系统 天线功能 实现射频电能与电磁波能量的转换主要指标 1 工作频段 单频 双频 全频2 方向性 半功率角度 增益 前后比天线种类 吸顶天线 对数天线 八木天线 板状天线 室内分布系统的组成部分 25 GSM室内分布系统介绍 天馈系统 天线工作频段 单频 双频 全频单频 885 960MHz双频 885 960MHz 1710 1880MHz全频 800 2500MHz 室内分布系统的组成部分 26 GSM室内分布系统介绍 天馈系统 天线方向性 用于表示天线在空间各个方向发射或接收能力的高低 天线的方向性可用方向图来表示 室内分布系统的组成部分 27 GSM室内分布系统介绍 天馈系统 天线半功率角度 指辐射功率不小于最大辐射方向上辐射功率一半的辐射扇面的角度 室内分布系统的组成部分 28 GSM室内分布系统介绍 天馈系统 天线增益 将天线辐射电磁波进行聚束以后比起理想的参考天线 在输入功率相同条件下 在同一点上接收功率的比值 显然增益与天线的方向图有关 方向图中主波束越窄 副瓣尾瓣越小 增益就越高 可以看出高的增益是以减小天线波束的照射范围为代价的 室内分布系统的组成部分 29 GSM室内分布系统介绍 天馈系统 天线增益 dBi 用点源天线 i 作为标准天线计算出的天线增益 G dBi 10lgGi 室内分布系统的组成部分 点源天线的球形辐射 30 GSM室内分布系统介绍 天馈系统 天线增益 dBd 用半波振子天线 d 作为标准天线计算出的天线增益 G dBd 10lgGd 室内分布系统的组成部分 单一偶极子的 汽车轮胎 形辐射 31 GSM室内分布系统介绍 天馈系统 天线增益 dBi与dBd的换算关系G dBd G dBi 2 15 室内分布系统的组成部分 偶极子比点源天线增益高2 15dB 32 GSM室内分布系统介绍 天馈系统 天线前后比 前向辐射功率与后向辐射功率之比前后比 dB 10log 室内分布系统的组成部分 33 GSM室内分布系统介绍 天馈系统 天线天线种类 室内分布系统的组成部分 34 GSM室内分布系统介绍 天馈系统 馈线环境20 各种馈线在不同频段100m传输损耗值 室内分布系统的组成部分 35 GSM室内分布系统介绍 天馈系统 功率分配器件功分器 耦合器功分器 通常是将射频信号功率进行均匀分配 合成的元器件 耦合器 通常是将射频信号功率按一定的耦合度分配 合成的元器件 室内分布系统的组成部分 36 GSM室内分布系统介绍 天馈系统 功率分配器件功分器 耦合器的共性 1 频率特性 单频 多频2 功率容限 中功率 30 50W 大功率 100W 3 结构原理 腔体式 自然损耗0 1 0 2dB微带电路式 自然损耗0 4 0 5dB 室内分布系统的组成部分 37 GSM室内分布系统介绍 天馈系统 功率分配器件功分器 耦合器的共性 4 前向与反向传输特性相同5 微带电路式反向功率容限低6 对不同频段射频信号传输特性相同 室内分布系统的组成部分 38 GSM室内分布系统介绍 天馈系统 功率分配器件功分器命名 以平均分配的端口数命名 常用功分器有二功分器 三功分器 四功分器功分器插损计算 插损值 10log 1 分配数 自然损耗值 dB 室内分布系统的组成部分 39 GSM室内分布系统介绍 天馈系统 功率分配器件耦合器命名 以耦合度命名 常见耦合器 5dB 6dB 7dB 10dB 15dB 20dB大功率耦合器 25dB 30dB 35dB 40dB 45dB 室内分布系统的组成部分 40 GSM室内分布系统介绍 天馈系统 功率分配器件耦合器耦合端插损值计算 插损值 耦合度 自然损耗值 dB 耦合器直通端插损值计算 插损值 