邢台兴达饲料办公楼G网室外覆盖分布系统设计方案.

中国联通河北2009年GSM网室外覆盖工程室外分布系统方案工程名称:邢台市兴达饲料办公楼GSM网室外分布系统覆盖方式:光纤直放站建设单位:中国联通有限公司邢台分公司集成商:河北电信设计咨询有限公司设计单位: 河北电信设计咨询有限公司设计时间:2009年3月26日中国联通邢台分公司兴达饲料办公楼GSM室外分布系统新建方案 目录1、工程设计概述 (31.1建筑物情况描述 (31.2建筑物内当前覆盖系统情况简要描述 (31.3新建的目的 (31.4技术指标要求 (31.5本设计方案工程规模简介 (42、方案设计依据 (43、现场勘测报告 (53.1新建目标情况描述 (53.2勘测结果说明 (53.3新建事项说明 (54、设计思路 (54.1主机及信号选取 (54.2覆盖区域 (64.3设备安装位置 (64.4施主基站详情况 (64.5天馈系统 (64.6有源设备的引入对基站噪声的影响分析 (74.7系统下行信号计算 (94.8系统上下行平衡分析 (104.9设计原则 (105、工程规模描述 (116、设备选型及主要性能指标 (116.1主要设备材料表-11 6.2主要设备性能指标-12 室内光纤直放基站-12 5W光纤直放站GZF900-IIIB (13HXTDJSA2-1234-08-090室内定向平板天线-14 HXPD2-0800-2500-2-200W功分器-167、设计方案分析 (57.1业务量分析 (57.2电磁辐射防护分析 (67.3兼容性分析 (6本室外信号分布系统采用的天线适用频段为:8002500MH Z; (67.4方案特点分析 (68、安装走线说明 (68.1主设备安装位置说明与要求 (68.2天线安装要求 (78.3馈线布放要求 (78.4无源器件的安装要求 (88.5电源要求 (88.6避雷接地 (88.7注意事项 (89、系统原理图 (910、施工安装图纸 (1011、工程造价预算清单 (11 1、工程设计概述1.1建筑物情况描述邢台兴达饲料厂位于邢台南二环电厂附近,是一个建筑面积较大的厂区,此次饲料厂办公楼,覆盖的面积是1800平方米。1.2建筑物内当前覆盖系统情况简要描述经勘测由于结构的原因,兴达饲料办公楼楼内GSM900通信网络为弱信号区,其的办公楼内的联通手机信号处于弱信号状态,兴达饲料公司办公楼内中国联通手机用户比较多,这样的情况严重影响了联通用户手机的正常使用,因此非常有必要对其进行GSM900联通网络信号覆盖。对该楼的勘测测试表见下表(1。应邢台市联通分公司和兴达饲料公司业主的要求,特做此方案,以解决兴达饲料公司办公楼的信号覆盖问题,其余部分此次设计不需考虑覆盖。 1.3新建的目的a.解决办公楼由于没有进行过室内覆盖而经常出现的掉话,拨打困难的现象;b.通过进行室内覆盖达到办公楼信号覆盖场强均匀,电话能够正常拨打。1.4技术指标要求1GSM设计指标(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/Io-8dB;低速数据区域,导频功率-90dBm,导频Ec/Io-10dB;可视电话、语音电话区域,导频功率-95dBm,导频Ec/Io- (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-90dBm;此外,要求覆盖区与周围各小区之间有良好的无间断切换。1.5本设计方案工程规模简介本工程要求对整个兴达饲料办公楼的分布系统进行建造,总覆盖面积约1800平方米。建造的G网采用光纤直放站分布系统的方式,对整个办公楼进行全面的覆盖,以满足G 网业务的需求。本次工程总投资预算为27406元。2、方案设计依据1中国联通2008年7月下发的中国联通室内无线综合分布系统设计指导意见(暂行版;2中国联通河北分公司与相关集成商签订的关于直放站及室内覆盖系统建设项目 3 YD-T 1554-2007 900MHz GSM数字蜂窝移动通信网直放站技术要求和测试方法4中国联通GSM/WCDMA数字蜂窝移动通信网技术体制;5中华人民共和国国家标准电磁辐射防护规定,(国标GB8702-88;6信部无2002479号关于第二代公众移动通信系统频率规划问题的通知;7FCC和GSM 900ETSI标准;8河北联通公司与集成商签定的有关合同;9室内分布系统相关设备和器件的参数手册;10 河北联通公司邢台分公司和兴达饲料业主方面对此次工程的要求。