室内分布系统设计与应用论文教材

1、室内分布系统的设计专业文移动通信技术姓名缪曼珂班级移 动 12 班学号YD101221目录摘要. . 2第 一 章 绪 论 . 4第 二 章 存 在 的 问 题 . 6第 三 章 方 案 的 设 计 . 721 系统组成 . 7221 目标选择 . . 8222 设计指标 . . 8223 目标指标 . . 923 类型选择 . 924 传输确定 . 1025 电平估算 . 10第 四 章 室 内 分 布 系 统 的 优 化 . 11第 五 章 实 例 分 析 . 12第 六 章 结 束 语 . 15参 考 文 献 . 16摘要随着经济的发展与城市的建设，城市中的星级宾馆、重要写字 楼、大型购

2、物商场、体育场馆等数量逐渐增多，建筑面积多数在数 万平方米以上，建筑材料多以钢筋混凝土为骨架，外装修封闭，室 内情况复杂，极不利于无线信号的覆盖，使室内通话质量严重下降。 同时，用户对移动通信服务质量的要求越来越高，不再仅满足于良 好的室外移动通信服务，也要求在室内能享受优质的服务，因此解 决重要场所的深度覆盖问题势在必行。随着移动通信的快速发展，网络规模的不断扩大，基站数量的 不 断 增 加 ， GSM网 在 城 市 的 室 外 已 基 本 做 到 了 无 缝 覆 盖 ，话 音 质 量 也 得到不断地完善和提高，但随着广大移动用户对移动通信服务质量 要求的不断提高，在满足于良好室外移动通信服

3、务的同时，也要求 在室内（特别是星级酒店、大型商场、高级写字楼、娱乐场所、会 展中心、超市、地下停车场等）能享受优质的移动通信服务。关键词: 室内分布系统 覆盖 网络优化ABSTRACTThe With the development of economy and the construction of city, the city of star hotels, important buildings, large shopping malls, sports venues number increases gradually, abuildingarea of most in the te

4、ns of thousandsof squ are meters,buildingmaterialsinreinforced concreteforskeleton,outsidedecorationclosed, indoor circumstancecomplex,highlyfor the wirelesssignal coverage,make indoor callqualityserious decline.At the same time,servicequalityrequirements more and morehigh, no longer satisfied with

5、justgood outdoor mobilecommunication service,alsorequiresindoors can enjoy the high quality service, thus solving the important place of the depth coverage problem is imperative.With the rapid development ofmobile communication, thenetwork scale continues to expand, the rising number of base station

6、,GSMn etwork in urban outdoor has basically do seamlesscoverage, voice quality have been continuously improve and improve, but with the mobile user to mobile c ommunication service quality requirements unceasing enhancement, the satisfied with good outdoor mobile communication service, but also the

7、requirements in the interior (especiallystar hotels,shopping malls, senior office buildings, places of entertainment, exhibitioncenter, supermarket,undergroundparking, etc.) can enjoy high quality mobile communication service.keywordskeywords : indoor distribution system covering network optimizatio

8、n第一 章 绪 论随着移动通信的飞速发展，手机等无线通信设备已经成为人们 不可缺少的现代化通信工具，移动通信的业务也从传统的话音扩展 到数据，图像，视频等多媒体业务，尤其是即将到来的第三代移动 通信技术，将使移动通信的内容更加丰富多彩。人们也早已不再满 足于只有室外的移动通信服务，比如在大型建筑物，尤其是人口密 度大，话务量繁忙，如酒店，商务，商贸中心等地区，人们也希望 能享受优质高速的室内移动通信业务，这对移动通信系统的性能提 出了更高的要求。 为了满足不断 增长的用户要求，提高 运营商的公 众声望，各个运营商在不断扩容的同时，都在追求全服务区的无缝 覆盖。因为移动通信的业务都是通过无线接入