10log 1 10 耦合度 10 自然损耗值 dB 例如 10dB腔体耦合器直通端插损值计算 插损值 10log 1 10 10 10 0 1 0 6dB 室内分布系统的组成部分 41 GSM室内分布系统介绍 天馈系统 功率分配器件耦合器直通端插损典型值 室内分布系统的组成部分 42 GSM室内分布系统介绍 其他设备电桥 插损 3 1dB基站合路单元 插损 3 1dB多频合路器 插损 0 6dB衰减器 负载滤波器 环形器接头 转接头光路系列器件 室内分布系统的组成部分 43 GSM室内分布系统介绍 无线直放站 无源 有源信号分布系统 室内分布系统的典型组网方案 44 GSM室内分布系统介绍 无线直放站 无源 有源信号分布系统适用范围 覆盖区低话务量 用于盲区覆盖或改善弱信号 如 电梯 地下室 公路隧道 小型娱乐场所等 方案优点 1 投资小 建设周期短2 不必考虑信号泄漏问题3 提高信源基站的载频利用率 室内分布系统的典型组网方案 45 GSM室内分布系统介绍 无线直放站 无源 有源信号分布系统方案缺点 1 信源选取难度高2 通话质量受到限制3 抬升信源基站的噪声4 干扰邻近基站5 受基站割接的影响6 受周围建筑变化的影响 室内分布系统的典型组网方案 46 GSM室内分布系统介绍 无线直放站 无源 有源信号分布系统组网方案中的关键问题 信源基站1 目标覆盖区话务量 信源基站的空闲容量2 信源基站上行底噪有足够的容限3 信源基站的BCCH和TCH频点编号不要过高 最好不超过854 信源基站割接后需对直放站进行参数调整 室内分布系统的典型组网方案 47 GSM室内分布系统介绍 无线直放站 无源 有源信号分布系统组网方案中的关键问题 施主天线1 水平波瓣角越小越好 不宜超过60 2 安装位置不宜超过7层3 安装位置需对其他基站信号进行屏蔽4 所选信源基站信号应占主导地位 比邻小区信号有不小于6dB的优势 室内分布系统的典型组网方案 48 GSM室内分布系统介绍 无线直放站 无源 有源信号分布系统组网方案中的关键问题 系统隔离度施主天线和覆盖天线之间要保证一定的隔离度 否则会引起自激 室内分布系统的典型组网方案 施主天线前后比F BD 覆盖天线前后比F Bp 49 GSM室内分布系统介绍 无线直放站 无源 有源信号分布系统组网方案中的关键问题 系统隔离度 室内分布系统的典型组网方案 隔离度 I F BD LW F BP LP空间传播损耗 LP 32 4 20logD 20logFD 收发天线间距 单位KmF 信号工作频率 单位MHzF BD 施主天线前后比F BP 覆盖天线前后比Lw 障碍物损耗 隔离度要求 I GS 10dB系统增益 GS ERP PRXERP 天线口等效全向发射功率ERP 天线口输入功率 天线增益PRX 施主天线接收信号电平 50 GSM室内分布系统介绍 微蜂窝 无源 有源信号分布系统 室内分布系统的典型组网方案 51 GSM室内分布系统介绍 微蜂窝 无源 有源信号分布系统适用范围 覆盖区有一定话务量 用于盲区覆盖或抑制干扰 切换 如 商场 宾馆 写字楼 高层住宅楼等 方案优点 1 目标覆盖区内通话质量高2 吸收覆盖区内话务量 减少周围基站压力 室内分布系统的典型组网方案 52 GSM室内分布系统介绍 微蜂窝 无源 有源信号分布系统方案缺点 1 投资较大2 站点内需增加传输工程 进度较慢 室内分布系统的典型组网方案 53 GSM室内分布系统介绍 宏蜂窝 无源 有源信号分布系统适用范围 覆盖区有很大话务量 用于吸收话务量 或站点作为规划基站 方案优点 1 目标覆盖区内通话质量高2 吸收覆盖区内话务量 减少周围基站压力3 