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1、第九章第九章 TD LTE 室内分布系统建设室内分布系统建设 9 1 TD LTE 室内覆盖综述室内覆盖综述 随着移动通信建设步伐的不断加快 移动用户的飞速增加 在大中城市的室外地区已经 基本可以做到无缝覆盖 为了提高网络质量 提高用户满意度 增加话务量 室内覆盖分布 系统建设已成为解决网络深度覆盖的重点手段 TD LTE 作为我国第四代移动通信的自有技 术 对于室内分布系统的建设应在网络建设初期就给予足够重视 加大投资力度 形成立体 化的网络建设模式 9 1 1 TD LTE 室内分布系统建设基本原则 目前 TD LTE 网络正处于试验商用阶段 在进行室内分布系统建设时应综合考虑网络性 能
2、改造难度 资源情况 投资成本等选择最佳建设模式 应遵循以下基本原则 体现TD LTE的优越网络性能特点并保证网络质量 不影响现网系统的安全性和稳定性 需要对现有室分系统进行改造时 应尽量减小改造量 降低对于现网的影响 在频率资源足够的情况下室内外应尽量采用异频组网的方式 确保室内分布系统提供良好的室内覆盖 同时要控制好室内信号 避免对室外构成强干 扰 同时利于室内外主服务信号的切换及重选 分布系统建设应综合考虑GSM TD SCDMA WLAN和TD LTE共用的需求 应保证 TD LTE和其他通信系统间的隔离度要求 避免产生系统间强干扰 TD LTE室内覆盖工程应按照 多天线 小功率 的原则
3、进行建设 电磁辐射必须满足 国家和通信行业相关标准 9 1 2 TD LTE 室内分布系统建设指标要求 在进行 TD LTE 室内分布系统网络建设时 可遵循以下指标要求 覆盖指标 室内 RSRP 值大于等于 105dBm 的概率大于 90 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 呼叫阻塞 要求无线信道呼损率不高于 2 边缘速率 单小区 20MHz 10 用户同时接入时 小区边缘用户速率约 1Mbps DL 250Kbps UL 服务质量 数据业务的块差错率 BLER 小于 10 承载速率 在室内单小区 20MHz 组网 要求单小区平均吞吐量满足 20Mbps
4、DL 5Mbps UL 若实际隔离条件不允许 可以按照单小区 10MHz 双频点异频组网规划 单小区平均 吞吐量满足 10Mbps DL 2 5Mbps UL 室内信号的外泄要求 室内覆盖信号应尽可能少地泄漏到室外 要求室外 10m 处应满足 RSRP 小于等于 110dBm 或室内小区外泄的 RSRP 比室外主小区低 10dB 9 2 室内分布系统组成室内分布系统组成 室内分布系统由信号源和天馈分布系统组成 针对不同的覆盖区域类型 选择不同的信 号源 分布系统建设方式 信号源和分布系统组合主要有以下几种形式 图 9 1 信源和分布系统组成 9 2 1 室内分布系统信源 室内分布系统的信号源类
5、型通常有以下几种 宏基站 优点 覆盖面积大 扩容方便 质量很好 缺点 建设成本高 对机房要求高 适用场景 大话务量楼宇 微基站 优点 安装灵活 建设成本低 缺点 不利于加站扩容 依赖于干放 适用场景 中小规模楼宇 直放站 优点 安装灵活 施工简单 建设成本低 缺点 干扰较大 不能增加容量 覆盖面积小 适用场景 封闭性好的小规模楼宇 RRU 优点 覆盖面积大 扩容方便 光纤铺设 损耗小 施工方便 质量好 缺点 需要裸光纤 RRU需要接电源 建设成本较高 适用场景 附近有施主基站的楼宇 9 2 2 室内分布系统分布方式 室内分布系统的分布方式通常有以下几种 同轴分布系统 无源 优点 技术成熟 价格