9、技术承载的，无线链 路的质量影响着整个网络的质量，同时影响系统的容量和业务的开 展。鉴于移动通信复杂的电波传播特性，解决信道的多径衰落，噪 声和干扰等无线射频问题是移动通信技术的关键。无线射频信号的 优化对网络无缝覆盖具有非常重要的意义。城市向来是移动通信业务热点地区，由于人口密度大，电磁环 境恶劣，加之如雨后春笋班的大型建筑的不断涌现，给网络无缝覆 盖带来了困难。无线电波的传播易受地形，建筑结构等因素影响， 往 往 造 成 大 型 建 筑 内 信 号 难 以 满 足 要 求 ，无 论 是 现 有 的 GSM还 是 CDMA 系统，其穿透能力都比较弱，尤其是小灵通和 3G系统，其信号穿透 能力

10、更弱。因此，室外基站覆盖信号在室内会存在接收不稳定及在 地面下范围无法接受的问题。同时，大量现代化的建筑物由于容量 的原因更不能靠室外的基站信号覆盖。例如，在大型建筑物的底层， 地下商场，地下停车场等地区，移动通信信号弱，手机等无线设备 无法正常使用，形成了移动通信的盲区和阴影区；在中间楼层，由 于来自周围不同基站信号的重叠，产生乒乓效应，手机切换频繁， 甚至掉话，严重影响了手机的正常使用；在建筑物的高层，由于受 基站天线高度的限制，无法正常覆盖，也是移动通信的盲区。另外， 在有些建筑物内，虽然手机能够正常通话，但是由于用户密度大， 基站信道拥挤，手机上线困难。因此解决好室内信号覆盖，满足用

11、户需求，提高网络覆盖质量，已经变得越来越重要，也成为网络优化的一个重点。以上所列举的问题都可以采用室内覆盖技术来解决第 二章 存在的问题移动通信的网络覆盖、容量、质量是运营商获取竞争优势的关 键因素。网络覆盖、网络容量、网络质量从根本上体现了移动网络 的服务水平，是所有网络优化工作的主题。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的方案，其 原理是利用室内覆盖式天馈系统将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 内分布系统的建 设，可完善大中型建筑物、重要地下公共场所及高层建筑的室内覆 盖，较为全面地改善建筑物内的通话质量，提高移

12、动电话接通率， 开辟出高质量的室内移动通信区域；同时，使用微蜂窝系统可以分 担室外宏蜂窝话务，扩大网络容量，从而保证良好的通信质量，整 体上提高移动网络的服务水平，是移动通信网路发展的需要。由于都市中的建筑物越来越来密、越来越高，再加上全封闭式 的外装修，增大了对无线电增号的屏蔽衰减和干扰，使室内覆盖的 电平较差，通话质量严重下降。突出表现在以下几个方面；（1）、在一些高层建筑的底层或地下建筑物及某些超高层大厦 的上都，基站信号通常较弱，存在部分盲区。例如，在大型建筑的 低层、地下商场、地下停车场等环境下，基站接收信号十分微弱， 导致手机无法正常使用。（2）、在一些大型建筑的高层部分，进入室内

13、的无线信号非常 杂乱，既有附近几个基站的信号，也有不远处基站的信号通过直射、 折射、反射、绕射等方式进人室内，导致室内接收信号忽强忽弱极 为不稳定，同频、邻频干扰十分严重。（3）、在一些大型建筑的中间楼层，由于基站的设置密度平均 小 于 800 米 ， 手 机 可 以 接 收 到 周 围 多 个 不 同 基 站 的 信 号 ， 使 基 站 信 号发生重叠，产生乒乓效应，严互影响了手机的正常使用。（4）、在一些建筑物内，虽然手机能够正常通话，但是用户密 度太大，信道十分拥挤，手机上线困难。例如有些高级写字楼、人 员流动大的商场等。上述环境产生的结果是使手机在空闲状态时小区重选颁繁，在 过话过程中