3、现场勘测报告3.1新建目标情况描述该办公楼位于饲料厂南部,信源采用5W光纤直放站,采用3面室外射灯美化天线,总覆盖面积约1800平方米。3.2勘测结果说明办公楼内各信号强度相差不大,但是信号场强很弱,经常出现电话掉话,拨打困难,需要做室内覆盖。据现场勘测的情况,决定采用光纤直放站分布系统的方式在室外对办公楼进行整体的覆盖。3.3新建事项说明安装分布系统,具体事项如下:1按2G标准设计一套分布系统;2系统中所有器件及馈线均符合2G网络;3分布系统保证覆盖效果,要求在无线覆盖区内的90%位置,99%的时间移动台可接入网络;4工程材料的使用可以方便将来的3G网络的接入。4、设计思路4.1主机及信号选取根据现场勘测,在邢台市兴达饲料办公楼内,由联通公司提供移动GSM900宏蜂窝作为信源,通过我公司GZF900-IIIA耦合基站信号电变光信号后,通过光纤传输到GZF900-IIIB后再进行光变电,然后放大信号后进行信号覆盖。信源具体参数如下: GSM900信源如下: 4.2覆盖区域本工程主要覆盖兴达饲料办公楼,总覆盖面积约1800平方米。具体设计覆盖统计情况如下:大楼覆盖情况统计表 4.3设备安装位置本期新建G网的信源光纤直放站设备1台具体的安装位置情况如下表: 4.4施主基站详情况本期作为G网信源光纤直放站从邻近室外基站光近端引入信号,此施主基站的基站号及扰码情况由局方提供。4.5天馈系统根据现有环境决定采用定向射灯美化天线进行覆盖。馈线选择阻燃1/2英寸同轴电缆,信号传输网络采用800M-2500M无源器件。具体参见天线安装图。 由于直放站本身存在的热噪声,上行链路信号在放大过程被叠加了热噪声,所以直放站的引入必然会造成对基站上行噪声的抬高。直放站在正常工作时不可避免会有噪声电平输出,其输出的噪声电平为:Prep_noise =10log(KTB+NFrep+Grep(dB (1直放站热噪声经过放大和传输路径损耗后,到达基站接收机输入端的热噪声电平Nin:Nin= Prep_noise-Lbts_rep(1、基站接收机等效热噪声电平Nbts:Nbts=10log(KTB+ NFbts式中:K波尔兹曼常数(1.3810-23T环境温度,可取295(绝对温度BWCDMA载波信号带宽,3.75MHzNFrep直放站设备噪声系数(dBGrep直放站上行增益(dBNFbts基站设备噪声系数(dBLbts_rep直放站到基站路径衰减净值,包括直放站馈线损耗、直放站施主天线增益、路径损耗、基站天线增益、基站馈线损耗;当基站引入直放站工作时,直放站上行输出的噪声电平经过路径传输损耗后注入到基站接收机输入端,因而在基站输入端产生了噪声干扰,这种噪声干扰量可用噪声增量ROTbts(Raise Over Thermal来表示:ROTbts=10log(10Nbts/10+10Nin/10/ 10Nbts/10=10log1+10(Nin - Nbts /10=10log1+10Nrise/10 (2(2其中:令Nrise=Nin-Nbts,所以Nrise=(NFrep-NFbts+(Grep-Lbts_rep,在此定义Nrise为噪声增量因子。噪声增量因子Nrise 可以0 或0,基站的噪声增量与其成正比,其数值越大,对基站的噪声干扰就越大。在工程应用中,直放站和基站的噪声系数是已知的常数,因此噪声增量因子的变量是直放站上行增益Grep和直放站与基站间的综合路径损耗Lbts_rep。直放站安装完毕后,上行路径的损耗值在一定时间内是相对稳定的,此时上行增益是决定噪声增量因子的唯一变量。显然上行增益越大,引入基站的噪声增量就越大;上行增益越小,引入基站的噪声增量就越小。这就是为什么将直放站上行增益调得太大会影响基站的原因。