6、便宜 应用广泛 元器件通用 无需供电 可靠性高 易于维护 不受光 热 尘埃和湿度等影响 交调和噪声性能良好 系统动态范围大 且不会产生 上行噪声 缺点 天线输出功率需要精确计算 馈线损耗较大 传输长度受限 适用场景 是一种较为灵活的通用室内覆盖系统 但系统设计较为复杂 一般适用于中 小型楼宇 同轴分布系统 有源 优点 设计与施工简单方便 信号强度动态可调 系统具有良好的可扩展性 缺点 系统涉及多个有源器件 造价较高 有源器件可靠性低 互调产物多 有噪声积 累 需要实时监控和维护 适用场景 频段窄 多系统兼容困难需要供电 故障率高 系统维护麻烦 有噪声积累 造价高 光纤分布系统 优点 传输损耗小
7、 传输距离长 光纤重量轻 体积小 便于施工 缺点 引入光电转换模块 动态范围较小 远端需要供电 维护复杂 适用场景 在远距离传输时 引入光线分布天线系统 泄漏电缆分布系统 优点 场强分布均匀 可控性高 频段宽 多系统兼容性好 缺点 造价高 传输距离近 适用场景 地铁 隧道等特定区域 9 2 3 室内分布系统设备组成 室内分布系统的设备大致可分为有源器件与无源器件两种 常用的无源器件有功分器 耦合器 合路器 电桥 衰减器 负载 馈线 天线等 常用的有源器件宏蜂窝 微蜂窝 RRU 干线放大器等 1 功分器 功分器是一种将一路输入信号能量分成两路或者多路输出相等能量的器件 功分器的基 本分配路数为
8、2 3 4 路 通过它们的级联可以形成多路功率分配 按结构分可分为腔体功 分器和微带功分器 其主要电气参数有 分配损耗 指的是信号功率经过理想功率分配以后和原输入信号相比减小的量 比如二功分是 3dB 三功分是 4 8dB 四功分是 6dB 插入损耗 器件直通损耗 其计算公式为所有路数的输出功率之和与输入功率的比值 或者单路的 实际直通损耗减去理想的分配损耗 插入损耗一般取值范围 腔体 0 1dB 左右 微带根据 2 3 4 功分不同分别约为 0 4 0 2dB 0 5 0 3dB 0 7 0 4dB 隔离度 指的功分器输出各端口之间的隔离 通常2 3 4功分约为18 22dB 19 23dB
9、 20 25dB 驻波比 指的是输入 输出端口的匹配情况 由于腔体功分器的输出端口不是 50 欧姆 所以对于 腔体功分器只在输入端有驻波比要求 一般为 1 3 1 4 有些为 1 15 微带功分器对每个端 口都有要求 一般输入 1 2 1 3 输出 1 3 1 4 功率容限 指的是此功分器可以长期 不损坏 通过的最大工作功率容限 一般微带功分器是 30 70W 腔体功分器 100 500W 2 耦合器 耦合器的作用是将信号不均匀的分为主干端和耦合端 也叫直通端和耦合端 按耦合 度分有有 5dB 6dB 7dB 10dB 15dB 20dB 25dB 30 dB 35dB 40dB 等 按结构分
10、有腔体和微带耦合器 其主要电气参数有 耦合度 信号经过耦合器 从耦合端输出的功率和输入信号功率的差值 理想的是 5dB 6dB 7dB 等 但实际上有个波动范围 比如标称 6dB 的耦合器 实际耦合度可能是 5 5 dB 6 5dB 之间 耦合损耗 由于一定能量传输到耦合端 而引起主干线输出功率的减小 减小的值就是耦合损耗 主线损耗 为耦合损耗 插入损耗 方向性 指的是输出端口和耦合端之间的隔离度的值再减去耦合度的值所得的值 插入损耗 驻波比 功率容限等指标定义类似功分器 3 合路器 合路器的作用是将几路信号合成起来 分为同频合路器和异频合路器 异频合路器是将两个不同频段的信号功率进行合成 我
11、们一般所说的合路器都是异频合 路器 异频合路器具有插损低 只有零点几 dB 功率容量大 隔离度大 大于 70 90dB 温度稳定性好等特点 同频合路器又称为电桥 主要应用于同频段内不同载波间的合路应用 我们一般常用的 有两进一出电桥和两进两出电桥 两出的电桥的两个输出口功率相等 所载信息一致 均可 进入分布系统使用 4 衰减器和负载 衰减器主要用途是调整电路中信号大小 改善阻抗匹配 可以分两种类型 固定的和可 变的 工程上多采用固定衰减器 在工程测试中用频谱仪测试信信号强度时 就要在频谱仪 输入口加衰减器 以免烧坏频谱仪 衰减器是一个消耗多余功率的器件 在实际工程中应用 很少 负载是一种特殊的