14、频繁进行切换，话音质量差，掉话严重。因此，如何解 决好室内信号的覆盖问题，满足广大用户的需求，提高网络质量， 成为网络优化工作的一个重点。为解决以上所述的室内信号覆盖不理想的问题，最有效的解决 方法是在建筑物内设置室内覆盖分布系统。将基站的信号通过有线 方式直接引入到室内的每一个区域，再返过小型天线将基站信号发 送出去，从而达到消除室内覆盖盲区、抑制干扰，为楼内的每一个 移动通信用户提供稳定、可靠的室内信号，确保正常的通信。第 三 章 方案 的 设 计21 系 统组成内分布系统主要由三部分组成：信号源设备（微蜂窝、宏峰窝 基站或室内直放站）；室内布线及其相关设备（同轴电缆、光缆、 泄漏电缆、电

15、端机、光端机等）；干线放大器、功分器、耦合器、 室内天线等设备。按信号源的不同，室内分布系统可分为蜂窝室内分布系统（宏 蜂窝、微蜂窝）和直放站室内分布系统。峰窝系统的优点信号稳定、 可靠，通信质量好，可以有效地吸收话务量，适用于话务繁忙区域 的室内覆盖；缺点是工程一次性投资大，还要解决传输线路等问题， 且受宏峰宣传员基站地理位置条件的限制。因此蜂窝型大多应用于 星级酒店、高级写字楼等比较大型的室内建筑。而直放站系统是将 空闲小区的信号引到室内，实现话务分担，具有投资省、安装方便 快捷，可以很快解决信号弱和盲区问题；缺点是需要进行预先频率 规划，且通过定向天线难以获得单一纯净的信号，系统的话音质

16、量 相对蜂窝系统较差，易造成对其他基站的干扰，不利于网络管理。 因此直放站系统大多应用于小型酒店、小型娱乐场所等规模较小的 室内建筑。按采用设备的不同，室内分布系统也可以分为无源系统和有源 系统。无源系统主要由无源器件组成，设备性能稳定、安全性高、 维护简单。而有源系统的信号经过各级衰耗后，到达末端时可以被 放大器放大，达到理想的强度和覆盖效果。但是它建设、维护复杂， 近端和所有远端设备都需要电源。目前采用较多的为无源系统。无 源天馈分布系统为信号源通过耦合器、功分器无源器件进行分路， 经由馈线将信号尽可能平均地分配到每一副分散安装在建筑物各个 区域的低功率天线上，从而实现室内信号的均匀分布，

17、解决室内信 号覆盖差的问题。其特点是：器件稳定性好，造价较低，成本主要 为功分器、耦合器及馈线。为克服馈线远距离传输的损耗，竖井馈 线 多 采 用 低 损 耗 的 1/2 馈 线 ， 当 覆 盖 范 围 比 较 大 ， 馈 线 传 输 距 离 比 较远时，需增加干线放大器补偿信号损耗。无源天馈分布系统能有 效地将无线射频信号引入室内以及其它宏峰窝所不能覆盖的地方， 提供无缝的射频覆盖，从而解决盲点、热点以及由于频繁切换引起 的掉话等问题。按布线材料的不同，室内分布系统也可分为同轴电缆系统、光 纤系统和泄漏电缆系统。同轴电缆是最常用的材料，性能稳定、造 价便宜但线路损耗大。大型同轴电缆室内分布系

18、统通常需要多个干 线放大器作信号放大接力。光纤线路损耗小，不加干线放大器也可 将信号送到多个区域，保证足够的信号强度，性能稳定可靠，但在 近端和远端都需要增加光电转换设备，系统造价高，适合质量要求 高的大型场所。泄漏电缆系统不需要室内天线，在电缆通过的地方， 信号即可泄漏出来，完成覆盖。泄漏电缆室内分布系统安装方便， 但系统造价高，对电缆的性能要求高，通常一般不采用这种方式。2 22 21 1 目标 选择建筑高度九层以上，建筑面积大于 1 万平方米多话务量楼宇； 实测信号强度在-80dBm -90dBm 以下，信号覆 盖不均匀，有盲 区、弱区；信号较强，但切换频繁，通话质量差；流动人口较多的商