此时,基站输入端的等效级联噪声系数NFbts_cascade 可表示为:NFbts_cascade=NFbts+ROTbts=NFbts+10log1+10Nrise/10上述讨论的级联噪声系数仅仅是1个施主基站配置1台直放站的情况,在实际应用 星形、串联形及星形与串联形混合。对于这三种应用形式,只需讨论星形和串联形这两种情形,混合形的级联噪声系数可以从星形和串联形的结果中得到。星形结构多台直放站级联噪声系数与上行增益 星形结构直放站系统示意图为了分析方便,假设所有直放站具有相同的噪声系数,同时要求各直放站具有相同反向覆盖最大链路损耗,这些假设符合实际应用要求。为了使每个直放站能获得相同的反向覆盖最大链路损耗,因此要求在基站端接收到每个直放站发来的上行噪声电平必须相同。由于各直放站到达基站的链路损耗(L1、L2、L3Ln各不相同,为了使各直放站发送到基站的噪声电平相同,各直放站的上行增益应满足下式:G1-L1=G2-L2=G3-L3=GN-LN=Nrise (3Nrise=Grep-Lbts_rep其中: 上式表明各个直放站所设置的上行增益与其对应的上行链路损耗之差值必须相同。在满足上式的条件下,星形结构的施主基站和各直放站的级联噪声系数分别为:基站级联噪声系数:NFbts_cascade=NFbts+ROTbts=NFbts+10log1+N10Nrise/10直放站级联噪声系数:NFrep_cascade=NFrep+ROTrep=NFrep+10logN+10-Nrise/10式中: N为直放站个数 系统噪声增量曲线图4.7系统下行信号计算自由空间是指相对介电常数和相对导磁均为l(既介电常数和导磁轨率分别等于真空介电常数。及真空磁导率。的均匀介质所存在的空间。它是一种理想的无限大的空间,也是现实生活中的某些实际空间为简化问题的研究而提出的一种科学的抽象。例如,当研究某个具体环境中的无线电波传播时,如果实际介质与障碍物对电波传播的影响可以忽略,则这种情况下的电波传播就可以认为(或抽象为是自由空间的传播。因此自由空间的路径损耗可用下列公式来计算Lbs=32.45+20lgf(MHz+20lgd(KM式中,Lbs称为自由空间的路径传播损耗,f为频率,WCDMA的频率1920-1980MHz,取2000MHz。自由空间的损耗表 室内传播时阻挡物平均信号损耗表(GSM 查表可知15米自由空间损耗为:55.68dB吸顶天线增益为:5dBi 隔墙损耗约:15dB天线口下行输入功率为:2.5dBm距天线最远15米处的手机场强:=天线口功率+天线增益-空间损耗-遮挡损耗-多路径损耗=18.9dBm+9dBm-80.2dBm-20dBm-10dBm= -77.3dBm4.8系统上下行平衡分析直放站具有上下两个链路,有各自独立的增益控制和功率放大能力,为保准网络质量,直放站站引入基站后,应保持其链路平衡。保持链路平衡不能简单地理解为直放站的上下行增益设置的平衡,而是对应于施主基站的链路平衡。直放站加入移动通信网络,不能破坏施主基站覆盖区已经建立的上下通道的平衡,直放站调整增益平衡的前提条件是:上行增益的调整要保证底部噪声不对基站造成干扰,下行增益的调整不影响输出信号的线性特性。若下行增益远大于上行增益,会导致手机接收场强很高,却打不出电话;若上行增益远大于下行增益,会导致覆盖范围缩小。所以要保持上下链路平衡。必须控制上行增益与下行增益的范围。通过4.6章节的分析在引入直放站以后,基站接收端的噪声电平比无直放站时增加了ROTbts,这个值为噪声增量。噪声增量与基站、直放站的噪声系数、直放站的增益、基站发射机至直放站的路径损耗有关。根据计算:当上行增益与下行增益相等时,基站接收端的噪声增量ROTbts为3dB;当上行增益比下行增益小5dB时,基站接收端的噪声增量ROTbts降为1.2dB,也就是说基站的灵敏度下降了1.2 dB。这时,可以认为直放站引入基本上对基站的无影响。所以保持链路平衡较合理的范围是上下行增益相差小于5dB。4.9设计原则1充分利用基站信号,尽量少用有源放大器,合理布置室外天馈线和无源器件。2考虑到环保的问题,适当增加天线的数量,降低每付天线的输出功率,保证下行信号到每付天线的输出电平不小于15dBm,即达到良好的覆盖效果,又不产生环境污染。