3G室内覆盖改造工程设计原则

3G室内掩盖改造工程设计参考 （V1.0） 武汉邮电科学争辩院 武汉虹信通信技术有限责任公司 目 录 一、WCDMA室内掩盖设计标准 3 1.1 掩盖场强要求 3 1.2 信号泄漏要求 4 1.3 切换区设置 4 1.4 链路损耗 4 二、3G改造工程建设原则 5 2.1 无源器件的改造 5 2.2 天线布局的改造 6 2.3 分布系统的共用方式 9 2.4 天线的共用 11 2.5 直放站的使用原则 11 三、3G室内掩盖改造工程案例分析 13 3.1 同频方式 13 3.1.1 场景一： 13 3.2 同频/异频相结合方式 18 3.2.1 场景一: 18 3.2.2 场景二： 21 3.2.3 场景三： 21 3.3 阅历总结 22 一、WCDMA室内掩盖设计标准 1.1 掩盖场强要求 WCDMA 基站的导频功率占基站总功率的10％，WCDMA的掩盖场强设计应有3dB以上的设计余量。各个分区内的最低掩盖场强应大于该分区的异频测量启动门限3dB以上（如该分区有异频切换关系）。 Ø 室内掩盖各分区全部与室外宏基站同频 掩盖建筑物边缘区域内75％区域的信号电平Ec 大于-80dBm；封闭区域和室内纵深区域信号电平Ec 不低于-95dBm。 Ø 室内掩盖与室外宏基站异频 当建筑物全部接受异频掩盖时，掩盖信号强度Ec必需大于-90dBm；当建筑物部分接受异频掩盖时，同频掩盖分区边缘区域内75％区域的信号强度Ec大于-80dBm，异频掩盖分区信号强度Ec必需大于-90dBm。 附:上海各运营商室内掩盖边沿场强要求参照表: 运营商 频段业务 移动 联通 电信 GSM 900M -75dB -75dB / TD 2000M -80dB/-90dB / / WLAN 2400M -75dB / -75dB WCDMA同频/异频 -80dB/-90dB -80dB/-90dB -80dB/-90dB CDMA2000 / / -80dB/-85dB PHS / / -72dB 1.2 信号泄漏要求 在建筑物四周10米处，室内掩盖同频分区的泄漏信号应比室外信号低10dB 以上，且最大不超过-85dBm；室内掩盖异频分区泄漏信号最大不超过-90dBm。 1.3 切换区设置 Ø 同频软切换区 软切换区内信号电平Ec 应不小于-100dBm 且Ec/Io 应不小于-12dB。同频软切换过渡区满足0.5秒（区域内平均终端移动速度）。 Ø 异频硬切换区 异频切换区内2个小区信号电平Ec应不小于-100dBm且Ec/Io应不小于-12dB。接受盲切方式的硬切换区满足1.5秒，接受压缩模式的硬切换区满足5秒。室内掩盖各异频分区间及室内掩盖向宏基站可接受盲切换，宏基站向室内掩盖必需接受压缩模式切换。 当室外宏基站的信号电平从进出门口到底楼电梯厅衰减大于25dB，可在底层大厅设置宏基站到室内掩盖的异频切换区。当不满足以上条件时，必需接受同频分区掩盖建筑物底层。 室内掩盖异频分区间的切换区应设置在人流较少的区域，硬切换区内2个室内掩盖小区的设计电平应满足最低电平要求，硬切换区大小满足硬切换时延要求。 Ø 软切换比例 在保证切换成功率的状况下，尽可能削减切换次数，软切换区域应尽量设置在人流量较少的区域。软切换比例把握在30％以下。 