19、场、购物中心、批发市场等； 影响面大的宾馆、饭店、单位； 容易产生信道拥塞的建筑物。2 2 2 2 2 2 设 计 指 标移动用户忙时话务 量0.02er1/ 用户；无线信 达 呼损2；控制信 道 呼损 耗1同频干扰保护比： C/I 12dB（不开跳频）C/I 9dB（ 开 跳频 ） 邻频干扰保护比：200KHz 邻 频干 扰 保护 比： C/I -9dB400KHz 邻 频干 扰 保护 比： C/I -41dB2 22 23 3 目标指标（1）根 据现场实 测和 OMC统 计，室内 通话质 量 良好 ，无 乒 乓切 换发生。（2）95室内覆盖，保证 在 95以上所需要室内覆盖的地区， 不论空

20、闲和通话状态用户占用室内信道。（3）95室内用户占 用，保 证 95以上的信道 占用由室内用户 产 生 。 并 尽 可 能 达 到 100%。（4）无信号泄漏，保证室内 信号不对室外网络产生 干扰，室内 信号在覆盖边界（如窗口）在保证室内通话基础上不会太强。（5）环保性，保证室内信号在规定的最高电平以内，一般规定 在人员经常停留地区最高信号接收电平不超 过一 25dBm。（6）通常情况，窗口电平应保持在-75 80dBm，如果有干净频 段 ， 此 范 围 应 在 -85 75dBm 。23 类 型选择（1）在信号杂乱且不稳定的室内无线环境中，避免使用室内直 放站引人基站信号，代之以微蜂窝或宏蜂

21、窝基站作为信号源。例如 在开放型的高层建筑中，通常选择蜂窝作为室内分布系统的信号源， 来达到抑制干扰，保证通话质量的目的。（2）在室内信号较弱或为覆盖盲区的环境中，如果通过定向天 线可以取得较纯净且稳定的基站信号的条件下，可以考虑采用直放 站作为室内分布系统的信号引人设备。例如对于隧道、地铁车站、 地下商场、酒吧等饮食娱乐场所以及其它信号屏蔽严重的场所，可 以考虑用室内直放站引入基站信号，但必须考虑基站的容量和直放 站对室外覆盖的干扰问题。（3）在室内用户集中，话务拥塞的条件下，又不便通过增加室 外宏基站的容量和数量的方式来解决，可以考虑通过建设蜂窝室内 分布系统来分流话务量，改善用户通信质量

22、。（4）对于话务需求量不大、面积较小的场所，宜采用直放站作 信源引入设备，同轴电缆作为信号传送媒介的无源系统方案，既保 证覆盖效果，又节约投资。（5）对于话务需求量大的大型场所，如商场、机场、码头、火 车站、汽车站、展览中心、会议中心等场所，宜直接选用基站（宏 峰窝或微峰窝）作室内分布系统的信号源。（6）对于通信质量要求特别高的高档酒店、写字楼、政府机构 等场所，可以考虑采用蜂窝基站做信号源的光纤室内分布系统或是 有源电缆方案，来保证高质量的覆盖效果。2 4 传 输确 定根据信源的不同，传输方式可分为以下几种（1）蜂窝信源的传输方式为吸收话务量或在直放站方式因种种原因不适宜的情况下，采 用 2

23、 载频的微蜂窝或宏蜂窝作为信源 。该类型的传输可通过 光缆或 微 波 ， 将 BSC 与 蜂 窝 基 站 相 连 ， 蜂 窝 基 站 信 号 输 出 端 接 到 室 内 覆 盖 系统的天线输入端，该方式可使用一个 2M的传 输容量。（2）直放站信源的传输方式由于直放站可分为射频直放站（空间耦合）和光直放站（直接 耦合）两种方式，因此可分为：1）由于需要建设室内覆盖系统的建 筑物远离宏蜂窝基站，故采取将宏蜂窝基站某一扇区的信号进行光 电转换，通过光纤传至需要的建筑物内，进行反转换后通过直放站 进入室内分布系统的输人端。2）从空中取附近某基站的某一扇区信 号作信号源，通过直放站进入室内分布系统的输