3综合考虑天线的数量、位置和输出功率,以及所需覆盖的范围,保证信号的均匀分布,从每副天线端口到基站接收端的上行信号衰减量接近一致(相差不超过5dB。4各项指标(如:CQT、掉话率等均符合集团公司测试要求。 本工程G网采用光纤直放站,光纤直放站分布系统的方式,通过在室外布放天线,对整栋大楼进行覆盖; G网采用5W光纤直放站1台,分布系统共采用室外射灯美化天线3面。本工程拟覆盖的室内面积为1800平方米。6、设备选型及主要性能指标主要设备材料表1. 2、主要设备性能指标A.室内光纤直放站近端GZF900-IIIA1. 工作频带设备可根据实际需要使用工作频带的全部或部分。基本工作频带:上行:909915MHz 下行:954960MHz2. IIIA下行最大RF输入电平:+5dBmIIIA下行最小RF输入电平:-5dBm3. 衰耗在900MHz工作频段内,衰耗4dB4. 带内波动:在有效工作频带内1dB(峰峰。5. 输入、输出阻抗输入、输出阻抗为50(不平衡,N型连接器,电压驻波比1.4。6. 技术安全要求应符合GB4793-84标准中的有关规定。7. 电磁兼容要求应符合GB6833-87标准中的有关规定。8. 电源要求:AC220+22-33VV,4555Hz。9. 功率:20W10. 环境条件a温度:540。b湿度:85%。c气压:70106kPa。 (1主要性能 (a中继天线和施主天线:采用抛物面天线频率范围(Frequency Range 824960 MHz, 17102500 MHz 增益(Gain 7 dbi电压驻波比(VSWR 1.8:1 (最大(1.8:1(Max 极化方式(Polarization Type垂直极化(Vertical功率(Power 50W(Max阻抗(Impedance 50接头Tie-in N型阴接头(N Female尺寸(Dimension 18021042 mm重量(Weight 1020 g 抛物面天线型号HXTDJ-0002S15-16电性能指标(Electrical Specifications频率范围(Frenquency Range 1500MHz频带宽度(Band width 70MHz驻波比(VSWR 1.2输入阻抗(Input Impedance 50增益(Gain 16dBi极化形式(Polarization Type 垂直或水平极化(Horizontal or vertical 半功率波瓣宽度(Beamwidth 1/2 Power Points 20.4第一上旁瓣抑制(First Upper Side Lobe Suppression -18dB前后比(Front to Back Ratio 25dB最大功率(Max.Power 100W输入接口(Connector Type N型阴头(N Female机械指标(Mechanical Specifications口径(Diameter 1.2m重量(Weight 20kg有效受风面积-正面(Wind Loading Area-Front 1.9m2有效受风面积-测面(Wind Loading Area-Side 0.8 m2抗风强度(Rated Wind Velocity 210km/h水平微调角度(Azimuth 5垂直微调角度(Elevation 5 HXPD2-0800-2500-2-200W功分器工作频带8002500MHz插损二功分: 3.5dB三功分: 5.2dB四功分: 6.5dB阻抗50驻波比1.25功率容量100W接头类型N型K头体积二功分:2024325mm三功分:2026125mm四功分:2026143mm 重量二功分: 0.36 kg三功分: 0.39 kg四功分: 0.42kg环境温度-4085相对湿度95%照片 HXPD1-0800-2500-06-200W耦合器用途多系统室内信号分布系统功率分配工作频带800-2500MHz插损6dB耦合器1.5 dB10dB耦合器1.0 dB15dB耦合器0.6 dB阻抗50驻波比1.4:1功率容量100W接头类型N型K头体积153*45*17 mm重量0.2 kg环境温度-40-85相对湿度95% 馈线 7、设计方案分析7.1业务量分析办公楼G网用户数预测(单位:户=建筑面积*75%*1/3*60%*25%*50%(公式中75%为实用面积的比率;1/3为人员与办公面积的比率;25%为联通GSM网的市场占有率面积的比率。