1.4 链路损耗 空间损耗 理论掩盖范围分析选用自由空间损耗公式：Lbs =32.45+20lgf(MHz)+20lgd(km) 链路损耗=天线入口功率+天线增益-空间损耗-隔断损耗-人体阻挡-多径衰减 附：链路损耗参照表：900MHz/2200MHz 室内天线 2G (900MHz) 3G (2200MHz) 全向天线 全向天线 远处（10m） 远处（10m） 天线输出场强 5~10dBm 0~5dBm 天线增益 2.1dBi 2.1dBi 隔断衰耗(取1扇砖墙) 12dB 15dB 多径衰耗 3dB 3dB 空间衰耗 52.1dB 59.3dB 人体阻挡 3dB 3dB 同频干扰爱护比 接收场强 -63.0~58.0dBm -78.3~-73.3dBm 二、3G改造工程建设原则 2.1 无源器件的改造 Ø 天线 分布式天线系统中使用的天线，一般增益较小，对波束的半功率宽度也没有具体要求，这是由室内掩盖的特点打算的。可选择的天线类型有多种，如小的平板定向天线，全向柱形天线，全向吸顶天线。这些天线一般为垂直极化天线。定向平板天线和全向吸顶天线通常用于办公室、宾馆、居住楼、展览馆、走廊。对于一般单根天线掩盖区域较小的场合，建议使用全向天线。假如是掩盖比较空旷的狭长区域，则建议接受定向天线。全向柱形天线主要用于内部空间大的建筑，如体育馆工业场馆、商场。对于居住楼和宾馆，设计天线的安装位置是有较大困难的，除了简单的楼层布局，视觉效果也是很重要的。 对于需要改造的室内分布系统的天线部分，建议使用工作频率范围为885～2500MHz的天线，最好与更换前的天线性能指标保持全都（如增益、半功率角等）。 Ø 功分器、耦合器 建议使用腔体功分器、耦合器，必需支持885～2200频段，建议使用支持885～2500频段的产品。 Ø 合路器 必需满足隔离度要求，隔离度≥80dB。 Ø 泄漏电缆 由于目前在使用的基本上是1/2〞、7/8〞的泄漏电缆，能够支持到885～2200频段，所以可以直接共用原分布系统中的泄漏电缆。 Ø 电缆 现有的GSM室内分布系统中所使用的馈线大多为1/2〞、7/8〞等，它们的100m衰耗对比下表： 附：常用电缆(安德鲁)型号对应频段损耗参照表： 电缆 频段 1/2〞馈线/100m 7/8〞馈线/100m 13/8〞馈线/100m 900M 7 dB 4 dB 2.1 dB 安德鲁 1800M 10 dB 5.7 dB 3.5 dB 安德鲁 2000M 10.6 dB 6.1 dB 3.7 dB 安德鲁 2200M 11.2 dB 6.46dB 3.93dB 安德鲁 2.2 天线布局的改造 Ø 半开放环境天线布局(写字楼、酒店客房等) 这类建筑外墙一般为玻璃窗/墙结构，信号衰减很小，建筑内部为开放的会议环境，受室外小区干扰大，对这种环境的天线布局整改建议接受低输出功率的多天线系统，将小区边缘限制在建筑物内。 如（图2-1）典型结构所示。原GSM系统只用到ANT1、2、3就完成了全层近2000m2掩盖，依据前文分析WCDMA系统中天线有效掩盖半径的结论，WCDMA系统中的某些业务可能在该层可能有较多盲区。建议将用于电梯掩盖的ANT1移到走廊上，再从ANT2线路上引出一路信号加设一个ANT4；如有必要，可以将ANT2或ANT4移至房间内，以保证较大房间内的掩盖效果；电梯则新建专项掩盖。 图2-1 大面积开阔环境天线布局 Ø 框架结构建筑物天线布局（大型办公楼等） 这类建筑物的特点是内墙多且厚，原GSM系统一般接受将天线安装在走廊上，天线的输出功率一般较大以保证房间内也有良好掩盖。 Ø 大面积开阔环境（地下停车场、大型超市等） 这类环境的特点是面积大、视野开阔、阻挡物少，对数据业务要求很少，主要考虑语音业务。 如（图2-2）典型结构所示，原GSM系统只用了ANT1、2、3、4、5、6、7天线就基本完成了近6000 m2区域的全掩盖，但是直接馈入的WCDMA信号却存在着大面积盲区。