24、人端。25 电 平估算手机接 收 电平 Po+Gt-L其 中 Po 是 传 输 信 号 输 出 功 率 ， Gt 天 线 增 益 ， L 是 链 路 损 耗 。L Ls 十 Lz Ld10Ld 为 多 径 损 耗 ， Lz 为 阻 挡 损 耗 ， Ls 为 自 由 空 间 损 耗 。自由空间的电波损耗为：Ls（dBm）=201g（4df c）201g4 C） 201g （ f ） 201ig （ d）其中：d 为传输距离，单位为 mf 为电波频率，单 位为 Hz，取 890 960MHz（取 900MHz）c 为 光速 ，取 3108m s不同距离的损耗如下：距离1m5m20m25m损耗31.

25、5dB45.48dB57.52dB59.46dB表1普通大楼建材和结构的平均阻挡损耗：材料类型混凝土墙混凝土楼板天花板金属隔段损耗10 15dB15 20dB1 8dB5dB材料类型钢筋混凝土 墙普通木门电梯拐角损耗20dB4dB25dB3dB表2多径损 耗 取 10dB。假设无线端口的下 行输出功率为 6dBm，天线增益 为 3dBm。则距 每 个 远 端 天 线 口 lm 处 近 处 所 对 应 的 场 强 为 ：Plm 6dBm 3dBm 31.5dBm -22.5dBm若天线在石膏或木 质天花板内，考虑 表耗为 5dBm，在天线下实 际 场 强 约 为 一 27.5dBm 。天花板上面

26、空间基本上为净空，电磁波受阻较小，传播到较远 处，衰减较小。各个方向传播途中，电磁波可以反射、绕射和穿透， 则 距 每 个 天 线 20m 处 ， 综 合 考 虑 电 波 传 播 中 建 筑 结 构 的 衰 减 ， 这 里 取 10 20dBm（ Lz ）计算 ，则对应的场强为：P20m 6dBm 3dBm 57.52dBm Lz 10dBm （ 68.52 78.52 ） dBm第四章 室内分 布系统的优化1）合理设置邻区关系。假设作为室内分布系统信号源的小区11 为 CELL1，所有与 CBLL1 有相邻关系的小区都将 CELL1设置为其相邻 重 选 小 区 和 相 邻 切 换 小 区 。

27、 而 CELLl 则 不 设 置 任 何 相 邻 重 选 小 区 和 相邻切换小区，而仅设置几个在出口处信号较强的小区作为相邻重 选小区和相邻切换小区。当手机占用室内分布信号工作时，不允许 其进行小区重选和切换，来保证良好的通信质量；当手机选择非室 内分布系统信号作为服务小区时，允许其重选或切换到室内分布系 统信号，一旦进入，就不可能再出去，从而保证通信质量。（ 2 ）调 整 基 站 的 切 换 电 平 ，使 手 机 在 使 用 时 切 入 容 易 ，切 出 难 。 主要调整功率预算的切换边界，提高功率预算的值，从而阻止相邻 小区之间的乒乓切换。（3）提高基站的接入电平门限值，保证通话质量。由

28、于对室内 分布的场强要求是建筑面积的 95必须是在 85dBm 以上，所以对 于基站的接入电平门限的定义和室外型基站是不一样的，接入电平 门限值定义的比较高。第五章 实例分 析室内覆盖场景模型1.写 字 楼 该 类 建 筑 多 为 全 钢 或 钢 筋 混 凝 土 结 构 外 加 玻 璃 幕墙，楼层内的墙壁多采用复合吸音材料，穿透损耗较小。2.商场 超市 建筑多 为钢筋混凝土 框架 结构外加玻璃幕墙 ，层 内一般无阻挡或是简单的装修隔档，穿透损耗小，层间穿透损耗较 大 （ 30dB 以 上 ） ， 高 峰 时 段 的 话 务 密 度 较 大 。3.会 展 中 心 会 议 中 心 / 室 内 体

