室内分布的计算和设计

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1、室内分布系统设计与应用摘要：本文从网络目前存在问题出发，提出了解决问题的方法，并结合实际情况提出了 室内分布系统的选择方案。关键词：室内分布系统 覆盖 网络优化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连接，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、高级写字楼等）能享受优质的移动通信服务。1、存在的问题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

2、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

3、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

4、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。2、方案的设计21 系统组成室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

5、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

6、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，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

7、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。22 设置原则221 目标选择建筑高度九层以上，建筑面积大于1 万平方米多

8、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。222 设计指标移动用户忙时话务量0.02erl/用户；无线信达呼损2；控制信道呼损耗l同频干扰保护比：C/I12dB (不开跳频)C/I9dB (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三-41dB223 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

9、要室内覆盖的地区，不论空闲和通话状态用 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-7580dBm，如果有干净频段，此范围应在-8575dBm。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 之以微蜂窝或宏蜂窝基站作为信号源。例

10、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。( 4 )对于话务需求

11、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。24 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载频的微蜂窝或宏蜂 窝作为信

12、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

13、路损耗。LLs 十 LzLdLd 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 (4ndf/c)=201g (4n /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890960MHz (取900MHz)c为光速，取3X108m/s不同距离的损耗如下：距离1m5m20m25m损耗31.5dB45.48dB57.52dB59.46dB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1015dB1520dB1 8dB5dB材料类型钢筋混凝土墙普通木

14、门电梯拐角损耗20dB4dB25dB3dB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+ 3dBm31.5dBm= -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1020dBm (Lz)计算，则对应的场强为：P20m=6dBm3dBm57.52dBmLz10dBm=(

15、68.5278.52) dBm3、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。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。由于对室内分布的场强要求是建筑 面积的95%必须是在一85dBm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。4、实例分析室内设置。某一宾馆，楼高九层并设有负一层，每层结构一样(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