站点易于扩容 室内分布系统的典型组网方案 54 GSM室内分布系统介绍 宏蜂窝 无源 有源信号分布系统方案缺点 1 投资很高2 需要专用通信机房和传输3 工程进度缓慢4 降低方案设计及工程预算的准确性 室内分布系统的典型组网方案 55 GSM室内分布系统介绍 宏蜂窝 微蜂窝 光纤直放站分布系统 室内分布系统的典型组网方案 56 GSM室内分布系统介绍 宏蜂窝 微蜂窝 光纤直放站分布系统适用范围 大型建筑群 超高层建筑 住宅小区 隧道地铁以及无法安装宏蜂窝的高话务楼宇 方案优点 1 减少信号在主干线上的传输损耗2 光纤的分合路容易 便于调整覆盖范围3 解决了宏蜂窝安装困难的问题4 利于进行信道资源调配 室内分布系统的典型组网方案 57 GSM室内分布系统介绍 宏蜂窝 微蜂窝 光纤直放站分布系统方案缺点 1 需增加光纤安装工程2 容易产生同 邻频干扰 室内分布系统的典型组网方案 58 GSM室内分布系统介绍 室内分布系统的典型组网方案 59 GSM室内分布系统介绍 宏蜂窝 微蜂窝 光纤直放站分布系统组网方案中的关键问题 光纤传输距离TA包含6位二进制码元 数值范围为0 63 每个码元传输时间为3 69us 因此TAmax 233us TAmax 光速 70Km 室内分布系统的典型组网方案 60 GSM室内分布系统介绍 宏蜂窝 微蜂窝 光纤直放站分布系统组网方案中的关键问题 光纤传输距离光纤距离 1 5 直放站时延损失距离 2 直放站最远覆盖距离 35Km对于室内系统 光纤距离约为20Km 室内分布系统的典型组网方案 61 GSM室内分布系统介绍 宏蜂窝 微蜂窝 光纤直放站分布系统组网方案中的关键问题 资源调配远端之间 远端与近端之间进行定时切换将频率资源分配给时段话务热点区域减少信道的空闲期 增加频率利用率 室内分布系统的典型组网方案 62 GSM室内分布系统介绍 室内分布系统的典型组网方案 载波池 63 GSM室内分布系统设计 GSM室内分布系统设计 设计流程 65 GSM室内分布系统设计 站点的概况站点的无线网络环境测试站点的话务量调研站点的建筑结构调研查勘报告 查勘 66 GSM室内分布系统设计 站点的概况了解并记录站点的名称 地理位置 性质 各层用途 建筑规模 周围建筑环境 业主联系人等 站点的无线网络环境测试对建筑内的各处进行DT CQT测试并记录 对周围基站分布进行了解和记录 查勘 67 GSM室内分布系统设计 站点的话务量调研对站点的现有用户数 用户价值进行调查 对站点的潜在用户数进行预测 站点的建筑结构调研索取建筑结构平面图 记录弱电 强电井道位置 蜂窝机房位置 层高 吊顶材料 记录覆盖禁忌区 对天馈系统路由可行性进行调查 对设备安装位置的环境进行调查 查勘 68 GSM室内分布系统设计 查勘报告站点的概况无线网络环境的分析建筑环境级建筑结构的分析室内分布系统覆盖方案 查勘 69 GSM室内分布系统设计 模测 70 GSM室内分布系统设计 模测 模测 覆盖测试 专项测试 71 GSM室内分布系统设计 模测 覆盖测试 定位测试模拟发射天线放置在设计位置调整天线的发射功率测试多个区域的场强确定天线的设计功率 72 GSM室内分布系统设计 模测 覆盖测试 定位测试 73 GSM室内分布系统设计 模测 覆盖测试 选位测试模拟发射天线放置在多个预设位置测试多个区域的场强确定天线的点位 74 GSM室内分布系统设计 模测 覆盖测试 不定位测试 天线功率8dBi 挂高2 2m 75 GSM室内分布系统设计 模测 覆盖测试 不定位测试6 C点排除覆盖2 4 5 6 711 A点orF点 1 9 D点orE点 2 3 A点orB点 3 1 3 