室内覆盖模型.docx
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室内覆盖模型
3章 室内覆盖模型的选用
室内电波传播模型的选用
下面进行室内模型的比较，如下表所示：
序号
传播模型
应用范围
预测范围
表达式
比较
1
Okumura
150MHz~1500
MHz天线高度30~200m
1Km~20Km
Lm=69.55+26.16lgf-
13.82lghb-a（hm）+
（44.9-6.55lghb）lgd
基站密度大时预测值偏高
2
COST231
800MHz~2000
MHz天线高度4~50m
0.02km~5km
Lm=L0+Lrts+Lms
适合站距近，但考虑地形及地面要素不足
3
通用较正型模型
50MHz~2000
MHz天线高度≤100m
0.1km~100km
Lm=-K1-K2lgd-K3lghb-
K4diffraction-K5lgdlghb-K6
Hm-K7clutter
地形及地面要素较丰富，预测精度关键在K的取值
上面介绍的Okumura传播模型，对于室外覆盖预测应用较好，但不适合室内电波传播的预测，
因为室内电波传播的特点是微小区，直射波。
在大厅内的传播更接近于自由空间的传播模型情况：
Lm=32.45+20lgf+20lgd
根据公式，可计算出对应不同距离的损耗值如表（3.1）所示。
表（3.1）对应不同距离的损耗值
距离/m
1
5
20
25
30
损耗/dB
31.5
45.48
57.52
59.46
61.04
一般情况室内分布系统天线口的辐射功率不大于17dBm,当综合考虑建筑物结构的衰耗，较多取13dBm,
此时不同距离对应的场强值如下表（3.2）所示。
距离/m
1
5
20
25
30
场强/dB
-34.5
-48.48
-60.52
-62.46
-64.04
考虑到楼内多层之间的传播情况，加上传播环境的差异较大，因此也经常使用ITU推荐的室内传播模型进行设计。
其计算公式是：
Lm=20lgf+Nlgd+Lf（n）-28dB
式中：
N——距离损耗系数；f——频率（MHz）;
d——距离； Lf——楼层穿透损耗（dB）;
N——楼层数
4、2 设计原则
1.设计原则以最少的设备满足设计要求；
2.不会因增加室内覆盖系统而影响整个网络的性能；
3.兼容所有移动通信体制：
CDMA800，GSM900，DCS1800，3G（2GHz频段，增加新的系统简单方便；）
4.使用寿命长，具有远程监控能力，管理维护方便；
5.综合考虑性价比。
（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-25dBm。
（6） 如果作为一般准则，窗口电平应保持在-75~80dBm，如果有干净频段，此 范围应在-85~-75dBm。
一个完备的室内分布系统应能够通过一个特定的接口，取得基站的下行信号均匀地分布到指定场所的每一处。
同时，又将这场所的每一处的基站上行信号收集到后，均匀地送达特定的接口。
4．3 设计要点
一个好的室内覆盖系统设计，基本要求概括有四点：
1. 室内覆盖信号场强均匀；
2. 不影响现有网络性能；
3. 管理维护方便，能远程监控；
4. 最少的设备，最低的投资。
4．4 设计参考数据
设计参考数据手机接收电平＝Po+Gt-L
其中：
Po是传输信号天线口的输出功率，Gt为天线增益，L是链路损耗。
L=Ls十Lz＋Ld
Ld——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（4πdf／c）
＝201g（4π／C）＋201g（f）＋201ig（d）
其中：
d为传输距离，单位为m
f为电波频率，单位为Hz，取890～960MHz（取900MHz）
c为光速，取3×108m／s
不同距离的损耗如下：
距离
1m
5m
20m
25m
损耗
31.5dB
45.48dB
57.52dB
59.46dB
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
10～15dB
15～20dB
1～8dB
5dB
材料类型
钢筋混凝土墙
普通木门
电梯
拐角
损耗
20dB
4dB
25dB
3dB
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