为了达到更好的掩盖效果，我们建议增加ANT8填补ANT5和ANT7之间的掩盖盲区、增加ANT9保证进出室内外用户始终使用室内信号、增加ANT10填补ANT4和ANT6之间的掩盖盲区，这样重新规划后基本上使得每个天线的有效掩盖半径在20m以内，基本的语音业务可以保证。 图2-2 大面积开阔环境天线布局 Ø 电梯 八木天线由于增益高、方向性好、价格适中被广泛用于室内分布系统中对电梯的掩盖，特殊是GSM900系统（平均每副天线可掩盖7层，有很高的性价比）使用最多。但受自身结构特点的限制，八木天线不能在885～2500MHz的宽频段内工作（衰减量太大，失去高增益的优势），所以进行WCDMA改造项目时必需实行有效措施保证双网信号正常掩盖。可实行的方案有： 加装WCDMA频段的八木天线； 将原八木天线更换为支持885～2500MHz的板状天线并重新规划天线点位和功率安排； 如原电梯掩盖系统为接受吸顶天线在电梯厅进行掩盖，则一般只需更换吸顶天线即可。不过这种掩盖方式存在的问题是可能效果不会太抱负，依据实际工程阅历，这种掩盖方式假如功率安排不当可能造成用户出、入电梯时的频繁切换和掉话。 泄漏电缆掩盖方式效果好，但成本太高，一般很少使用。 重点推举用支持885～2500MHz的板状天线对电梯做专项掩盖的方式。这种方式下，由于平板天线的增益有限，一般只能掩盖4～5层（≤20m）的距离；考虑到不同电梯轿箱对信号的损耗，并结合实际工程阅历，建议用于电梯掩盖的定向天线入口导频功率在6dBm左右。 增加的天线建议从原线路上用功分器（或耦合器）新分一路信号出来，虽然原天线的入口功率加少了3dB（用二功分器），但是从测试结果看增加的天线可以掩盖更多的区域并且有更好的掩盖效果。 2.3 分布系统的共用方式 Ø 与无源分布系统的共用 对于掩盖面积较小或者结构简洁的无源掩盖系统，考虑直接共用整个室内分布。 前期需要通过理论计算和分析原分布系统是否能够达到3G系统的功率配置要求，如有必要可以考虑适当调整干线并对天线的数量和位置做相应调整，以满足3G系统的掩盖要求。 无源室内分布系统的共用示意图如下所示： 图2-3无源分布系统的共用示意图 Ø 与有源分布系统的共用 假如原室内分布系统接受了有源设备（如干线放大器、光纤直放站等），由于这些设备基本都有选频模块，所以都不能供3G系统使用。 对于这一类型的室内分布系统，建议新建一套3G室内分布系统的主干线，只是共用整个分布系统末端的无源部分。共用方式如（图2-4）下所示： 图2-4 有源分布系统的共用示意图 这种改造方式需要重复建设一套干线，因此可以合理安排系统功率，但是施工难度较大。建议在掩盖要求高、简洁走线的场所使用。 还有一些建筑物可能会由于弱电井要供太多系统使用，造成新增线路困难的状况，这时候可以考虑使用（图2-5）所示共用方式。 图2-5 有源分布系统的共用示意图II 这种改造方式可以避开重复走线，减小施工难度，但是需要增加双频合路器。建议在信源离掩盖区较远、增加新线路施工难度大的场所使用。 2.4 天线的共用 在设计3G室内掩盖系统时，需要使用室内传播模型计算室内的场强分布，从而确定天线的放射功率及放置位置等等。但是建筑物的种类多种多样，内部格局各不相同，相互差别很大，有的是办公楼，有的是居民楼，有的是体育馆，精确     猜测室内场强难度很大。最近几年来，人们对射线跟踪法在室内传播模型方面有很大的爱好，但是由于计算方法过于简单，并且在计算中需要建筑物的结构和材料的格外具体的信息，然而这些数据在实际中是很难得到的，所以到目前为止，这种方法并没有在室内掩盖方面得到实际应用。 由于同一个天线对不同频段的无线电波的波瓣宽度和增益有所不同，试验测试结果也证明，同一个天线对不同业务的有效掩盖半径也大不相同。因此在天线入口功率的配置上，需要依据实际工程模拟测试结果做相应设置。 建议在具体方案设计