A点排除覆盖1 3 10 11 128 9 D点orE点 4 10 4 E点排除覆盖8 9确定A C E是最佳天线点位 76 GSM室内分布系统设计 模测 覆盖测试 样板测试又称 准实测 选择标准楼层按照设计进行安装天馈系统 在天馈系统中注入模拟测试信号 进行全层测试 77 GSM室内分布系统设计 信号源的选型分布系统类型射频信号功率的预算射频信号功率的分配系统结构的兼容性多小区的切换区设计 设计 78 GSM室内分布系统设计 话务量站点规模站点无线网络状况站点的重要性 用户价值其他因素 设计 信号源的选型 79 GSM室内分布系统设计 话务量预测依据各种不同的覆盖类型结合不同的室内话务测算公式具体估算出覆盖区域的话务量 话务量预测模型 仅供参考 BH 话务总量 Erl m 单用户忙时话务量 Erl Sa 建筑面积 M2 Pem 同网络用户手机拥有率 Peu 实用面积比率 Nm 每平米人数 设计 信号源的选型 80 GSM室内分布系统设计 话务量预测模型 写字楼模型 单位 Erl BH Sa Peu Nm Pem m其中 Peu根据情况取60 80 Nm根据情况取0 03 0 08 Pem移动用户70 联通用户20 m一般取0 01Erl 设计 信号源的选型 81 GSM室内分布系统设计 话务量预测模型 商场模型 单位 Erl BH Sa Peu Nm Pem m其中 Peu根据情况取35 45 Nm根据情况取0 3 0 4 Pem移动用户55 联通用户15 m一般取0 02Erl 设计 信号源的选型 82 GSM室内分布系统设计 话务量预测模型 会展中心模型 单位 Erl BH Sa Peu Nm Pem m其中 Peu根据情况取40 50 Nm根据情况取0 3 0 4 Pem移动用户75 联通用户20 m一般取0 015Erl 设计 信号源的选型 83 GSM室内分布系统设计 功率预算的范围 前向功率预算 天线 覆盖区域功率预算的目的确定天线点位确定天线口功率 设计 射频信号功率的预算 84 GSM室内分布系统设计 室内信号传播模型自由空间附加衰减损耗模型PL d PL d0 20lg d d0 d C其中 PL d 为路径d总损耗 PL d0 为路径1米的自由空间损耗 PL d0 32 4 20lg1 m 20lgf GHz 典型值如下 900MHz时 PL d0 31 5dB1800MHz时 PL d0 37 5dB2100MHz时 PL d0 38 8dB2400MHz时 PL d0 40 0dB 设计 射频信号功率的预算 85 GSM室内分布系统设计 室内信号传播模型自由空间附加衰减损耗模型PL d PL d0 20lg d d0 d C 为距离损耗因子 由多种因素组成 要由模拟测试求得一般范围为 0 2dB m d为自由空间传播直线距离m C为穿墙损耗dB 以下为WCDMA在各种墙体穿透损耗测试值 设计 射频信号功率的预算 86 GSM室内分布系统设计 室内信号传播模型下表为WCDMA在各种材料穿透损耗测试值 设计 射频信号功率的预算 GSM穿透损耗比WCDMA穿透损耗小1 7dB不等 需要做模拟测试 87 GSM室内分布系统设计 边缘场强的预算边缘覆盖场强的计算公式 PdBm PT GM PL d RPdBm为射频信号边缘场强功率dBm PT为室内天线口输入功率dBm GM为室内天线增益dBi PL d 为路径d总损耗dB R为衰减 主要是多径衰减 储备 R的值与网络特性 无线信号特性和覆盖半径内的建筑结构有关 需要模测 典型值为 GSM PHS WLAN 10 15dB CDMA WCDMA TDSCDMA 5 10dB 设计 