办公楼话务量预测(ERL:180075%1/360%25%0.012=0.81ERL 最低信号场强估算如下:RSSI=天线口功率+天线增益-空间损耗-遮挡损耗-多路径损耗=18.9dBm+9dBi-80.2dB-15dB-10dB= -77.3dBm 根据中华人民共和国国家标准电磁辐射防护规定,好国标GB8702-88,电磁辐射的限值为:公众照射,在一天24小时内环境电磁辐射的场量参数在任意连续6分钟内的平均值应满足功率密度0.4W/m2(频率为303000MHz。职业照射,在一天8小时工作时间内,电磁辐射功率密度的平均值(连续6分钟应2W/m2(频率为303000MHz。对电磁辐射源豁免的要求为:输出功率等于或小于15W的移动无线通信设备,频率为3-300000MHz时,电磁辐射体的等效辐射功率小于100W。本工程天线口最强信号电平为14.8dBm(约0.0301W,设人员活动范围为距天线一米以外,则最强功率密度为:0.002W/m2,电磁辐射满足公众照射防护要求。7.3兼容性分析本室外信号分布系统采用的天线适用频段为:8002500MHz;功分器适用频段为:8002500MHz;耦合器适用频段为:8002500MHz7.4方案特点分析A、本方案充分利用信源输出功率,考虑到办公楼是GSM900信号覆盖。为降低成本,方便施工,合理采用功分器分配功率,达到天线口功率输出均匀。B、本设计方案经过现场仔细勘测、现场模拟测试、详细了解建筑结构特点以及我公司以往同类小区信号分布系统信号覆盖的经验,合理的布放天线,主要参考GSM900信号分配,经过严密的推算,天线分布能有效覆盖。8、安装走线说明8.1主设备安装位置说明与要求主设备:5W光纤直放站1台。安装位置:光纤直放站放在办公楼南侧食堂的西墙体上。督导也可根据具体情况安装在合适的位置。安装位置要求如下:1设备的安装位置必须保证无强电、强磁和强腐蚀性干扰。2设备安装位置应便于调测、维护和散热需要。3安装时应用相应的安装件进行牢固固定。4要求主机内所有的设备单元安装正确、牢固、无损伤、掉漆的现象。 全位置。8.2天线安装要求1天线固定挂墙式射灯美化天线必须牢固地安装在墙上,保证天线垂直美观,并且不破坏食堂外墙整体美观。2天线位置天线的安装位置符合天线点位的设计要求,详见天线安装和馈线走线图。8.3馈线布放要求馈线布放1馈线必须按照设计文件(方案的要求布放,要求走线牢固、美观,不得有交叉、扭曲、裂损情况。2跳线或馈线需要弯曲布放时,要求弯曲角保持平滑,弯曲曲率半径不超过下表的规定:馈线安装弯曲半径要求 电高压管道和消防管道一起布放走线,确保无强电、强磁的干扰。4馈线尽量在线井和天花吊顶中布放,并用扎带进行牢固固定。与设备相连的跳线或馈线应用线码或馈线夹进行牢固固定。5馈线的连接头都必须牢固安装,接触良好,并做防水密封处理。走线管1对于不在机房、线井和天花吊顶中布放的馈线,应套用PVC管。要求所有走线管布放整齐、美观,其转弯处要使用转弯接头连接。2走线管应尽量靠墙布放,并用线码或馈线夹进行牢固固定,其固定间距如下表: 并用扎带与其他线管固定。4室外走线穿PVC管,馈线进墙前要做回水弯,馈线进出口的墙孔应用防水、阻燃的材料进行密封。8.4无源器件的安装要求1应用扎带、固定件固定,不允许悬空无固定放置。2接头应做防水密封处理。8.5电源要求主设备、干放等有源设备用电尽量就近单独取电,电线套PVC管,电源采用220V 交流电源供电,电源接入点不受外界开关控制。8.6避雷接地主机天线支架、天线、馈线均需接地,接地点为最近处地网,接地采用16mm2单芯铜线接入。8.7注意事项1工程负责人及施工队员在工程安装实施前,必须仔细阅读设计方案(天线安装图和组网图要结合,以组网图为准,施工前必须与物业就一些施工细节达成一致,如全向吸顶天线安装的位置,馈线布放的方式等。2施工过程中要建立、执行严格的安全管理,现场施工确保人员安全。 9、系统原理图 中国联通河北 20