29、育 场 这 类 场 景 在 建 筑 特 点 上 有 很多相似之处，室内无线传播条件比较理想，信号为视距传输，能 量以直达径为主。这些场景在话务模型上也有相似之处，用户的话 务主要以事件为触发，平时几乎没有话务量，但是有展览、会议、 赛事举行的时候，话务量会出现高峰，所以容量估算应该以高峰时 计算。4.民航 机场 民航机 场建筑物结构 一般 采用全钢骨架、玻 璃幕 墙、不锈钢铁皮屋顶。候机楼内的房间举架高、面积大、基本无阻 挡，传播环境比较简单，信号视距传输，能量以直达径为主。城市 的火车站、汽车站、码头等区域具有与民航机场相类似的特点。125.宾馆 酒店 该场景 建筑物结构多 为钢 筋混凝土结

30、构，楼 层内 布局结构复杂，走廊狭长，隔墙厚且多，穿透损耗较大，该环境下 高端用户或集团用户比重较大。6.娱乐 场所 在大中 型城市，娱乐 场所 数量非常多，主 要集中 在楼宇底层，少部分位于地下。由于地形的阻隔、建筑物墙体的影 响以及娱乐场所内复杂的隔档结构影响，使得该种场景一般都需要 加装室内分布系统。该类站点的特点是：室内面积小，用户多，话 务需求较高，场所数量众多且分布不集中。7.地 下 停 车 场 建 筑 结 构 多 为 加 强 的 钢 筋 混 凝 土 结 构 ， 封 闭 情 况很好。虽然高端用户比重较大，但话务量较小。下面就以具体事例分析，某一宾馆，楼高九层并设有负一层， 每 层

31、结 构 一 样（ 见 图 4.1 ）。可 将 基 站 信 号 经 二 功 分 器 分 别 送 至 2 层 和 7 层的设备间作 为两个接点，然后由 2 层将信号分别引至负一、 一、二、三、四层，由 7 层将信号分别引至五、六、七、八、九层， 具 体 见 图 4.2 。电平计算，馈线采用 1/2 ”馈线，损耗为 7.22dB 100m，耦合 器、功分器的各参数见图 42 中，天线为吸盖 天线，增益为 3dBi ， 则 九 层 104 天 线 入 口 处 的 电 平 为 ：P 30-0.9-3.5-3.5-l.5-1.5-3.5-60 0.0722 11.268 （ dBm）由于天线是安装在 吊顶

32、上部，因此在 距离 5 米的房间内的信号 功率为：Po 11.2 3-45.48-5-20-10 -66.18 （ dBm）满足目标要求。13图 4.1图 4.2生活小区。类似于行例阵的规则小区，可用馈钱从信号源将信 号引至各个信号较弱的地区，将小型天线加注在小区内的电线杆、 路灯、楼顶等处，从而解决信号地覆盖。隧道及盘山公路。隧道内可采用泄露电缆，也可采用将天线均 匀地分布到隧道内。山区公路可将信号同功分器分成多路，用馈线 （根据距离这用馈线的程式）引至公路转弯处，加装高增益定向天 线进行覆盖，同时加装干线放大器继续布放到下一个弯处（由于噪 声的原因，与有线电视一样，不可过多地加注干线放大器

33、），实现 全程覆盖。另外，在实际建设过程中，基站输出可将 900 、 1800 及 C 网进 行合路，以求得容量的增加。对于信号的传输可采用光缆、干线放 大器等手段，传至需要覆盖的室内、室外，从而灵活使用“室内分 布系统”的概念，最大限度地发挥室内分布系统作用。测试方法以及测试设备： 测试设备主要是：笔记本计算机，SPAN14INDOO软件 ，具备 INDOO功能 的加 密 狗 ，PACKER手 机，各 种 UE终端 ， 室 内 分 布 地 图（ 需 要 转 换 成 JPG 格 式 图 片 ）等 。 INDOO 软 件 的 使 用 ： 此 软 件 接 口 基 本 和 OUTUM相 同 ， 主 要 是 没 有 GPS 定 位 ， 需 要 手 工 定 位。需要注意的一点是，必须将室内分布系统图转换成图片格式的 文 件， 通 过 导 入 地 图 的 方式 导 进 软 件 中 。 测 试方 法： 室内 信 号对