4.5 话务量及系统容量的计算
1、话务量的计算
话务量是衡量电话系统业务量大小的度量，由下式确定
A=λ·S
式中：
A——系统话务量，表示系统的繁忙程度，它无量纲，单位为爱尔兰，符号Erl.或erl.表示：
λ——系统单位时间内的呼叫次数；
S——用户平均每次呼叫占用信道的时间。
由上式可知，系统在单位时间内的呼叫次数越多，每次通话的时间越长，系统的话务量就越大，表明系统越繁忙。
一个Erl.的负载强度为一个占线小时的平均负载强度。
换句话说移动用户呼叫一次占线1h为一个Erl.。
在工程设计中有时也常用到毫爱尔兰（mErl.）,1Erl.=1000mErl.。
通常系统的用户数都远远大于信道数，因此呼损总是存在的。
一般公众网的呼损率要求小于5%，专用网的呼损率可以在10%～20%之间。
因此用户在大部分时间中呼叫都能占用上信道进行通话，即呼叫成功，将这部分呼叫成功的话务量称为完成话务量。
显然它与单位时间内呼叫成功的次数及用户平均每次呼叫占用信道的时间成正比。
完成话务量可表示为
A0=λ0·S
式中：
A0——系统完成话务量；
λ0——系统单位时间内呼叫成功的次数；
S——用户平均每次呼叫占用信道的时间。
因为A为系统的总话务量，A0为系统完成话务量，则A-A0为系统未完成话务量。
所以呼损率也可以表示为
B=（A-A0）/A×100%
2、系统容量的计算
需要指出的是，计算与话务量有关的信道数均指的是能用于通话的信道数目，即业务信道树。
在工程设计中，还需要一个话务量的指标，即忙时话务量，它代表系统忙时的最大话务负荷。
每一个用户的忙时话务量可以用下式表示
a=α·β·t （4-5-1）
式中：
a——每一个用户的忙时话务量；
α——每一个用户每天呼叫的次数；
β——忙时集中率，它是一个系数，表明每天忙时话务量占整个话务量的比例，一般在8%～14%之间；
t——每一个用户每次通话占用信道的平均时间长度。
系统的总话务量可以表示为
A=M·a （4-5-2）
式中：
A——系统的总话务量；
M——系统的总用户数；
a——每一个用户的忙时话务量。
在工程设计中，经常遇到以下两种情况：
第一种情况是已知整个系统的用户数M和系统要求的呼损率B，估算系统需要的无线业务信道数N。
对于这种情况，首先可以通过观察统计，由式（4-5-1）计算出每一个用户的忙时话务量a，然后利用式（4-5-2）计算出整个系统的话务量A，在利用爱尔兰表计算出系统需要的无线业务信道数N。
具体步骤为：
①察统计出每个用户每天的呼叫次数α、忙时集中率β及每个用户每次通话的平均时间长度t。
②计算出每一个用户的忙时话务量a=α·β·t。
③计算整个系统话务量A=M·a。
④通过系统要求的呼损率B及整个系统话务量A，利用爱尔兰表，查出系统所需要的无线业务信道数N。
第二种情况是已知整个移动通信系统所具有的无线业务信道数N和系统要求的呼损率B，估算整个系统所能容纳的移动用户数M。
这种情况的具体计算步骤为：
①利用爱尔兰表，通过系统要求的呼损率B及系统所具有的无线业务信道数N，查出整个系统的话务量A。
②通过观察，统计出α、β、t。
③计算出每一个用户的忙市话务量a=α·β·t。
④计算系统所能容纳的移动用户数M=A/a。
例：
某移动通信系统具有8个无线业务信道，经过统计，每天每个用户平均呼叫10次，每次平均通话时间为1min（1/60h），忙时集中系数为10%，要求系统的呼损率小于5%。
问系统能容纳多少移动用户？
平均每个信道的用户数是多少？
系统的信道利用率又为多少？
解：
解题步骤如下：
第一步：
已知B=5%,N=8,由爱尔兰表（见附表）查得：
A=4.543Erl.
第二步：
每一个用户的忙时话务量a=α·β·t
=10×10%×1/60
≈0.017Erl.
第三步：
系统所能容纳的用户数M=A/a
=4.543/0.017
≈261（个移动用户）
第四步：
平均每个信道的用户数为M/N=261/8≈32（个移动用户）
第五步：
系统的信道利用率为η=A0/N=（1-B）A/N
=（1-5%）×4.543/8
≈53.95%
即如果给定8个无线业务信道，系统能容纳约261个移动用户，平均每个信道容纳约32个移动用户，信道利用率约为53.95%。
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