12、衰减器 衰减度为无限大 可用来防止系统空载 在实际工程中应 用也很少 5 馈线 馈线是室分系统中使用量最大的器件设备 目前室内覆盖系统中基本使用3种馈线 7 8 1 2 1 2 超柔 根据表皮材料的不通分为普通和阻燃两种 7 8 1 2 馈线的规格参数如表 9 1 所示 表 9 1 各系统频段表 馈线规格馈线规格 1 2 馈线1 2 馈线 7 8 馈线7 8 馈线 内导体外径4 8mm 9mm 外导体外径13 7mm 24 7mm 尺寸 mm 绝缘套外径16mm 27 75mm 特性阻抗 50 1 50 1 频率上限 GHz 8 5 一次最小弯曲半径 70mm 120mm 900MHz 6 8
13、8 3 87 百米损耗 dB 2000MHz 10 7 6 1 6 天线 天线是将传输线中的电磁能转化成自由空间的电磁波或将空间电磁波转化成传输线中 的电磁能的设备 天线的主要指标有 增益 带宽 极化方式 波瓣角 垂直和水平 前 后比 驻波比 分布系统主要应用的天线种类有 全向吸顶天线 定向壁挂天线 定向八木 天线等 全向吸顶天线在室内分布系统应用中主要安装在天花板上 增益一般为 3dBi 主要用 于常规区域的覆盖 表 9 2 全向吸顶天线规格及参数 规格规格 全向吸顶天线 半功率角半功率角 360 特性阻抗特性阻抗 50 极化方式极化方式 垂直极化 增 益增 益 3dBi 最大输入功率最大输
14、入功率 100W 水平方向图水平方向图 垂直方向图垂直方向图 壁挂天线 定向板状天线 在室内分布系统中 主要用于电梯以及长廊的覆盖 和全向天 线的区别是波束集中 前后比高 增益高 一般为 7dB 左右 有时用于控制信号室外泄漏 表 9 3 定向板状天线规格及参数 规格 规格 定向板状天线 半功率角 半功率角 55 75 特性阻抗 特性阻抗 50 极化方式 极化方式 垂直极化 增 益 增 益 5 7dBi 最大输入功率 最大输入功率 100W 水平方向图水平方向图 垂直方向图垂直方向图 7 干线放大器 干线放大器简称干放 其作用是在室内覆盖信号源功率不够的主干末端对信号功率进行 放大 以满足覆盖
15、的要求 但干放会抬升基站接收机底噪声 在使用时需引起注意 9 3 TD LTE 室内覆盖规划方案室内覆盖规划方案 9 3 1 TD LTE 室内覆盖规划思路 在进行室内分布系统建设时 应主要以容量和覆盖作为考虑因素 遵照相关流程进行 首先 系统需求即容量规划 是系统设计的基础 只有了解了用户数量和各制式的渗透率 才能确定出各制式的频段规划和小区规划 其次 是覆盖规划 通过链路传播损耗等确定出 信源输出功率和覆盖半径等 然后根据以上两部分计算出各系统的干扰 确定合路方式 确 定天线间距离和位置 最后完成整个系统规划 图 9 2 所示的就是整个设计流程图 图 9 2 室内分布系统综合建设流程 本章
16、内容着重从覆盖 容量以及干扰三个角度出发进行阐述 9 3 2 TD LTE 室内分布系统覆盖性能分析 在室内传播环境中 用户移动距离小 或走动灵活 或静止不动 且空间狭小 各种随 机因素使得传播环境非常复杂而多变 室内无线环境的主要特点是传输功率小 受不同空间 因素的影响较大 而且覆盖距离小 由于不同建筑的室内布置 人员流动 建筑材料 空间 分配 功能应用和建筑规模等各方面的差异 使得传播环境千变万化 即使站在同一建筑物 的不同位置 同一位置的不同时间点 传播环境也会不同 甚至信道状况迥然不同 如果在 这种情况下 每一个建筑物都采用实际测量的方式进行性能优化 代价就会非常巨大 也没 有必要 所以 无线室内传播模型的出现就帮助了解室内传播信道的特征以保证无线通信系 统得到很好的可以让用户放心使用的性能 一般 无线传播模型分为两种 一种是确定性模 型 一种是经验模型 所谓确定性模型 也叫定点模型 是根据电磁波传播理论来描述室内无线传播模型 不 用测量采集数据 只需要在应用时设定室内环境的具体细节参数来预测内部的信号传播 例 如 火山 系列是由法国的希华德尔公司开发出的射线追踪模型 它可以应
