室内覆盖系统设计.doc

3.3.1. 室内覆盖系统设计室内覆盖，特别是高层楼宇，复杂建筑群的室内覆盖一直是网络优化的难点。大型建筑物对电磁波有着很强的屏蔽作用，在其低层和地下室、电梯等环境下，信号很弱以至于没有信号，成为移动通信的盲区和阴影区。而在较高楼层，由于容易收到来自周围不同基站的信号，造成信号混杂，切换频繁，严重影响通话质量。另外对于有些建筑物，虽然能够正常通话，但是由于用户密度大，基站支持用户数目有限，通话阻塞率很高。而有人估计，大约70%的移动通信业务量是发生在室内的，因此，一个好的室内覆盖环境不仅可以提升运营商形象、降低投诉率，而且还是提高运营收益的一个主要手段。室内覆盖系统要达到以下几个主要目的：（1）使信号尽量均匀的分布于室内覆盖的区域，边缘场强不低于-85dBm；（2）尽量控制信号的外泄，在室外10米处信号电平不得超过-90dBm；（3）室内覆盖区域通话质量良好，绝大多数区域通话质量0级；（4）在室内覆盖区域，手机发射功率较低（*10级以上），手机待机通话时间延长；（5）室内覆盖系统可以有效地吸收话务量，分担室外宏基站的负担。早期的室内覆盖与室外宏站是在一起进行频率规划的，室内没有自己的专用频点。比较容易产生同邻频干扰问题。采用室内覆盖专用频点，可以在很大程度上缓解室内室外同频干扰的问题。随着楼宇密度的提高，楼宇之间的同频干扰问题将会成为主要矛盾。对于将数字直放站用作室内覆盖信号源的站点而言，这种楼宇之间的同频时延干扰将会是一种主要的干扰形式。现有的室内覆盖系统多采用无源的分布式天线系统DAS（Distribute Antenna System），它主要由功分器、耦合器、馈缆和宽带天线（吸顶天线、平板天线、对数周期天线等），有些地方可能需要增加干放。这种传统的室内分布系统称为射频DAS。室内电磁波的传播特点是：环境是封闭、半封闭，由于墙壁、门窗、家居等物体的存在，从发射天线到接收天线不仅有直射波、反射波、透射波，还有物体棱角边缘产生的绕射波。在建筑物的走廊会有类似与波导的传播效应。设计室内覆盖系统，一般需要先确定每个天线口的输出功率。现在室内环境下多用吸顶天线，其覆盖半径在1020米之间。天线增益3.5dBi，天线口功率一般在1015dBm之间。下面计算当输出功率为10dBm时单个吸顶天线的覆盖面积。（1）室内覆盖的边缘场强在-70dBm-85dBm之间，取-80dBm。（2）天线口的输出功率为10dBm左右，天线增益3.5dBi，按照ITU-R Rec.P.1238建议的室内传播模型：L0(dB)=20lgf+10nlgd+Lfloor-28式中，n是室内的传播指数，是一个介于2.03.3的常数，与建筑物的性质有关。如下表所示：表 1：不同类型建筑物的室内传播指数频段900MHz1.21.3GHz1.82.0GHz环境商业楼住宅与办公楼商业楼住宅与办公楼商业楼住宅办公楼n2.03.32.23.22.22.83.0Lfloor是穿过地板的损耗，它依赖于频率，地板层数与建筑物的性质。表 2：穿墙（地板）损耗与建筑物性质的关系Lfloor900MHzm=19m=219m=3241.82.0GHz住宅楼4m办公楼15+4(m-1)商业楼6+3(m-1)其中m为直达波穿过的地板层数，m1。关于穿墙损耗，有建筑外墙与内墙之分，外墙的穿透损耗可以用下式计算：Le=37-7.9lgf在900MHz时，Le=13.5；1800MHz时，Le=11.2dB。建筑内墙的损耗，在900MHz频率上为1.42.4dB；对1800MHz，为5.86.7dB。 室内环境下阴影衰落的标准差可按下表取值：表 3：室内环境下的阴影衰落的标准差频率/GHz住宅办公室商业楼宇0.981.82.0810105.212回归正题，接着计算，取f=942MHz，n=2.8，m=2（两层），则最大路径损耗为93.5dB（阴影衰落标准差取6dB，95%覆盖概率）：L=31.5+28lgR+19+61.65=93.5由此得出覆盖半径为15.2m，天线之间的间距取1.5倍的覆盖半径，为22.8米。单天线的覆盖面积约1.95R2=1015m2。扣除一些非理想的因素（不止穿一堵墙），一个吸顶天线的覆盖面积也会在500800m2左右。于是，根据建筑物的结构与建筑面积，就可以确定需要用到多少面天线来完成室内覆盖系统的设计。比如，一座20层高楼，每层建筑面积2500m2，总建筑面积为50000m2。每层需要35面天线，总共需要60100面天线，按100面计算。接下来，就是根据以上覆盖功率的要求，天线数量，和天线分配损耗、馈缆损耗等等来确定对信源的功率要求。假设天线的数量为M，馈缆的平均长度为L（百米），按照下式计算从信源输出口到天线输入口的损耗：X(dB)=10lgM+0.5dBlog2M+10L(百米)上式的一部分为天线分配损耗，第二部分为功分器等器件的介质损耗，第三部分为馈缆的传输损耗。假设馈缆的30%用7/8馈缆，百米损耗5dB，70%用1/2柔性馈缆，百米损耗12dB，平均损耗为百米10dB。这些损耗值均是针对GSM900M系统的。 计算得到天线分配损耗为10lg100=20dB；功分器介质损耗为3.5dB；馈缆损耗为6dB（平均长度60米），整体损耗为29.5dB。而已知天线口功率为10dBm，则要求信号源的输出功率为39.5dBm。工程施工时可以此定出设备规格。如果只是单系统的覆盖，则以上讨论就足够了，但是现实环境下多是2G/3G混合的覆盖系统，由于频段的差异，馈线的损耗不一样，电波传播特性以及对建筑物的穿透能力也不一样，因此覆盖范围也不同，如下表所示：表 4：典型室内场景的覆盖半径区域类型区域描述天线类型3G覆盖半径/m2G覆盖半径/mKTV包房墙壁较厚，门边有卫生间吸顶天线8101012酒店、宾馆餐厅包房砖墙结构，门边有卫生间吸顶天线10121215写字楼、超市玻璃或货架间隔吸顶天线12151520停车场、会议室、大厅大部分空旷、中间有电梯厅、柱子或其它机房吸顶天线102025展厅空旷、每层有较高净空壁挂天线50100电梯普通电梯壁挂天线（朝电梯厅）共覆盖3层共覆盖5层壁挂天线（朝上或下）共覆盖5层共覆盖7层 另外一个问题是，在2G/3G信号合路时，合路器的隔离度可能不够，2G系统与3G系统相互之间将形成干扰。这是需要重点关注的地方。 室内覆盖系统还有一个要求是室内覆盖电平不能超过安全水平，满足国家规定的电磁卫生标准。对于900MHz信号，可以用以下公式将功率值转换成电场强度（942MHz）：E(dBuV/m)=P(dBm)+136.7国家标准（GB8702-88）规定，在303000MHz频段