射频信号功率的预算 88 GSM室内分布系统设计 边缘场强的预算举例 假设本工程为某一宾馆的GSM室内分布系统工程 天线输入口功率PT 11dBm 吸顶天线增益为GM 2 1dBi 同层预测覆盖距离d 15米 覆盖距离内测得穿墙损耗15dB 测得 0 5dB m 求边缘场强 解 先计算PL d 15m 31 5 20lg 15 1 0 5 15 15 77 5dB再计算PdBm 11 2 1 77 5 10 74 4dBm 设计 射频信号功率的预算 89 GSM室内分布系统设计 天线点位的设计a 走廊 大厅吊顶内 易于布线b 检修口附近 易于维护c 远离柱子 钢筋混凝土墙等d 位置低于横梁 金属吊定 金属风管等e 覆盖半径内直射 穿射 避免斜穿 绕射 设计 射频信号功率的预算 90 GSM室内分布系统设计 天线口输入功率的设计a 一般宾馆 写字楼 商场覆盖建议8 10dBmb 电梯覆盖建议10 12dBmc 体育馆 展览馆等覆盖建议10 15dBmd 室外天线口功率设计20 30dBm 设计 射频信号功率的预算 91 GSM室内分布系统设计 天线覆盖距离的设计a 空旷区域 12 20米b 商场型区域 10 15米c 写字楼型 8 12米d 宾馆型 6 10米 设计 射频信号功率的预算 92 GSM室内分布系统设计 天线覆盖环境的设计a 避免穿承重墙覆盖 垂直穿透不超过1堵b 非承重墙考虑穿1堵 最多垂直穿2堵c 对于大理石墙面的墙体 不建议穿透d 对于柱子密集的空旷区域 建议缩短覆盖半径e 对于商场内密集的货架 建议缩短覆盖半径 设计 射频信号功率的预算 93 GSM室内分布系统设计 天线增益的选择a 普通楼层覆盖可取全向天线增益 2 15dBib 电梯覆盖天线建议使用天线增益 8 12dBic 体育馆 展览馆等覆盖根据场馆特点可用6 8dBid 底层窗边天线可取定向吸顶天线增益 5dBie 室外天线根据覆盖环境可选择6 14dBi增益天线 设计 射频信号功率的预算 94 GSM室内分布系统设计 功率分配的范围 前向功率分配 信号源 天线功率分配的目的确定系统结构 设计 射频信号功率的分配 95 GSM室内分布系统设计 系统结构图主干部分 信源 中继 馈线 功率分配器件支路部分 天线 馈线 功率分配器件 设计 射频信号功率的分配 96 GSM室内分布系统设计 功率分配的设计要点1 功率分配的设计目标是天线口输入功率2 功率分配的主要工具是功分器 耦合器3 功率分配中主要的功率损失是馈线的衰耗 其次是接头 器件的自由损耗4 功率分配的设计应保证所有天线的设计功率能够满足其覆盖的需求 设计 射频信号功率的分配 97 GSM室内分布系统设计 功率分配的设计技巧先天线后信源先支路后主干 设计 射频信号功率的分配 98 GSM室内分布系统设计 功率分配的设计流程 设计 射频信号功率的分配 支路 主干 99 GSM室内分布系统设计 功率分配的设计流程1 预设天线口功率根据模测数据将天线口最低功率作为预设功率 设计 射频信号功率的分配 100 GSM室内分布系统设计 功率分配的设计流程2 连接天线确定建筑内主干的位置 一般为弱电井按照前向信号的走向确定天线间主要馈线的路由设计馈线的规格和长度 并保留一定的余量 见下图 设计 射频信号功率的分配 101 GSM室内分布系统设计 功率分配的设计流程 设计 射频信号功率的分配 102 GSM室内分布系统设计 功率分配的设计流程2 连接天线先连接距弱电井较远的天馈线根据天线口功率的相对值以及馈线的损耗值 选取合适的功分器或耦合器 见下图 设计 射频信号功率的分配 103 GSM室内分布系统设计 功率分配的设计