室内分布系统设计与应用论文资料文档格式.docx
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因为移动通信的业务都是通过无线接入技术承载的，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
2．1 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，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。
2．2．1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≥-9dB
400KHz邻频干扰保护比：
C/I≥-41dB
2．2．3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。
2．3 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人端。
2．5 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＋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
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
10～15dB
15～20dB
1～8dB
5dB
钢筋混凝土墙
普通木门
电梯
拐角
20dB
4dB
25dB
3dB
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－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。
5.宾馆酒店该场景建筑物结构多为钢筋混凝土结构，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4．2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。
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），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，SPANINDOO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：
室内信号对室外宏站的泄漏测试：
锁定室内信号，在室外测试。
要求UE在室外5米左右的地方要切换到室外宏站上。
室外对室内信号的干扰测试：
依次锁定室外强信号，在室内测试。
要求室内不能发生室内外信号的切换情况，UE在室内要一直驻留在室内信号上。
其它测试方法与室外测试方法一致
第六章结束语
室内分布系统的引入，不仅是对室内信号盲区、室内移动通信话音质量、网络质量、系统容量的改善，同时也可引深到部分室外地区的应用。
特别是解决一些高层建筑物高层部分因接受来自多方向的杂乱不稳定信号而容易掉话、断线、切换不成功和高话务量的大型商场、商务中心的拥塞问题等方面的问题有明显的改善。
因此，我们应从多方面去看待室内覆盖，合理有效地使用室内分布系统。
室内覆盖问题从广义上来讲,不仅仅是对室内盲区的改善,同时也应包括对室内移动通信话音质量、系统容量的改善。
除了对诸如地下室,各楼层屏蔽性场所信号的引入外,同时也应对一些建筑物高层部分因接收到来自各个方向的杂乱且不稳定信号而造成的容易掉话、断线、切换不成功等问题进行改善。
室内覆盖系统的建设,可以较为全面地改善建筑物内的通话质量,提高移动电话接通率,减少弱信号断线,提高网络指标,增加业务量,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的话务,增加网络容量,使室内话务在室内吸收,减少同频干扰,从整体上提高移动网络的服务水平。
同时,室内覆盖的改善,对于提高工程项目的技术等级,为业主、用户提供更好更完美的随时随地的通信服务,提高市场竞争力和知名度具有重大意义。
参考文献
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